在交变电场下固定化胰蛋白酶催化活性的研究

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酶工程技术的研究及其在医药领域的应用

酶工程技术的研究及其在医药领域的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展，酶工程技术作为其中的重要组成部分，已经在医药领域展现出广阔的应用前景。

酶，作为生物体内的一类特殊蛋白质，具有高效、专一和温和的催化特性，因此被广泛用于医药、化工、食品等多个领域。

本文旨在探讨酶工程技术的最新研究进展，并重点分析其在医药领域的应用现状和发展趋势。

本文将对酶工程技术的基本原理和方法进行简要介绍，包括酶的来源、分离纯化、固定化以及酶反应器的设计等。

在此基础上，文章将重点论述酶工程技术在医药领域的多个应用方面，如药物合成、药物转化、药物分析和疾病诊断等。

通过具体案例和数据分析，展示酶工程技术在提高药物生产效率、降低药物成本、改善药物质量和提高疾病诊疗准确性等方面的积极作用。

本文还将对酶工程技术在医药领域面临的挑战和未来发展方向进行深入探讨。

随着生物技术的不断进步，酶工程技术的研究和应用将更加深入和广泛。

例如，新型酶的发现与改造、酶固定化技术的创新、酶反应器的优化以及酶工程技术在基因治疗和细胞治疗等新兴领域的应用等，都将成为未来研究的热点和方向。

酶工程技术在医药领域的应用已经取得了显著成果，并展现出广阔的发展前景。

本文将从多个角度全面分析酶工程技术在医药领域的应用现状和发展趋势，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。

二、酶工程技术的基础理论酶工程技术，作为一门应用生物技术的分支，其基础理论主要涵盖酶学基本原理、酶反应动力学、酶分子设计和改造以及酶固定化技术等方面。

酶学基本原理是酶工程技术的基石。

酶是生物体内具有催化功能的蛋白质，具有高度专一性和高效性。

酶通过降低反应的活化能来加速生物化学反应，使得原本难以进行的反应在温和条件下也能迅速进行。

了解酶的结构、催化机制以及影响因素，对于酶工程技术的应用至关重要。

酶反应动力学是研究酶催化反应速率与反应物浓度关系的科学。

通过对酶反应动力学的研究，可以了解酶催化反应的速度控制步骤、反应速率常数以及反应机制等，为酶工程技术的优化提供理论依据。

[生物学]第4章四固定化酶的性质

可能是偶联过程中酶得到化学修饰．或固定化过程提高了酶的稳定性。
(二)固定化对酶稳定性的影响
稳定性实际
30 25 20 15 10 5 0 提高不变降低 12 8 固定化酶数 30
应用

大多数情况下酶经过固定化后其稳定性都有所增加。
Merlose选择50种固定化酶测试稳定性

稳定性提高方面:

热稳定性提高保存稳定性好对蛋白酶的抵抗性提高,不易被蛋白酶水解对变性剂的耐受性提高,可耐受尿素、有机溶剂和盐酸胍等蛋白质性剂的作用。对不同pH稳定性提高
A 热稳定性
B有机试剂及酶抑制剂的稳定性提高

提高固定化酶对各种有机溶剂的稳定性，使本来不能在有机溶剂中进行的酶反应成为可能。固定化酶在有机合成中应用会进一步发展。
1、固定化后最适pH升高了 2、pH稳定性增强
最适pH偏移的原因

载体带电荷影响酶所在微环境
结果
•带负电荷载体(阴离子聚合物)制备的固定化酶，其最适pH较游离酶偏高。 •使用带正电荷的载体其最适pH向酸性偏移。

产物对最适pH的影响主要是由于固定化载体成为了扩散障碍，使反应产物向外扩散受到一定限制。
催化反应产物为酸性（H+），则最适pH比游离酶高（需 OH-中和）反之则偏低，中性则不变。
+ + +
+
（五）底物特异性

由于存在空间位阻，可能不再作用于分子量较大的底物，只对小分子量底物有效。例：胰蛋白酶可作用于高分子的蛋白质，又可作用于低分子的二肽或多肽，固定在羧甲基纤维素上后，对二肽或多肽作用保持不变，但对酪蛋白的作用仅为游离酶的 3%左右。

