酶六章酶的固定化

第三章-酶

2 第三章 酶化学

（一）名词解释

1.米氏常数； 2.寡聚酶；3.比活力(specific activity) 4.变构酶； 5.同工酶；

6.活性中心；7. 竞争性抑制作用； 8. 非竞争抑制作用； 9. 反竞争性抑制作用10.酶的专一性； 11. 酶原的激活； 12. 别构效应； 13. 正协同效应；14. 共价修饰调节；15. 酶活力； 16. 不可逆抑制作用； 17. 可逆抑制作用。

1.变构酶活性中心外还有___________，当以v对[S]作图时，它表现出______型曲线，而不是典型的米氏酶所具有的_______曲线。

2.酶活性的国际单位（I.U.）定义为在最适条件下，将底物转化为产物的速度为_______的酶量。

3.对于符合米氏方程的酶，v-[S]曲线的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法）得到的直线，在横轴的截距为___________，纵轴上的截距为____________。

4.若同一种酶有n个底物就有________个Km值，其中Km值最________的底物，一般为该酶的最适底物。

5.蛋白质磷酸化时，需要__________酶，而蛋白质去磷酸化需要_______酶。

6.当底物浓度等于0.25Km时，反应初速度与最大反应速度的比值是______。

7.酶催化反应的实质在于降低反应的______，使底物分子在较低的能量状态下达到______态，从而使反应速度______。

8.___ ____抑制剂不改变酶促反应Vmax，______抑制剂不改变酶促反应Km。

9.谷丙转氨酶属于___________酶类；它的系统名称是___________。

10.复合酶类有___________和___________两部分组成。

11.合成酶类催化由_______合成一种物质的反应,且必须有_______参加.

12.酶活性中心有两个功能部位,一是___________,一是___________.

酶工程期末考核论文

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摘要：酶的固定化技术是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，酶仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。因此酶的固定化技术研究已成为十分引人注目的领域。本文简要介绍了固定化酶技术的概念、制备方法(包括传统固定化技术、传统固定化技术的改进方法、新型固定化技术) 及其在化学化工、食品行业、临床医药、生物传感器和环境科学等领域中的应用现状与存在的问题,并对固定化酶技术的应用前景进行了展望。

关键词：固定化酶；制备；应用；磁性载体；定向固定

固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。

固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。但是,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。下面从传统固定化技术、传统固定化技术的改进、新型固定化技术等三个方面来概述一下酶固定化方法的研究进展：

酶固定化新技术及新型酶载体

传统酶的固定化方法虽在一定程度上可以增强生物催化剂的稳定性，但增强幅度有待进一步提高，并且在此过程中，生物催化剂酶催化活力通常损失严重。运用当代高新技术和设计合成新型载体以及两者的有机结合是引人注目的研究动向。因此目前不断地有新的载体和技术引入每的固定化领域，如：无载体固定化、微波/超声辅助的固定化、阳光照射、离子液体，电辅助固定化等等，且固定化生物催化剂的应用也越来越广泛地应用于医疗、生物医药、环境保护、食品工业、化学工业、能源领域等。

1. 酶固定化过程中的新载体

1.1 介孔材料

孔道的结构和尺寸对酶活力及稳定性有着明显的影响，合适的孔道中酶固定化后其活力提高到游离酶的2倍，且三维及大孔道有利于固定化与催化过程中酶蛋白和底物、产物的传输，从而能提高酶的固定化和催化效果。

目前，大孔道、高比表面和孔容的新型介孔材料不断被引入酶固定化领域，因为大孔道、高比表面、高孔容的介孔材料中酶的负载量大（图3），且酶的负载能快速完成，负载量显著提高。

图3 孔道大的酶介孔材料的酶负载量大明显提高

1.2 纳米管

碳纳米管( carbon nanotube，CNT)是由Iijima于1991年发现的一种新型纳米材料。它是由石墨片层卷曲而成的无缝纳米管[3]。将生物分子，如氨基酸、蛋白质、酶、DNA 等结合在碳纳米管表面或端口上，可提高它在水溶液中的溶解度，为实现碳纳米管的各种生物应用奠定基础[4]。纳米管的内表面能够与酶之间存在强烈的相互作用，从而使得管内酶蛋白结构稳定且保留相当的催化活力，并且用其制成电极能够有效实现底物氧化及电子的传递[5]。硅纳米管用于固定化酶时，能够保持酶的活性，并且提高酶的热稳定性及对PH的耐受性[6]。

1.3 磁性高分子微球

磁性高分子微球是由无机磁性纳米粒子与有机高分子通过包埋法、单体聚合法合成的具有磁响应性和微球特性的粒子。通过共聚合和表面改性，磁性高分子微球表面可被赋予多种活性功能基团（如-OH、-COOH、-CHO等）。无机磁性纳米粒子应用较多的是Fe3O4，单体聚合法主要包括乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳液聚合、种子乳液聚合。磁性微球有良好的表面效应和体积效应：比表面积较大，微球官能团密度较高，选择性吸附能力较强，吸附平衡时间较短；选择磁响应性，可以避免使用中粒子之间发生磁性团聚；物理化学性质稳定，具备一定的机械强度和化学稳定性，能耐受一定浓度的酸碱溶液和微生物的降解；表面本身具有或通过表面改性赋予多种活性的功能基团，这些功能基团可以连接生物活性物质[7]。

２０１０年第１２卷第６期　总第１０５期　巢湖学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈａｏｈｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｎｏ．６．，Ｖｏ１．１２．２０１０　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１０５　

酶固定化及应用研究进展　

薛建跃　

（巢湖学院化学与材料科学系，安徽巢湖２３８０００）　

摘　要：本文主要从酶生物催化剂固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶的研究进　

展情况，并从其在医药、食品、环保、能源等方面的新应用出发，综述了固定化酶在新领域中　

的应用，展望了酶固定化研究的发展前景。指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶固定　

化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。　

关键字：酶固定化；微波辅助固定化；交联酶聚集体；仿生固定化　

中图分类号：Ｑ８１４．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—２８６８（２０１０）０６—００８２—０７　

传统的酶固定化技术虽在一定程度上可以　

增强生物催化剂的稳定性，但增强幅度有待进一　

步提高，并且传统固定化过程中，生物催化剂酶　

催化活力通常损失严重。如何通过固定化获得合　

适的生物催化剂一直为化学家和生物学家所关　

注。【　叫　

在酶生物催化剂的固定化研究中，目前不　

断地有新的载体和技术引入，【４］如：无载体固定　

化、微波辅助的固定化、阳光照射辅助固定化等　

等．且固定化生物催化剂的应用也越来越广泛　

地应用于生物医药、环境保护、化学工业、食品　

工业、医疗领域等，本文将从酶生物催化剂固定　

化载体、固定化方法和技术及固定化酶的应用　

等几个方面出发，归纳和综述这些方面近年来　

的研究进展。　

１酶固定化过程中的新载体　

１．１介孔材料　

自从１９９２年美国Ｍｏｂｉｌｅ公司首次合成出　了ＭＣＭ一４１系列介孔分子筛以来。［５１介孑Ｌ材料在　

酶生物催化剂固定化方面的研究和应用日益受　

到人们的重视。【司孔道的结构和尺寸对酶活力及　

稳定性有着明显的影响，　合适的孔道中酶固定　

化后其活力提高到游离酶的２倍，ｆ９】且三维及大