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酶固定化一般方法及载体特性酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。
但在实际应用中，酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活，不够稳定；与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用，这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。
固定化酶（immobilized enzyme）这个术语是在1971 年酶工程会议上被推荐使用的。
随着固定化技术的发展，出现固定化菌体。
1973年，日本首次在工业上应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。
固定化酶技术为这些问题的解决提供了有效的手段，从而成为酶工程领域中最为活跃的研究方向之一。
1酶固定化的传统方法关键在于选择适当的固定化方法和必要的载体以及稳定性研究、改进，酶载体推荐创科催化酶载体树脂。
1.1 吸附法吸附法是利用物理吸附法，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式。
显著特点是：工艺简便及条件温和，包括无机、有机高分子材料，吸附过程可同时达到纯化和固定化；酶失活后可重新活化，载体也可再生。
但要求载体的比表面积要求较大，有活泼的表面。
1.2包埋法包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子结构或微囊结构等多空载体中，而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触。
这个方法比较简便，酶分子仅仅是被包埋起来，生物活性被破坏的程度低，但此法对大分子底物不适用。
1)网格型将酶或包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶，称为网格型包埋法。
也称为凝胶包埋法。
2)微囊型把酶包埋在由高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。
由于形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米，所以也称为微囊化法。
1.3结合法酶蛋白分子上与不溶性固相支持物表面上通过离子键结合而使酶固定的方法，叫离子键结合法。
中文名称：酶英文名称：enzyme定义：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
自然界所有生物体重单位体积内含酶种类及酶最丰富的！尤其是啤酒酵母！20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。
为什么人体缺酶原因一：生食由于人们大都以熟食为主，使得食物中原有的酶遭受破坏，而不得不消耗体内天然的酶储备。
另外，有些水果中酶含量最高的部位却是在人们所不吃的果皮和果茎中，以酶从旺盛变得不足。
人体摄入的养料不容易消化吸收，依靠摄取养料来合成酶的能力下降，从而酶缺乏加剧，形成体内酶量递减的恶性循环。
原因三：现代生活随着工业的快速发展和汽车的大量增加，导致废气大量排放，环境受到污染；农药的残留和食品中合成的化学添加剂的滥用；生活方式的快节奏、工作压力的增大以及看电视多运动少等文明社会的弊端增多……上述种种都会增加身体中酶的大量消耗，以致体内的天然酶无法保存。
酶在医疗上酶与某些疾病的关系: (一)酶缺陷所致的疾病。
（二）重金属与有机磷农药中毒与酶活性的抑制很多中毒现象都与酶有关，如常用的有机磷农药敌百虫，敌敌畏和1059等，能与胆碱酯酶活性中心的丝氨酸羟基结合而失活，重金属As2+，、Hg2+,Ag2+等可与某些酶的巯基结合而使酶活性丧失，此外氰化物（CN-）能与细胞色素氧化酶的结合，可使生物氧化中断，严重威胁生命。
三、酶与疾病的诊断许多遗传性疾患是由于先天性缺乏某种有活性的酶所致，故在出生前，从羊水或绒毛中检出该酶的缺陷或其基因表达的缺陷，从而可采取早期流产，防患于末然。
当某些器官组织发生病变，由于细胞的坏死或破坏，或细胞通透性增加，可使原来在细胞内的某些酶逸入体液中，使体液中该酶的含量升高。
酶催化技术定义
酶催化技术是指利用生物催化剂--酶对反应物进行催化转化的技术。
酶是一类特殊的
生物大分子，具有高度的催化效率、特异性以及环境适应性等优良特性。
酶催化技术通过
调节反应条件、优化酶的性质，可以实现高效、低能耗、高选择性的化学转化过程。