介孔材料SBA-15固定化胰蛋白酶的研究

ｉｍｍｏｉｚｅｅｚｍｅｔｐｓｉｈｗａｓｅｌｄｉｅｃａｎｌｆＢＡ一５ｂｂｌｅｔｎｙｙｉｗｈｃｓｓｍｂｅｔｈｎｅｏＳｉｈｒｎａｎｈ１ｙｉｍｍｅｓｏｔｏ．ｈｆｅｔｆｍｍｏｉｚｔｎｃｎｉｏｓｒｉｎｍｅｈｄＴｅｅｃｓｉｏｂｌａｉｏｄｔｎｉｏｉｓｃｓｅｚｍｅｃｎｅｔａｉｎｐａｕｄｔｎｔｅａｓｒｅｍｏ￣ｏｎｙＢＡ一ｔｅｔｅｍａａｄｏｅａｉｎｌｔｂｌｉｆｈｕｈａｎｙｏｃｎｒｔ，ＨｖｌｅａｉｏｈｂｏｂｄａｕｏｎｍｅｆｚｍｅｉＳｅｎ１，ｈｒｌ５ｈｐｒｔａｓｉｔｓｏｅｎｏａｉｅｔｉｍｍｏｉｚｄｅｚｍｅｗｅｅｓｄｅ．ｄｔｅｂｓｅｚｍｅｃｎｅｔｔｎａｄｉｂｌｎｙｒｔｉｄＡｎｅｔｎｙｏｃｎｒｉｉｅｕｈａｏｎｍｍｏｉｚｔｎｔｒ／ｄ１，ｅｐｃｉｅｙｕｄｒｂｌｉｉｗｅｅ５ｍｇｍｌｉｏｍｅａｎａｈｒｓｅｔｌ，ｎｅ０ｖｗｈｃｈｂｏｂｄａｕｔｆｅｚｍｅｒａｈｄ２．／．ｔｗａｌｏｎｈｔｈｈｒａｄｏｅａｉｎｌｓｂｌｉｓｏｅｉｉｔｅａｓｒｅｍｏｎｎｙｅｃｅ３６ｍｇｇＩｈｏｓａｓｆｕｄｔａｅｔｅｏｔｍｌａｐｒｔａｔｉｔｆｈｍｍｏｉｚｄｎｏａｉｅｔｂｌｅｉｅｚｍｅｃｓｐｒｕｔｒｌＢＡ一ｓｓｏｏｂｏｄｓｐｏｒｍｍｏｉｚｔｎｏｎｙｒｉｈｒｔｎｔｏｅｏｅｆｅｅｚｍｅＳｌａｍｅｏｏｓｍａｅｉｈｔｒｉｏａＳ５ｗａｈｗｎｔｅａｇｏｕｐｒｆｔｏｉｂｌｉｆｉｏａ

反胶束体系中固定化胃蛋白酶的催化性质研究

公司；Ｌ４Ｂ型台式低速自动平衡离心机，南星ＴＤ－Ｚ湖
体构成的非均一溶液，可为反应提供受纳米尺度调控
的介观环境，而被视为纳米反应器的一种类型¨ 。因１］
科科学仪器有限公司；Ｓ－ＺＤ２型卡尔费休水分测定仪，上海易友仪器有限公司；Ｙ８Ｉ型超声波细胞粉碎Ｊ８－ＮＩ
摘要：胃蛋白酶加至ＣＴＡＢ（六烷基三甲基溴化铵）环己烷／辛醇反胶束体系中得到固定化胃蛋白酶，究将十／正研
了反胶束含水率、乙醇体积分数对固定化胃蛋白酶活力的影响，对固定化胃蛋白酶和游离胃蛋白酶的催化性质进行了并比较研究。结果表明，反胶束含水率为１、２乙醇体积分数为３时，Ｏ固定化胃蛋白酶的活力达到最佳；定化胃蛋白固
反胶束酶反应系统是胶体界面化学与生物技术交叉领域的研究内容口。在非水有机介质中，反胶束］对
体系酶催化性能的研究已受到广泛关注［］反胶束２。体系包括３个组成部分：面活性剂、和非极性有机表水
其它试剂均为分析纯。ＷＦ８０ＤＢ型紫外可见分光光度计，京瑞利Ｚ０一３北
反胶束介质在宏观上为均一透明的热力学稳定体

固定化酶载体的研究进展

固定化酶载体的研究进展牛亚楠;侯红萍【摘要】As an important part of immobilized enzymes technology, the structure and the properties of carrier would influence directly catalysis activity and operation stability of immobilized enzyme. In this paper, the research progress in carrier materials for immobilized enzymes at home and abroad in recent years and its development trend were reviewed.%作为固定化酶技术的重要组成部分，载体的结构及性能在很大程度上直接影响着固定化酶的催化活性及操作稳定性。

综述了近年来国内外有关固定化酶载体材料的研究现状和发展趋势。

【期刊名称】《酿酒科技》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P97-99)【关键词】固定化酶;载体;研究进展【作者】牛亚楠;侯红萍【作者单位】山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷030801;山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷030801【正文语种】中文【中图分类】Q814载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。

酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而，在固定化的过程中，必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响，而且要避免酶蛋白高级结构的破坏。

