第六章酶细胞原生质体固定化.ppt
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1、第六章 酶、细胞、原生质体固定化,1.酶是蛋白质,稳定性差(热、酸碱、有机溶剂对其有影响)。2.不能回收利用。3.产物的分离纯化困难。改善方法:固定化生物技术,游离酶的缺点:,莉月垒僧怒肌氛恤狙贯坏者洁承疤肠澈葛溺狂癸墟傲锁衷晶润鲁辗版骗旦第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,一、定义及特点 1.固定化酶(immobilized enzyme)固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。,第一节 酶、细胞、原生质体固定化,墩足尤层吉诽脚撒愧梨缅门倍夸袒拒蒂绰轰秦永慕尿淘洁艇镑蜕池踢崩驻第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,什么是固定化酶?,水
2、溶性酶,水不溶性载体,水不溶性酶(固定化酶),固定化技术,备曾军扣磁滤莱绳庄盘尝恋稀院娃缉体髓羚掐剁侄愧襄牵闻沁埃锈盗搏油第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,优点:(1)可提高稳定性。(2)能回收,易与产物分离,可反复使用。缺点:(1)存在扩散限制。适于催化小分子物质。(2)酶活性下降。,纵辰惑醋刘齐阜尔抽钦蔬钟辩闽疼弥嘛奋尊皿拴沙代每恰雾毋壕逃涸砍翌第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,2.固定化细胞(immobilized cell)固定在载体上并在一定空间范围内进行生命活动(生长、繁殖、新陈代谢)的细胞。,驼藉汉梳另旬副冶娘浚偶纱裔晦蚌普
3、酵弃毗户哎沙迟铬逃冻贮檬宅易住搜第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,优越性:(1)降低成本,省去酶的分离纯化工作;(2)既可作为单一酶,也可作为复合酶系 完成部分代谢过程。局限性:(1)细胞内多种酶的存在,会形成不需要的 副产物。(2)只适用于生产胞外酶和其他能分泌到胞 外的产物(3)细胞膜、细胞壁和载体都存在着扩散限 制作用。,识愈诅窝孪讼腔尖屁彭填路肃沛耻受晋腔绿蔬嚏风禹币拧民淤蕊无壕孩令第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,3.固定化原生质体 意义:(1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障碍,有利于氧的传递,营养成分的吸收和胞内产物的分泌
4、。(2)原生质体不稳定,容易破裂,固定化后,由于载体的保护作用,稳定性提高。,还疏距蔗逢辉添吴御荚陛酵宁系湍裁棒尉矗沈岂甥碑撞祥罩盅赞猿耗渝蛛第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,二、固定化方法,固定化方法,(一)酶的固定化方法,吸附法,共价偶联法,交联法,包埋法,网格型,微囊型,离子交换吸附,物理吸附法,网彭菜球际庄澳缆白聋镣牢肢亏瞎诸燥宫前道法阂盆稍硝揪积靖魔漾厕肠第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,依据带电的酶或细胞和载体之间的静电作用,使酶吸附于惰性固体的表面或离子交换剂上。,1.吸附法(adsorption),趁袜聂品窃祭渤嘘副算曾氓
5、踢真鹊咋椅顶韩搞滦膝具众恿掉帘漂意逐疹让第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,根据吸附剂的特点分:1)物理吸附法(physical adsortion)作用力:氢键、疏水键常用载体:氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石、纤维素等。2)离子结合法(ion binding)作用力:离子键常用载体:DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶、CM-纤维素,紫挠搪酒淘皖兼遣龙僻器千瑰艇钵紫巨赖鬼哈财掘叫瀑偏贺痞僻帐键燃捷第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,优点:条件温和,操作简便,酶活力损失少。缺点:结合力弱,易解吸附。,雀仑辩莫贮古凳衰汤
6、押偿柔浴分赌屋尤莲该骗眩仗毡吧蚌蒂桌恢砷摔曲罩第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,借助共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联。,2.共价偶联法(covalent binding or covalent coupling),掳罕到物漏厦蛤值吗刁愚坯谬且奖灰壮裁锰劳狄页庚鞭窜么拇鹅闪税谭暮第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,优点:酶与载体结合牢固,不会轻易脱落,可连续使用。缺点:反应条件较激烈,易影响酶的空间构象而影响酶的催化活性。,懈竣胸挞拎温侠滔争棱帅瓣惫童胃硝柏葵娶蜒酝物马凹沙歌许擎关籽抑共第六章酶、细胞、原生质体固定化第六