酶催化技术是生物技术和化学工业领域中极为重要的技术之一，已经广泛应用于食品、医药、化妆品、化工等众多领域中。
以酶为催化剂的反应具有以下优点：
1.高效性：酶具有很高的催化效率，可以使反应速度得到显著提高。
2.选择性：酶能够选择性地催化特定的反应，避免了不必要的副反应的发生。
3.温和条件：从而可以在相对温和的条件下进行反应，避免大量的能量损失和不必要
的污染。
4.可重复性：酶反应有很高的可重复性，能够产生一定数量的产品。
酶催化技术可以应用于控制食品品质、优化医药品稳定性和有效性、制取功能性化合物、提高能量转化效率、代替化学催化反应等方面。
例如，在食品加工领域，酶催化技术被广泛应用于奶制品、面制品、糖果、肉制品等
食品加工过程中。
比如，在奶制品中，酸奶的制作过程就是利用酶对乳糖进行水解反应，
生成乳酸，从而使牛奶凝固而得到的。
这种酶催化技术的应用可以在一定程度上提高产品
质量，并且能够降低生产成本。
此外，在医药开发方面，酶催化技术还可以用来合成或转化药物分子，以优化药效和
副作用，从而实现高效、可控的药物开发和生产。
总的来说，酶催化技术是一种高效、环保、可控的化学反应方法，它在食品、医药、
化工等领域中有着广泛的应用前景，可以提高产品品质和生产效率。
有机酶作用
有机酶作用指的是有机物质与酶之间的相互作用。
酶是高效的生物催化剂，能够在生物体内催化化学反应。
有机物质通过与酶结合形成酶-底物复合物，酶通过催化底物的结构改变和分
子重排来加速反应速率。
有机酶作用具有以下特点：
1. 专一性：酶对底物的选择性高，只催化特定的反应。
2. 高效性：酶能够在温和的条件下高效催化反应，提高反应速率。
3. 可逆性：酶与底物形成复合物后可以解离，酶可以再次参与其他反应。
4. 速度可调节性：酶的催化活性可以被环境条件，如温度、
pH值等调节。
5. 催化剂与底物结合时形成的酶底物复合物稳定，使得催化剂对底物的选择性能大大提高。
6. 酶催化的反应速度远远高于非酶催化的反应速度，能够在生物体内以较低能量消耗完成反应。
有机酶作用在生物体内发挥着重要的作用，参与调节代谢过程、分解有害物质、合成生物物质等。
酶的选择性催化和反应机理酶是一种重要的生物催化剂，具有极高的选择性和效率，广泛应用于食品加工、制药工业、生物技术等领域。
在这些应用中，了解酶的选择性催化和反应机理是至关重要的。
选择性催化是酶的一大特点。
酶通过与底物分子之间的亲和力作用，能够高度选择性地催化特定的反应。
酶与底物分子之间的亲和力是由酶的各种特殊结构确定的。
例如，酶的结构中通常包括活性中心、亚单位接口等等因素。
在这些因素的作用下，酶能够识别并结合于具有特异性的底物分子。
在选择性催化的基础上，酶的反应机理被分为两种主要类型：酸催化和碱催化。
酸催化发生于许多水解反应中，它涉及到酶的两个催化位点：一个是酸催化位点，另一个是底物结合位点。
酸催化位点由酶的羧基酸性侧链或者金属离子配位所完成，在酸催化位点的作用下，底物的羟基离子化后容易发生水解反应。
碱催化是通过在催化位点的羟基基团或金属离子上提供一个氢离子，引发酸碱反应，在此过程中，底物的羟基被去质子化，容易发生加成反应。
因此，酸碱催化在酶催化中起着至关重要的作用。
除了选择性催化和反应机理之外，也有其他一些因素可能影响酶的催化效率。
这些因素包括温度、离子强度、pH值等等。
酶的催化效率随温度的升高而增加，但要注意不要超过酶的最适温度，否则会导致酶的失活。
离子强度是一个相对较少研究的领域，但也与酶的活性和选择性息息相关。
pH值是影响酶活性和选择性的重要因素之一，一般情况下，酶在特定pH值下表现最佳催化效果。
总之，酶的选择性催化和反应机理是生物化学研究的热点问题之一，对生命科学和工业化学领域的发展都有重要意义。
在今后的研究中，需要更深入地了解酶催化的机理和规律，发现更多的酶种类和应用领域，推动酶催化技术的发展和应用。
酶作为生物催化剂的特点：1，用量少而催化效率高；2，专一性高；3，反应条件温和 4，可调节性 影响酶催化作用的因素：1，底物浓度对酶促反应速度的影响在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。2. pH 的影响 在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH 为最适 pH。 pH影响酶活力的原因可能有以下几个方面：（1） 过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏，引起酶构象的改变，酶活性丧失。（2） 当pH改变不很剧烈时，酶虽未变性，但活力受到影响。（3）pH影响维持酶分子空间结构的有关基团解离，从而影响了酶活性部位的构象，进而影响酶的活性3. 温度的影响 一方面是温度升高,酶促反应速度加快。