酶和细胞固定化方法

固定化酶和固定化细胞

2022年高考生物总复习：固定化酶和固定化细胞
(1)固定化酶
①形成：将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。

②特性：与游离酶相比较，稳定性好，与底物和产物容易分离，易于控制，能反复多次使用；便于运输和贮存，有利于自动化生产。

(2)固定化细胞：是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动并且可以反复使用的活细胞，又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞。

(3)固定技术
①概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。

②方法(连线)
提示A—b—ⅠB—a—ⅡC—c—Ⅲ
③适用对象
一般来讲，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。

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酶与细胞的固定化

变化少，因而酶活力损失很少。参与交联的基团有: a-氨基, -NH2（Lys）, -SH(cys),咪唑基(His),酚基（Tyr),等
发酵液中含菌体少，有利于产品的分离纯化，提高产品质量等
第五节固定化酶和固定化细胞的表征
• 缺点：酶与载体相互作用力弱，酶易脱落等 1）引入功能团和间隔臂；
第五节固定化酶和固定化细胞的表征
酶被物理吸附于不溶性载体的一种固定化方固定化后酶的哪些主要性质发生了变化?变化的趋势及原因分析.
常见非共价法?常见共价法?
法。少量的持续不断的配基的脱落;
交联法由于不需要活化基团,所以条件比较温和,酶活的回收率比较高? 活力回收:指固定化后固定化酶(或细胞)所显示的活力占被固定的等当量游离酶(细胞)总活力的百分比. 第五节固定化酶和固定化细胞的表征
颗粒、线条、薄膜和酶管等形状。颗粒状占绝大多数，它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，主要用于工业生产。
固定化酶的优势：
① 极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；
② 可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应
③ 酶反应过程能够加以严格控制； ④ 较游离酶更适合于多酶反应； ⑤ 在大多数情况下，能够提高酶的稳定性； ⑥ 可以增加产物的收率，提高产物的质量； ⑦ 酶的使用效率提高、成本降低。
在中性pH下优先与a-氨基反应,因此有一定的选择性缺点：在包埋过程发生的化学反应同样会导致酶的失活。
• 优点：酶活性中心不易被破坏，酶高级结构二、载体活化程度和固定化配基密度的测定
固定化过程中，酶分子空间构象会有所变化，甚至影响了活性中心的氨基酸；
用此法制备的固定化酶有蛋白酶、脲酶、核糖核酸酶等。

酶工程第六章酶与细胞固定化第二节酶和菌体固定化

第二节酶和菌体固定化
半透膜包埋法制成的固定化酶小球，直径—般只有几㎛至几百㎛，称为微胶囊。制备时，—般是将酶液分散在与水互不相溶的有机溶剂中，再在酶液滴表面形成半透膜，将酶包埋在微胶囊之中。例如：将欲固定化的酶及亲水性单体(如已二胺等)溶于水制成水溶液，另外将疏水性单体 (如癸二酰氯等)溶于与水不相混溶的有机溶剂中，然后将这两种互不相溶的液体混和在一起，加入乳化剂（如司盘 -85等）进行乳化，使酶液分散成小液滴，此时亲水性的已二胺与疏水住的癸二酰氯就在两相的界面上聚合成半透膜，将酶包理在小球之内。再加进吐温-20(Tween-20)，使乳化破坏，用离心分离即可得到用半透膜包埋的微胶囊型的固定化酶。
第二节酶和菌体固定化
用离子键结合法进行酶固定化，条件温和，操作简便。只需在一定的pH值、温度和离子强度等条件下，将酶液与载体混合搅拌几个小时，或者将酶液缓慢地流过处理好的离于交换柱，就可使酶结合在离于交换剂上，制备得到固定化酶。例如：将处理成-OH型的DEAE-葡聚糖凝胶加至含有氨基酰化酶的0.1mo1/L的pH7.0磷酸缓冲液中，于 37℃条件下，搅拌5h，氨基酰化酶就可与DEAE-葡聚糖凝胶通过离子键结合，制成固定化氨基酰化酶。或者将处理过的DEAE-葡聚糖凝胶装进离子交换柱，用氢氧化钠处理，使之成为-OH型，用无离子水冲洗，再用pH 7.0的 0.1mo1/L磷酸缓冲液平衡备用。另将一定量的氨基酰化酶溶于pH7.0的0.1mol／L磷酸缓冲液中配成一定浓度的酶液，在37℃的条件下，让酶液慢慢流过离子交换柱，就可制备成固定化氨基酰化酶。用于拆分乙酰—DL—氨基酸，生产L—氨基酸
酶工程
第六章酶与细胞固定化
第二节酶和菌体固定化
将酶与水不溶性的载体结合，制备固定化酶的过程称为酶的固定化。