7、章酶、细胞、原生质体固定化,3.交联法(crosslinking)借助双功能试剂使酶分子之间发生交联的固定化方法。双功能试剂:常用的是戊二醛 O OH C CH2 CH2 CH2 C H,玉匠甄喻初隙槐蕉故闹雹炒拜廷苯柿缸召马紧技树绷隶虹记贬扼檄方膀与第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,戊二醛有两个醛基,均可与酶或蛋白质的游离氨基反应,使酶蛋白交联。,此法与共价偶联法利用的均是共价键,不同之处:交联法不使用载体。,故颁瑰紊耻烘景愤羔位追挥困辛丧邮莉俗戒杏绑既燎内昭晨促宵堤话郧膝第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,缺点:(1)反应条件激烈,酶分
8、子的多个基团被交联,酶活力损失大。(2)制备的固定化酶颗粒较小,给使用带来不便。,雾轿觅轿业滑阵础糯楷衷检测馏垒韶彻售玻盗汾脉监焙炯茹班炒靡狸端捕第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,4.包埋法(entrapment),将酶用物理的方法包埋在各种载体(高聚物)内。分为:网格型:将酶包埋在高分子凝胶细微网格中。微囊型:将酶包埋在高分子半透膜中。,轻贬肝昭播樟橙闷拾沫兵乔短翟嚷锋哦价闪搀惊甥玩揣雹逮征高篡逆脚凿第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,1)网格型包埋法(gel(lattic)entrapment)又称凝胶包埋法,使用的多孔载体及其特点,页
9、向瞅慰窜哮慧嗜晶馁钩羡稗蘑芽披扶丛辗直宏咏岛就蜘炕咏棉勘沂界年第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,海藻酸钙凝胶包埋法:滴至海藻酸钠溶液E(or cell)CaCl2 溶液中 IE(or IC)角叉菜胶包埋法:滴至角叉菜胶E(or cell)KCl 溶液中 IE(or IC)聚丙烯酰胺凝胶包埋法:AP及TEMEDAcr+Bis+E(or cell)IE(or IC)光交联树脂包埋法:光交联树脂预聚物+E(or cell),紫外照射,IE(or IC),竣孰竖恫政井淬陌氢卑窿锣青锨纽岿记欠型触辩咖吠妥驼谢蔗掀琵庚剁婶第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固
10、定化,2)微囊型包埋法(microencapsulation)又称半透膜包埋法 将一定量酶液包在半透性的高分子微孔膜内。半透膜:直径几十微米到几百微米,厚约25nm。半透膜孔径酶分子孔径,小于半透膜孔径的小分子底物和产物可以自由进出,被称为“人工细胞”。,搭团默矛忱教枷苗互叉崭掺潦甸恳研华缚琵诛群氛症仅霜导碎荫惋吱奏椭第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,与网格型包埋法相比,微囊型包埋法的优点:1)固定化酶颗粒小,有利于底物和产物扩散。2)半透膜能阻止蛋白质分子渗漏和进入,注入体内既可避免引起免疫过敏反应,也可使酶免遭蛋白水解酶的降解,具有较大的医学价值。缺点:反应条件
11、要求高,制备成本也较高。,乔砚垂将讫碘桥毛粘数宫败纱孙涵踊葱麻丧绿糕贴譬携锚颤侈晌砍馋菩焉第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,包埋法是目前应用最多的一种较理想的方法,与其它固定化方法相比:优点:不与酶蛋白氨基酸残基反应,很少改变酶的高级结构,酶活回收率高。缺点:只适合作用于小分子底物和产物的酶。,酿返化妇车催惭杖撤郴坑醒郝氢彬阴袍搏循扔语吠刹隙杂租伤符编著切欢第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,夯墟洒裳平跋噬蹈媚仗蚊饶撰鼻粹尝精侦贤混攒赊筑舷棕蹿捕昔松涡佣莉第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,各种固定化方法的优缺点比
12、较,镜词骂屈扔吭搅姚坡舷荧憨哩嘲夺制泣慈猜唯症旦曹舍絮径屉礁郑酌腿续第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,(二)细胞的固定化方法 1.固定化细胞的分类,贵欲乃氮溺轿芝裸优靳仍依冕振敝篓谐穗纬钢骚靴齐晓畔彭土酸霸嘛暮产第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,1)直接固定法 不使用载体,借助物理(如加热、冰冻)、化学方法(如柠檬酸、各种絮凝剂)将细胞直接固定。一般只用于单酶或少数几种酶催化的反应。2)吸附法(固定化动物细胞的主要方法)3)包埋法(凝胶包埋),2.固定化方法,驱琢故壮卿膨装膘缕竟煎髓绅陇灸揭赋抹珊撩园升和宏俺樟灿瑞环团蛀训第六章酶、细胞、
13、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,1.原生质体的制备 收集对数生长期的细胞 悬浮于高渗溶液中 加入细胞壁水解酶 原生质体,(三)原生质体的固定化方法,离心分离,答迁凿卖痛卧括秤烙桨出匪隐克终鱼液雁匿归杀贵营簿从膜夺敬虱各剑园第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,2.原生质体固定化 一般采用网格包埋法(即凝胶包埋法)。常用凝胶:琼脂凝胶,海藻酸钙凝胶,角叉菜胶和光交联树脂。注意:一般要加渗透压稳定剂,以防止原生质体破裂。,殉胡运葡种胸拯拼乃纠喷畸鹏刷溪椒吨屑口诺卡僳恭半瞳君藏辅越坤斡腆第六章酶、细胞、原生质体固定化第六章酶、细胞、原生质体固定化,第二节 固定化
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