另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。 因此大多数酶都有一个最适温度。 在最适温度条件下,反应速度最大。4．酶浓度的影响 在一个反应体系中，当[S]>>[E]反应速率随酶浓度的增加而增加（v=k[E]）,这是酶活测定的基础之一。5 抑制剂对酶活性的影响 使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制作用。能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。6． 激活剂对酶反应的影响 凡能提高酶活力的物质都称为激活剂，有的酶反应的系统需要一定的激活剂。 酶的分类与命名 (1) 氧化还原酶AH2 ＋ B ＝ A ＋ BH2主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶 例，醇 ＋ NAD＋ ＝ 醛或酮 ＋ NADH ＋ H＋→氢供体是醇， 氢受体是NAD＋ 系统命名→醇：NAD＋氧化还原酶；推荐名→采用某供体脱氢酶，如醇脱氢酶 (2) 转移酶 AB ＋ C ＝ A ＋ BC系统命名：“供体：受体某基团转移酶”。推荐名：“受体（或供体）某基团转移酶。例， L-丙氨酸 ＋ 2-酮戊二酸 ＝ 丙酮酸 ＋ L-谷氨酸丙氨酸氨基转移酶→ L-丙氨酸：2-酮戊二酸氨基转移酶表明该酶催化氨基从L-丙氨酸转移到 2-
酮戊二酸。(3) 水解酶 系统命名：先写底物名称，再写发生水解作用的化学键位置，后面加上“水解酶”。推荐名：在底物名称的后面加上一个酶字。 (4) 裂合酶 系统命名：“底物-裂解的基团-裂合酶”。 如 L-谷氨酸 1-羧基-裂合酶，表明该酶催化L-谷氨酸在 1-羧基位置发生裂解反应。 推荐名：在裂解底物名称后面加上“脱羧酶”（ decarboxylase）、“醛缩酶”（aldolase）、“脱水酶”（dehydratase）等，在缩合反应方向更为重要时，则用“合酶”( synthase)。 例子，如谷氨酸脱羧酶（L-谷氨酸 ＝ γ-氨基丁酸 ＋ CO2）， 苏氨酸醛缩酶（ L-苏氨酸＝ 甘氨酸 ＋ 乙醛）， 柠檬酸脱水酶（ 柠檬酸 ＝ 顺乌头酸 ＋ 水）， 乙酰乳酸合酶（ 2-乙酰乳酸 ＋ CO2 ＝ 2-丙酮酸）。 (5) 异构酶 Isomerase 异构酶按照异构化的类型不同，分为 6 个亚类。命名时分别在底物名称的后面加上异构酶（isomerase），、消旋酶（racemase）、变位酶（mutase）、表异构酶（epimerase）、顺反异构酶（cis-trans-isomerase）等。 (6) 合成酶 Ligase or Synthetase 系统命名：在两个底物的名称后面加上“连接酶”。如 谷氨酸：氨连接酶，其催化反应式为： L-谷氨酸 + 氨 + ATP ===== L-谷氨酰胺 + ADP +Pi。 推荐名：在合成产物名称之后加上“合成酶”。 如，天门冬酰胺合成酶，其催化反应式为： L-天门冬氨酸 + 氨 +ATP == L-天门冬酰胺 + AMP +PPi。 酶活力测定的步骤： (1)根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制成溶液。 (2)根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、pH值、底物浓度、激活剂浓度等反应条件。 (3)在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，反应时间。 (4) 运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量。 注意：若不能即时测出结果的，则要及时终止反应，然后再测定。 酶活力：酶催化一定化学反应的能力。酶催化的反应速率快，酶活高。 酶活单位U：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。（浓度/时间） 酶的比活力：用每mg蛋白质所含酶活力单位数，比活愈大，纯度愈高。 比活力＝酶活力U/mgPr＝总活力U/总蛋白mg 酶的转换数Kp，又称为摩尔催化活性（molar catalytic activity ），是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。即是每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。是酶催化效率的一个指标。通常用每微摩尔酶的酶活力单位数表示。单位为 min-1 。 底物转变摩尔数（mol） 酶活力单位数（IU） Kp ＝ ＝ 酶摩尔数 。分钟（mol·min） 酶微摩尔数（μmol） 一般酶的转换数在103 min-1左右，碳酸酐酶的转换数最高，达到3.6×107 转换数的倒数称为酶的催化周期。