从载体材料的组成来看，固定化酶所使用的载体可以分为无机载体、高分子载体、复合载体及新型载体等。

无机载体稳定性好、机械强度高、对酶和微生物无毒性、不易被酶和微生物分解、耐酸碱、成本较低、寿命长，如氧化硅、活性炭、氧化铁(铝)、多孔玻璃等。

固定化生物催化剂技术的进展 2007140168陈前驹

固定化生物催化剂技术的进展陈前驹2007140168摘要: 本文介绍了联合固定化生物催化剂及其发展过程。

综述了联合固定生物催化剂体系的应用。

展望了联合固定化生物催化剂体系在发酵工业中的前景。

关键词: 固定化生物催化剂、固定化、生物催化剂前言: 1980年后世界上形成了“生物工程热”,人们已把生物工程看成解决能源、资源、医疗等问题的金钥匙。

我国在长期规划中已将生物工程学列为重点课题，生物技术的发展对化学工业也有极大影响。

生物催化剂的固定化技术是自60末开始广泛研究的一项新技术,并已有许多用于工业生产的先例。

近年来,人们又提出了联合固定化技术。

联合固定化最初是指把外来酶结合于固定化完整细胞上。

后来,人们又发展到将两种酶、两种微生物细胞以及生物催化剂酶细胞与底物或其它物质联合固定在一起。

联合固定化技术是酶细胞固定化技术发展的综合产物,与普通的固定化酶或固定化细胞相比,联合固定化生物催化剂可以充分利用酶和细胞的各自特点,把不同来源的酶和整个细胞的生物催化性质结合到一起。

本文将对联合固定化技术的发展及其应用研究进展作综述介绍。

一、生物催化剂固定化技术的特点化学工业一般是在高温、高压条件下使用金属类催化剂进行化学反应生产有用物质的,是典型的大消耗能源和资源的工业。

而生物体内的化学反应则全在常温（确切地说,是维持生物体生存的温度）常压下,按照一定的程序准确、快速进行,这种反应由体内不断产生的多种酶控制。

这些酶能对特定的物质发生特异的作用,其密码指令存贮在基因（DNA）中。

生物体内化学反应的能量供给主要依靠ATP（三酸腺普）分解释放。

从能量转换方式看,是由一种学能转换为另一种化学能,几乎没有能量损耗。

生体内的化学反应为化学工业的改革提供了一个样。

[1]目前正在开发工业用生物反应器即是用微生物酶代替金属类催化剂,在常温常压下生产有用物质。

提高生产效率,从60年代末即已广泛研究酶及微生物的固定化技术,期望把酶及微生物制成块状的工业催化剂,以便进行连续反应。

固定化酶与固定化细胞技术

固定化酶与固定化细胞技术酶是具有生物催化功能的生物大分子(蛋白质或RNA)，但通常指的是由氨基酸组成的酶，本章也仅探讨此类酶。

作为一种生物催化剂，参与生物体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变化。

由于酶的高级结构对环境十分敏感，各种因素(包括物理因素、化学因素和生物因素)均有可能使酶丧失活力。

但在常温常压条件下能高效地进行反应，且具有很高的专一性，副反应少，许多难以进行的有机化学反应在酶的作用下都能顺利进行。

由于酶的这些特点，大大促进了酶的应用和酶技术的研究。

酶被人们广泛应用于酿造、食品、医药等领域，特别是近几年来，随着分子生物学的发展，酶的应用更加活跃。

由于酶反应随着时间的延长，反应速度会逐渐降低，反应后酶不能回收，这就限制了酶的应用范围。

如果能将酶固定在惰性支持物上制成固定化酶，仍具有催化作用，还能回收反复使用，并且生产可以连续化、自动化。

从20世纪60年代固定化酶技术发展以来，不仅在酶学理论研究中发挥独特作用，在实际应用中也显示出强大的威力。

随着技术的不断发展，广义的固定化酶发展到固定化辅酶、固定化细胞及固定化细胞器等，固定化酶在食品、医药、化工和生物传感器制造上都有成功的应用实例。

对一个特定的目的和过程来说，是采用细胞，还是采用分离后的酶作催化剂，要根据过程本身来决定。

一般来说，对于一步或两步的转化过程用固定化酶较合适；对多步转换，采用固定化细胞显然有利。

第一节固定化酶固定化酶(immobilized enzyme)是指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。

酶的固定化是将酶与水不溶性载体结合，制备固定化酶的过程。

固定化酶的形状依不同用途有颗粒、线条、薄膜和酶管等，颗粒状占绝大多数；颗粒和线条主要用于工业发酵生产；薄膜主要用于酶电极；酶管机械强度较大，主要用于化学工业生产。

