最新高中生物-高二生物酶的固定化 精品

第四节酶的固定化E3因钉自主学习•基础知识、固定化酶i •含义通过物理或化学的方法，将水溶性的酶与不溶性的载体结合, 使酶固定在载体上，并在定的空间范围内进行催化反应。

2•方法(1) 共价键结合法：通过化学反应将酶以共价键结合到尼龙等载体上。

(2) 包埋法：将酶包埋到多孔性凝胶中的固定化方法。

(3) 物理吸附法。

3. 优点(1) 固定化酶的活性稳定，可反复使用;(2) 固定化酶能与反应液分开，制品较易纯化_(3) 工业化生产可实现大批量、连续化、自动 _(4) 极大地降低了生产成本。

4. 缺点需要制备纯净的酶，稍有不慎，酶就会失活。

二、固定化细胞1. 含义用适当的载体将合成酶的细胞固定起来。

2. 优点比固定化酶更简捷，使用寿命更长。

三、木瓜蛋白酶的固定化操作技术取尼龙布浸入等体积的CaCb溶液和甲醇溶液中10 s左右一-盐酸溶液中室温下水解45 min —蒸馏水冲洗至中性一宀室温下放入戊二醛溶液中浸泡20 min —磷酸缓冲液(pH 为7.8)反复洗涤——木瓜蛋白酶溶液中固定 3.5 h，温度为4上一-用NaCI溶液洗去多余的蛋白酶。

疑难问题卡片预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题4ZMONGNANTUPO突破^------直接使用酶固定化酶固定化细胞缺点①对环境条件非常敏感，易失活②难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点催化效率咼、耗能低、污染低①既能与反应物接触，又能与产物分离②可以反复利用成本低，操作容易、寿命长②固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受外界影响也较小。

二、固定化酶的制备及利用1. 酶的固定化：(1)18.6%的CaCb溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。

(2) 3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。

(3) 在5%勺戊二醛溶液中浸泡(20 min)。

酶的固定化方法1. 基本介绍酶的固定化技术是将活性酶分子吸附到不溶性载体上的技术，这些载体包括有机支架，金属合金，无机型号，复合支架，生物大分子和石墨。

与溶液型酶相比，固定化酶具有良好的耐热性，耐久性和稳定性。

可以在恒定的温度和pH值下多次重复使用，这使得固定化酶可以广泛应用于生物工程，食品技术和保健产品的制备中。

2. 固定化酶的优势（1）保持酶活性。

固定化酶能够有效地防止反应补充的游离酶的出现，充分保持其最初的功能和活性，极大地提高了反应中酶的活性和稳定性；（2）提高回收率。

固定化酶具有彼此独立的结构，可以在反应中迅速回收，特别是对于产物特性复杂的反应；（3）可扩展性强。

固定化酶可以根据应用环境的不同和操作条件的可控性，调整载体的参数；（4）可以重复使用。

固定化酶可以多次使用，可以充分利用其过程效率，减少反应次数，降低成本，提高产物纯度；（5）灵活性好，操作更加简单。

当需要调节反应中的酶功效时，可以通过简单的调节载体参数来控制。

3. 固定化酶的技术原理固定化酶主要是通过生物相容性，物理锁定，化学结合和选择性结合四种技术原理。

（1）生物相容性原理。

根据酶的物理化学性质，通过将酶与具有吸附效果的固定化载体搅拌至溶解，使酶外部改变，从而结合到固定体上，形成固定化酶。

（2）物理锁定原理。

通过将因子与特定形状的载体结合，物理力把酶和载体牢牢地结合在一起，形成固定化酶。

（3）化学结合原理。

通过改变因子的外部，形成含有非共价或共价结合的表面带正或负电荷，从而使酶能够结合至具有与之相匹配的电荷的固定体上，形成固定化酶。

（4）选择性结合原理。

通过给载体表面施加疏水或疏水性物质，形成选择性的活性基团，使载体具有低特异性，从而将酶与相应特异性表面结合，形成固定化酶。

4、固定化酶的方法固定化酶有多种固定化方法，如电冻定，脂质包覆，杂化，冻胶，结合支架和表面修饰等。

（1）电冻定：电冻定是一种通过电泳技术将酶通过载体电泳固定在离心管内壁上的一种方法。

3、结合法选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。

1) 离子键结合法：通过离子键使酶与载体结合的固定化方法称为离子键结合法所用载体是某些不溶于水的离子交换剂。

常用的有：DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等。

2) 共价键结合法载体基质通常是水不溶性的，这些载体包括：(1 )天然载体：琼脂、琼脂糖、几丁质、纤维素、胶原蛋白等；(2)有机合成聚合物：聚亚胺酯、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、尼龙等(3 )无机载体：玻璃、氧化铝、硅胶、磁铁矿、氧化镍等。