酶和细胞的固定化

交联法
交联法是利用双功能或多功能交联试剂，在酶分子和交联试剂之间形成共价键的酶的固定化方法。采用不同的交联条件和在交联体系中添加不同的材料，可以产生物理性质各异的固定化酶。
交联法与共价结合法一样也是利用共价键固定酶，所不同的是它不使用载体。交联法制备较难，酶活损失较大，一般作为其他固定化方法的辅助手段。常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等，其中应用最广泛的是戊二醛。
共价结合法是酶以共价键结合于载体上的固定化方法，即将酶分子上非活性部位功能团与载体表面反应基团进行共价结合的方法。一般先用化学方法将载体活化，再与酶分子表面的某些基团如羧基、氨基、羟基等反应，形成共价键。
共价结合法的优缺点
共价结合法所得的固定化酶与载体结合比较牢固，有良好的稳定性及重复使用性，成为目前研究最为活跃的一类酶固定化方法。但该法较其他固定方法反应剧烈，固定化酶活性损失更加严重。
缺点：但酶和载体之间结合力弱，pH、温度、离子强度等条件的变化都易使酶从载体脱落，并且污染催化反应产物。
离子结合法
离子结合法是酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不性载体上的固定化方法。此法的载体有多糖类离子交换剂和合成高分子离子交换树脂，如DEAE-纤维素、AmberliteCG-50 、 XE-97和Dowex-50等。
物理吸附法：是利用酶和载体间的非特异性物理吸附作用将酶固定在载体表面，这些物理吸附作用包括范德华力、氢键、疏水作用、静电作用等。
物理吸附法的优缺点
优点：条件温和，工艺简便，载体选择范围很大，吸附时既可实现酶的固定化又可以达到纯化的目的，吸附后酶的构象变化较小或基本不变，因此对酶的催化活性影响小。
如光偶联法是以光敏性单体聚合物包埋固定化酶或带光敏性基团的载体共价固定化酶，由于条件温和，可获得酶活力较高的固定化酶。

固定化技术应用-酶和细胞的固定化

固定化技术应用－酶和细胞的固定化试题中出现固定酶能不能催化一系列反应，查找资料，没有权威资料认为已经存在催化系列反应的酶，应该是研究方向。

选修知识的考查已经出现应用方向，也拓展到了技术的前景。

也就是说，需要在教学中创设情境适当扩大知识面，结合试题进行教学会收到很好的效果，如固定化酶技术可以拓展到固定化细胞。

问题：固定化技术以及发展前景如何？什么是固定化酶？什么是固定化细胞？011.固定化酶技术固定化酶技术是用物理或化学手段。

将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。

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。

2.固定化酶技术的发展以前，固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。

1916年Nelson和GrImn最先发现了酶的固定化现象。

科学家们就开始了同定化酶的研究工作。

1969年日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用于从混合氨基酸中生产L－氮基酸，开辟了固定化酶在工业生产中的新纪元。

我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是微生物所和上海生化所的工作者开始了固定化酶的研究。

当今，固定化酶技术发展方向是无载体的酶固定化技术。

邱广亮等用磁性聚乙二醇胶体粒子作载体，采用吸附－交联法，制备出具有磁响应性的固定化糖化酶，简称磁性酶(M I E)一方面由于载体具有两亲性，M I E可稳定的分散于水相或有机相中，充分的进行酶催化反应；另一方面，由于载体具有磁响应性，M I E又可借助外部磁场简单地回收，反复使用，大大提高酶的使用效率。