目前，由于固定化酶的性质比游离酶及其相关技术优越，人们对其极感兴趣，因此固定化酶的应用也与日俱增。

响应面法优化微波辅助ESR-5树脂固定化胰蛋白酶

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈＥＳＲ～５ａｍｉｎｏｒｅｓｉｎａｓｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｃａｒｒｉｅｒ，ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅ — ａｓｓｉｓｔｅｄｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｒｙｐｓｉｎｗａｓ
生
三程
厂０３８，Ｎｏ．Ｏ５，２０１７
．
响应面法优化微波辅助ＥＳＲ一５树脂固定化胰蛋白酶
刘伟华，李荣，姜子涛
（天津商业大学生物技术与食品科学学院天津市食品生物技术重点实验室，天津３００１３４）
ＬＩＵＷｅｉ —ｈｕａ，ＬＩＲｏｎｇ，ＪＩＡＮＧＺｉ－ｔａｏ
（ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｏｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３４，Ｃｈｉｎａ）
大缩短了制备固定化酶的时间。制备的固定化胰蛋白酶在２５－４５℃ 的温度范围内、在ｐＨ８．５－１０的碱性范围内都较稳定；重复使用１１批次后，仍保留了８６．７％的初始酶活力；在４ｏＣ储藏５周后仍保留了６３．７％的初始酶活力，具有较好的

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在交变电场下固定化胰蛋白酶催化活性的研究
发表时间：2013-06-06T16:52:14.153Z 来源：《医药前沿》2013年第11期供稿作者：张然1 王肇君2 [导读] 图3 三次实验下测得的p-NA吸光度A410随频率的变化
张然1 王肇君2
（1天津医学高等专科学校 300222；2中海油天津化工研究设计院 300131）
【摘要】酶作为一种生物催化剂具有高效、高选择性、催化反应条件温和、无污染等特点，在食品、医药和化工等产业中的得到了广泛认同。

近年来，酶的固定化技术的发展使游离酶不稳定和易变性等缺点得以克服。

本实验通过利用包埋-交联法将胰蛋白酶固定化，在不同频率的电刺激下，分析交变电场对固定化胰蛋白酶催化活性的影响。

研究表明包埋-交联法固定化胰蛋白酶性能较理想，在交变电场下固定化的胰蛋白酶催化苯甲酰-L-精氨酸乙酯(BAEE)时，不同频率下的吸光度有明显变化，说明改变反应体系所在的交变电场频率可以改变固定化胰蛋白酶的活性。

【关键词】胰蛋白酶固定化催化活性交变电场
【中图分类号】R392 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）11-0117-03近年来,胰蛋白酶广泛应用于食品、医药、化工行业，由于液相胰蛋白酶自身降解作用，使酶促反应难以控制，催化效率下降，不利于产物的提纯精致，以致成本提高，因此国内外对胰蛋白酶的固定化做了大量的研究。

[1]研究表明，固定化酶的稳定性大大增强，催化效率较高，易于产物的分离纯化，本文通过实验找出了胰蛋白酶的固定化的最适条件，同时发现在不同的交变电场频率下可以有效刺激胰蛋白酶的催化活性。

1 实验仪器及试剂
1.1 实验仪器
台式恒温振荡器；紫外-可见分光光度计；计算机；烧杯；电子天平；200目筛子；电冰箱；加热型磁力搅拌器；频率发生器。

1.2 实验试剂
亚甲基双丙烯酰胺；四甲基乙二铵；过硫酸铵；聚2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸(PAMPS)；胰蛋白酶；NaOH；HCl；磷酸氢二钠；磷酸二氢钠；BAEE；纯净水；丙酮。

2 实验方法
2.1 实验原料的制备
a.称取磷酸氢二钠71.64g放于烧杯中,加适量纯净水,40-50℃之间溶解,待药品完全溶解后定容于1000ml容量瓶。

b.称取磷酸二氢钠3.1184g放于烧杯中,加适量纯净水,40-50℃之间溶解,待药品完全溶解后定容于1000ml容量瓶。

c.分别取53ml的磷酸氢二钠溶液和53ml磷酸二氢钠溶液,加入到1000ml容量瓶中充分混合。

2.2 胰蛋白酶的固定化方法的筛选
2.2.1 PAMPS固定化酶的催化活性
用PAMPS固定胰蛋白酶来催化BAEE的水解反应[2]。

吸光度随反应时间的变化如表1。

表1 不同时间BAEE的吸光度A253
由[1]可得α= 0.376，β= 1.188，计算得δ=3.007，将α、β和δ的值代入方程可得PAMPS固定化胰蛋白酶催化BAEE水解的反应初速度V0 = 0.1053。

2.2.2 PMAA固定化酶的催化活性
用聚丙烯酸甲酯(PMAA)固定化胰蛋白酶催化BAEE水解。

吸光度随反应时间的变化如表2所示。

表2 不同频率不同时间下BAEE的吸光度A253
时间(min) A253 Acat-Acontrol 用PMAA固定的胰蛋白酶催化 (Acat) 用PMAA催化(Acontrol)
回归后的标准二次曲线如图。