用于连接载体的酶蛋白氨基酸残基上的反应功能基团有：Asp Glu 侧链的一COOH、C-末端的一COOH ; Tyr 的苯酚基；Cys 的一SH; Lys 的&NH2、N-末端一NH2；Thr、Ser 的一OH ; His 的咪唑基。

在酶的固定化过程中，由于疏水性氨基酸通常被掩藏在酶蛋白分子的内部，所以疏水性氨基酸通常不参与形成共价键。

载体活化方法：(1 )重氮化法(2)叠氮法(3 )溴基化法(4)烷基化法等。

4、交联法借助双功能试剂使酶分子之间、酶分子之内、酶与惰性载体间进行相互交联，制成网状结构的固定化酶的方法，称为交联法。

常用的双功能试剂有戊二醛、已二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮联苯等。

其中戊二醛最为常用，酶表面含有不止一个一NH2,戊二醛与酶上的-NH2发生Schiff反应，形成席夫碱，形成一个复杂的酶交联网络。

交联酶法借助双功能试剂使可溶性酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法。

可视为一种无载体的固定化方法。

如木瓜蛋白酶在0.2%酶蛋白浓度，2.3%戊二醛，pH5.2〜7.2, 0C下交联24h，可制成固定化酶。

共交联法共交联法是指酶分子在双功能试剂的作用下，与一些惰性蛋白或水不溶载体之间发生交联，可降低单纯酶分子之间交联反应所引起的活性丧失。

通常选用的惰性蛋白有牛血清蛋白、卵清蛋白、明胶、胶原蛋白、血红蛋白等。

酶的固定化方法
酶的固定化方法不下百种，归纳起来大致可以分为三类，即载体结合法、交联法和包埋法。

载体结合法是指将酶固定到非水溶性载体上的方法。

根据固定方式的不同，这种方法又可以分为物理吸附法、离子结合法和共价结合法。

物理吸附法是指将酶吸附到固体吸附剂表面的方法，固体吸附剂多为活性碳、多孔玻璃等。

离子结合法是指通过离子键将酶结合到具有离子交换基团的非水溶性载体上的方法，载体有离子交换树脂等。

共价结合法是指酶和载体以共价键的形式结合在一起的方法，这种方法需要酶和载体都具有氨基、羧基或羟基等官能团。

交联法是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法。

交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。

包埋法是指将酶包裹在多孔的载体中，如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中。

前者包埋成格子型，后者包埋成微胶囊型。

一、基础知识[知识点讲解]（一）固定化酶的应用实例1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例（1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶。

（2）葡萄糖异构酶的优点：稳定性好、可以持续发挥作用。

（3）在生产中直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费2.固定化酶的反应固定化酶的反应柱示意图与反应过程。

使用固定化酶技术，将这种酶（葡萄糖异构酶）固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。

酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。

生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。

反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。

（二）固定化细胞技术1.概念利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。

细胞中含有一系列酶，在细胞正常生命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。

2.将酶或细胞固定化的方法（1）包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里。

（2）化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来。

（3）吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上。

[方法点拨]酶和细胞固定方法的选择酶适合采用化学结合和物理吸附法固定，细胞适合采用包埋法固定。

原因：细胞个大，酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出。

(三）固定化酶和固定化细胞的联系与区别（1）联系：应用相同，都能催化某些反应。

（2）区别：①固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；②固定化细胞技术对酶活性影响更小；③固定化细胞固定的是一系列酶；④由于大分子难以通过细胞膜，固定化细胞的应用有一定的限制。

（四）固定化酶和固定化细胞常用的载体材料明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等，其共同的特点是不溶于水的多孔性载体。

[典型例题]（2017•江苏卷.12）固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。