Puleo等将钛合金表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基，然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面，或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理，再用含碳硝化甘油接枝，进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定，实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。

酶及细胞固定化技术

酶及细胞固定化技术
酶及细胞固定化技术是一种常见的生物技术，在制药、化工、食品等领域广泛应用。

酶是一种天然催化剂，在一系列生化反应中起到了至关重要的作用。

然而，酶在传统的反应过程中通常难以重复利用，并且容易受到环境因素的影响导致其活性降低。

为了克服这些困难，研究人员发明了酶固定化技术，即将酶固定在固体基质上，从而提高其稳定性和功效。

使用固定化酶，可以在更广泛的工业应用场景中实现更高效、经济的生物转化过程。

固定化技术不仅可以应用于酶，还可以用于固定化细胞。

细胞固定化是将细胞固定在一种固定化基质上，以便在化工过程中重复使用。

固定化细胞繁殖能力更强，可稳定持续的提供所需生产物。

比如，用固定化酵母发酵葡萄汁制成果酒或啤酒。

固定化技术的实现方式有很多种，例如物理吸附、共价键结合、交联等。

其中最常见的方法是交联法，通过交联剂，如谷氨酸或戊二醛，将酶或细胞固定在载体上。

经过固定处理后，酶或细胞的增稳特性明显增强，同时也具有更广泛的适应性。

在化学反应中，固定化酶可用于一系列生产过程，包括生成和破坏多种化学键以及催化合成。

这种方法还可以改善化学反应的选择性和增加产物的纯度。

总之，酶及细胞固定化技术已成为现代生物工程的重要组成部分，它为生产高品质、低成本的化学品、食品、医药品以及可再生能源等提供了新的可能性。

由于固定化技术的成熟和发展，它在未来的研究和应用中将会得到越来越广泛的应用。

酶及细胞固定化技术

酶及细胞固定化技术酶作为生物体内的催化剂，具有高效性和高特异性的特点。

但在工业生产中，酶稳定性差、易流失，造成成本过高，限制其广泛应用。

因此将酶采用固定化技术，使酶在发挥其高效、专一性同时，还能增强酶的贮存稳定性，提高了生产效率，节约了成本。

本文对酶和细胞的固定化技术进行综述。

【关键词】酶细胞固定化载体应用酶及细胞固定化技术是生物技术的重要组成部分。

20世纪60年代出现了固定化酶技术，60年代末固定化酶技术用于工业生产，70年代出现了固定化细胞技术，80年代又发展了固定化增殖细胞技术以及包括辅助因子在内的固定化多酶反应体系技术。

工程技术日益成熟，成为近代工业生产中不可缺少的组成部分。

所谓固定化技术，是指利用化学或物理手段将游离的酶或细胞（微生物），定位于限定的空间区域并使其保持活性和可反复使用的一种基本技术，包括固定化酶技术和固定化细胞技术。

固定化细胞的制备方法是多种多样的，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用于制备固定化细胞。

一般来说，固定化技术大致可以分成吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等4大类，其中以包埋法使用最为普遍。

一、固定化技术分类1.吸附法很多细胞都有吸附到固体物质表面的能力，这种吸附能力可以是天生具有的，也可以是经过处理诱导产生的，依靠这种吸附能力，人们发展起许多廉价而又有效的固定化方法。

吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法，前者是使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂和纤维素等吸附剂将细胞吸附到表面上使之固定化，是一种最古老的方法，操作简单、反应条件温和、载体可以反复利用，但结合不牢固，细胞易脱落。

后者根据细胞在解离状态下可因静电引力（即离子键合作用）而固着于带有相异电荷的离子交换剂上，如DEAE-纤维素、DEAE-Sephadex、CM-纤维素等。

2.共價结合法共价结合法是细胞表面上功能团和固相支持物表面的反应基团之间形成化学共价键连接，从而成为固定化细胞。