催化周期是指酶进行一次催化所需的时间。单位为毫秒（msec）或微秒（μsec）。 即 T = 1/ Kp 酶结合效率（酶的固定化率）是指酶与载体结合的百分率。酶结合效率的计算一般由用于固定化的总酶活力减去未结合的酶活力所得到的差值，再除以用于固定化的总酶活力而得到。 加入的总酶活力 — 未结合的酶活力 酶结合效率 = 加入的总酶活力 酶活力回收率是指固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率。 固定化酶总活力 酶活力回收率 = x 100% 用于固定化的总酶活力 相对酶活力的测定：具有相同酶蛋白（或酶RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的比值称为相对酶活力。 组成型酶（Constitutive enzyme）：生物细胞中合成的酶的量比较恒定，这些酶的合成速率影响不大。如DNA聚合酶、RNA聚合酶、糖酵解途径的各种酶等。 适应型酶（Adaptive enzyme）或调节型酶（Regulated enzyme）：生物细胞中合成的酶的含量却变化很大，其合成速率明显受到环境因素的影响。如大肠杆菌β-半乳糖苷酶。 发酵条件及控制 ： pH值的控制 细胞生产某种酶的最适pH值通常接近于该酶催化反应的最适pH值。 （ 随着细胞的生长繁殖和新陈代谢产物的积累, 培养基的pH值往往会发生变化。这种变化的情况与细胞特性有关，也与培养基的组成成分以及发酵工艺条件密切相关。
含糖量高的培养基，由于糖代谢产生有机酸，会使pH值向酸性方向移动； 含蛋白质、氨基酸较多的培养基，经过代谢产生较多的胺类物质，使pH值向碱性方向移动； ◆以硫酸铵为氮源时，随着铵离子被利用，培养基中积累的硫酸根会使pH值降低； ◆以尿素为氮源的，随着尿素被水解生成氨，而使培养基的pH值上升，然后又随着氨被细胞同化而使pH值下降； ◆磷酸盐的存在，对培养基的pH值变化有一定的缓冲作用。 ◆在氧气供应不足时，由于代谢积累有机酸，可使培养基pH值向酸性方向移动。 ◆调节pH值的方法可以通过改变培养基的组分或其比例； ◆也可以使用缓冲液来稳定pH值； ◆或者在必要时通过流加适宜的酸、碱溶液的方法，调节培养基的pH值，以满足细胞生长和产酶的要求。） 温度的控制 有些细胞发酵产酶的最适温度与细胞生长最适温度有所不同，而且往往低于生长最适温度 溶解氧的控制 控制溶解氧方法 调节通气量 调节氧的分压 调节气液接触时间 调节气液接触面积 改变培养液的性质
蛋白质分离纯化的方法很多，主要是根据蛋白分子之间特异性的差异，如分子大小，溶解度，电荷等建立起来的。 性质 方法 ❖ 分子大小 透析、超滤、密度梯度离心、凝胶过滤 ❖ 溶解度 等电点沉淀、盐析、有机溶剂沉淀 ❖ 电荷 电泳、离子交换层析 ❖ 吸附性质 吸附层析（羟基磷灰石层析、疏水作用层析） ❖ 对配体分子的生物亲和力 亲和层析 β=LogSo ：取决于酶的性质，也与温度和pH有关。 Ks：主要取决于盐性质。与离子价数成正比，与离子半径与溶液介电常数成反比。 β与Ks确定后，蛋白酶溶解度决定于I Ks分段盐析: T、pH一定下改变离子强度 β分段盐析: 一定盐和离子强度下，改变T、pH 常采用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、硫酸镁、氯化钠、磷酸钠等。 离子交换层析 原理:根据离子交换树脂对需要分离的各种离子的亲和力不同而达到分离的目的。酶是两性物质，当溶液的pH值大于酶的等电点时，酶分子带负电荷，可用阴离子交换剂进行层析分离，反之，用阳离子交换剂。 离子交换树脂通常是不溶于水的高分子物质，分子中含有可解离的基团.含有酸性可解离基团的称为阳离子交换树脂，可解离出H+，含有碱性可解离基团的称为阴离子交换树脂，可解离出OH-。 离子交换层析的基本原理 若选择阳离子交换树脂，则带正电荷的物质与H+发生交换而结合在树脂上。若选择阴离子交换树脂，则带负电荷的物质可与OH-发生交换而结合在树脂上。物质在树脂上结合的牢固程度即亲和力大小有差异，因此选用适当的洗脱液便可将混合物中的组分逐个洗脱下来，达到分离纯化的目的。 离子交换剂的选择与处理是含有若干活性基团的不溶性高分子物质； 引入不溶性母体的活性基团可以是酸性基团，作为阳离子交换剂；也可是碱性基团，作为阴离子交换剂； 平衡常数Ｋ；（１）离子交换剂的选择；（２）离子交换剂的处理。 几种重要的修饰反应：烷基化反应 酰化反应 氧化还原反应 芳香环取代反应 定点突变技术是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。是蛋白质工程（Protein Engineering）和酶分子组成单位置换修饰中常用的技术。
