文档介绍:酶六章酶的固定化
固定化酶的定义——所谓固定化酶,是指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶,能连续地进行反应,反应后的酶可以回收重复使用。——不管用何种方法制备的固定化酶,都应该满足上述固定化酶的条件。
固定化酶与游离酶行分离和再利用。
对于用在水不溶性溶剂中的固定化酶,有许多途径可以提高它们的反应速率
①正确的体系和贮存状态使酶粉末充分分散,将有助于提高活力。——在干燥过程中,加入多种化合物有助于酶的分散,这些化合物也作为稳定剂和保护剂发挥作用。
②通过与亲脂化合物的共价连接 能增加酶在有机相中的溶解度——可以通过将其包埋在膜体系中或通过多相反应来实现酶的固定化。
③酶的固定化。——将酶简单地吸附到多孔载体中就能显著地增加单一催化中心的获得,并且易于从产物中分离酶。——交联的晶体需要表面活性剂来补偿它们在有机相中的低活力。
3. 物理吸附法——酶被物理吸附于不溶性载体的一种固定化方法。
载体——无机载体有多孔玻璃、活性炭、酸性白土、漂白土、高岭石、氧化铝、硅胶、膨润土、羟基磷灰石、磷酸钙、金属氧化物等;——天然高分子载体有淀粉、白蛋白等;——大孔型合成树脂、陶瓷等载体也十分引人注目;——具有疏水基的载体(丁基或已基­-葡聚糖凝胶)可以疏水性吸附酶,以及以单宁作为配基的纤维素衍生物等载体。
物理吸附法也能固定微生物细胞,并有可能在研究此法中开发出固定化增殖微生物的优良载体。
物理吸附法具有酶活性中心不易被破坏和酶高级结构变化少的优点,因而酶活力损失很少。——若能找到适当的载体,这是很好的方法。——但是它有酶与载体相互作用力弱、酶易脱落等缺点。
4. 离子结合法——酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不溶性载体的固定化方法。
载体——阴离子交换剂如DEAE-纤维 素,DEAE-葡聚糖凝胶, Amberlite IRA-93,410, 900;——阳离子交换剂如,CM-纤维 素,Amberlite CG-50,IRC- 50,IR-120,Dowex-50等。
离子结合法的优点——操作简单,——处理条件温和,——酶的高级结构和活性中心的 氨基酸残基不易被破坏,能 得到酶活回收率较高的固定 化酶。
缺点——载体和酶的结合力比较弱,容易受缓冲液种类或pH的影响,在离子强度高的条件下进行反应时,酶往往会从载体上脱落。
离子结合法也能用于微生物细胞的固定化,但是由于微生物在使用中会发生自溶。——用此法要得到稳定的固定化微生物较为困难。
迄今已有许多酶用离子结合法固定化,例如1969年最早应用于工业生产的固定化氨基酰化酶就是使用多糖类阴离子交换剂DEAE-葡聚糖凝胶固定化的。
(二)化学结合法 ——1 共价结合法 ——2 交联法
共价偶联法
酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联
酶分子;(a)酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶;(b)酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
共价结合法酶与载体以共价键结合的固定化方法方法:——将载体有关基团活化,然后与酶有关基团发生偶联反应。——另一种是在载体上接上一个双功能试剂,然后将酶偶联上去。
可与载体共价结合的酶的功能团——或氨基、、或-羧基、巯基、 羟基、咪唑基、酚基等。——参与共价结合的氨基酸残基不应是 酶催化活性所必需的,否则往往造 成固定后的酶活性完全丧失。
共价结合法与离子结合法或物理吸附法相比的优点——酶与载体结合牢固,一般不会因底物浓度高或存在盐类等原因而轻易脱落。
缺陷—反应条件苛刻,操作复杂;—会引起酶蛋白高级结构变化,破坏部分活性中心。 因此往往不能得到比活高的固定化酶,酶活回收率一般为30%左右,甚至底物的专一性等酶的性质也会发生变化。
所用载体分三类——天然有机载体(如多糖、蛋白质、细 胞),——无机物(玻璃、陶瓷等)——合成聚合物(聚酯、聚***、尼龙等)
载体的活化方法依载体性质各不相同
羟基聚合物 纤维素、葡聚糖、琼脂糖及胶原等可用溴化***法、活化酯法、环氧化法及三嗪法等。
溴化***法
溴化***法能在非常温和条件下与酶蛋白的氨基发生反应,它已成为近年来普遍