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(优选)酶与蛋白质工程固定化酶与固定化细胞
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固定化酶与水溶性酶比较具有以下优点:
(1)极易将固定化酶与底物、产物分开;产物溶液中没有酶的残留,简化了提纯工艺
(2)可以在较长时间内反复使用,有利于工艺的连续化、管道化
(3)酶反应过程可以严格控制,有利于工艺自动化和微电脑化
(4)在绝大多数情况下提高了酶的稳定性
(5)较能适应于多酶反应
(6)酶的使用效率提高,产物得率提高,产品质量有保障,成本低
固定化酶
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固定化酶也存在一些缺点:
(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本,使工厂开始投资大
(2)比较适应水溶性底物和小分子底物
(3)与完整细胞比较,不适于多酶反应,特别是需要辅因子的反应。同时,对胞内酶需经分离后才能固定化
固定化酶
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酶的固定化方法
吸附法;共价结合法;交联法;包埋法
固定化酶
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吸附法
吸附法分为物理吸附法和离子交换吸附法
物理吸附法:通过氢键、疏水作用和π电子亲和力等物理作用,将酶固定于水不溶载体上,制成固定化酶
①有机载体,纤维素、骨胶原、淀粉等
如,用纤维素作为吸附剂吸附木瓜蛋白酶、碱性磷酸脂酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶。吸附后在载体表面形成单分子层,吸附蛋白能力约70mg/cm2
②无机载体,氧化铅、高岭土、多孔硅、多孔玻璃等
如,用多孔硅为载体吸附淀粉酶,在45℃进行固定化,用高浓度底物
进行连续反应。无机载体的吸附容量较低、而且酶容易脱落
固定化酶
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(2)离子交换吸附法:将酶与含有离子交换基的水不溶载体相结合而达到固定化的一种方法
酶吸附较牢,在工业上具广泛用途
常用载体:
①阴离子交换剂,二乙基氨基乙基(DEAE)-纤维素、混合***类(ECTEDLA)-纤维素、四乙氨基乙基(TEAE)-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶
②阳离子交换剂,羧***(CM)-纤维素、纤维素柠檬酸盐
固定化酶
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通过酶蛋白化学修饰增加蛋白质分子上电荷,能有效的克服吸附法制备的固定化酶在使用过程的解吸
如,用乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物共价修饰的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,可以用DEAE-纤维素载体有效固定。这种固定几乎是不可逆的吸附
此外,酶的吸附与解吸还与介质中离子强度、pH、温度、蛋白质浓度及酶和载体的特性相关
pH的变化影响到载体和酶的电荷,从而影响载体对酶的吸附。在等电点两侧(±1-2pH单位)吸附将明显减少
盐可以促进蛋白质的吸附,即所谓盐析吸附
对蛋白质吸附来说,随温度的升高吸附下降
载体的表面积、多孔性及其预处理都影响对酶的吸附
固定化酶
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吸附法制备固定化酶操作简单,可充分选择不同电荷、不同形状的载体,吸附过程可以同时纯化酶,固定化酶在使用过程失活后可重新活化,同时,载体可以回收再利用
但由于有些机理不十分明了,在给酶量、吸附程度与固定化酶活力回收的关系不可预见性大,同时由于吸附法制备的固定化酶易脱落,影响产物纯度和酶的操作为稳定性
固定化酶
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