酶工程的概念其主要研究内容和任务有哪些
酶工程考试复习重点

盐析结晶 有机溶剂结晶 透析平衡结晶 等电点结晶
17. 酶干燥的主要方法?
在固体酶制剂的生产过程中,为了提高酶的稳定性,便于保存、运输和使用,一般都必须进行干燥。常用的干燥方法有:真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥、气流干燥、吸附干燥
18. 试述酶分子修饰的方法和意义。
酶固定化:借助各种物理或化学方法,将酶或细胞固定于水不溶性载体上的过程,称为酶与细胞固定化
固定化酶:固定在载体上,并在一定空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶
固定化菌体: 固定于载体上的菌体或菌体碎片, 称为固定化菌体,它是固定化酶的一种形式
包埋法:将酶或含酶菌体包埋于各种多孔载体中,使酶固定化的方法,称为包埋法。
酶活力:即酶活性,是指酶催化一定化学反应的能力。通常以测出的酶促反应速度表示
酶活力单位:在标准条件下(25 ℃ ,最适pH和最适底物浓度)一分钟内催化1微摩尔底物转化为产物所需的酶量。1 IU= 1 mol / min
比活力:表示酶的纯度和活力高低,是酶纯度的一个指标。指在特定条件下,单位质量(mg)酶蛋白或RNA所含的酶活力单位数。
12 酶提取的主要方法?
酶的提取是指在一定的条件下,用适当的溶剂或溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程。也称为酶的抽提。盐溶液提取 用于提取在低浓度盐溶液中溶解度较大的酶.酸溶液提取 用于提取在稀酸溶液中溶解度大且稳定性好的酶碱溶液提取 用于提取那些与脂质结合牢固或含有较多非极性基团的酶
一、基本概念
酶:具有生物催化功能的生物大分子。蛋白质:催化体内99%以上的反应;核酸:ribozyme,小于1%
酶工程:是生物工程的主要内容之一,是随着酶学研究的迅速发展,特别是酶的应用推广使酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的一门新的技术科学,是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的交叉科学技术。
5酶工程

粉酶。
1969年,日本科学家首先在工业上应用固定化氨基 酰化酶生产出 L-氨基酸。同年,开始使用“酶工程” 这代表生产和使用酶制剂这一新兴的科技领域。
1971年,第一次国际酶工程学术会议在美国召 开,会议的主题就是固定化酶的研制和应用。 20世纪70年代后期,酶工程领域又出现了固定 化细胞技术。 1978年,日本科学家用固定化 细胞成功地生产出α -淀粉酶。 1986年,我国科学家利用固定化原生质体发酵 生产 碱性磷酸酶 和 葡萄糖氧化酶 等获得成 功,为酶工程的进一步发展开辟了新的途径。
(二)发酵法
发酵法主要通过微生物发酵来获得人们所需要 的酶。
1、微生物酶发酵生产概念:
微生物酶的发酵生产:是指在人工控制的条件 下,有目的地利用微生物培养来生产所需的酶, 其技术包括培养基和发酵方式的选择及发酵条 件的控制管理等方面的内容。
2、生产流程:
1)优良产酶菌种的筛选
优良的产酶菌种是提高酶产量的关键,筛选符合生 产需要的菌种是发酵产酶的首要环节,优良的产酶 菌种应具备:
2、细胞固定化的主要方法
(1)包埋法 将细胞包埋在多微孔载体内 部制备固定化细胞的方法,可分为凝胶 包埋法、纤维包埋法和微胶囊包埋法。 其中凝胶包埋法是应用最广泛的细 胞固定化方法,适用于各种微生物、动 植物细胞的固定化。 优点:能较好地保持细胞内的多酶 反应系统的活力,可以像游离细胞那样 进行发酵生产。
心、过滤、浓缩、干燥这几个步骤,对某些纯
度要求很高的酶则需经几种方法乃至多次反复 处理。 难度大、成本高(占50-80%)
(1)破碎细胞
除了胞外酶的提取以外,所有
胞内酶均需将细胞壁破碎后方可进一步抽提。
酶工程的概念其主要研究内容和任务有哪些

1.酶生物合成法生产的主要工艺过程包括那几个步骤?(1)用作培养菌种及扩大生产的发酵罐的培养基的配制(2)培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌(3)将已培养好的有活性的纯菌株以一定量转接到发酵罐中(4)接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长并形成代谢产物(5)将产物抽提并进行精制(6)回收或处理发酵过程中产生的废物和废水2.如何控制微生物发酵产酶的工艺条件?发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
参数中,对发酵过程影响较大的有温度、PH、溶解氧浓度等。
(1)温度:温度对发酵的影响是多方面的,主要表现在对细胞生长、产物形成、发酵液的物理性质和生物合成方面。
例如:枯草杆菌的最适温度为34--37℃,黑曲霉的最适温度为28--32℃(2)pH:发酵过程中pH的变化取决于所用的菌种、培养基的成分和培养条件。
微生物生长和生物合成都有其最适和能够耐受的pH范围,大多数微生物生长的最适pH6.3-7.5,霉菌和酵母生长的最适pH4-6,放线菌生长的最适pH7-8。
(3)溶解氧浓度:对于好氧发酵,溶解氧浓度是最重要的参数之一。
好氧性微生物深层培养时,需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些产物的合成,氧的不足会造成代谢异常,产量降低。
简述凝胶层析、亲和层析、离子交换层析的原理和操作要点?离子交换层析原理:根据待分离物质带电性质不同的分离纯化方法。
操作:a上样:上样体积不十分严格。
b洗脱:增加溶液的离子强度c梯度洗脱法:改变溶液的pH d再生:用0.5mol/LNaOH和0.5mol/L NaCl混合溶液或0.5mol/L HCl处理。
凝胶层析原理:利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。
大分子物质不能进入凝胶孔内,在凝胶颗粒之间的空隙向下移动,并最先被洗脱出来;小分子物质可自由出入凝胶孔,流程长而后流出层析柱。
操作:a凝胶的选择和处理,根据相对分子质量范围选择相应型号的凝胶介质。
酶工程复习资料一

酶工程复习资料一酶工程(Enzyme Engineering)是研究和应用酶的性质、结构和功能,以及改造和设计酶的方法和技术的学科。
它是生物工程的重要分支之一,与生物技术、食品工程、医药工程等领域密切相关。
本篇文档将为读者提供关于酶工程的基本概念、酶的结构与功能、酶的改造和设计等内容的复习资料。
一、酶工程的基本概念酶是生物体内的催化剂,能够在相对较低的温度和压力下加速化学反应速率。
酶工程是指利用化学和生物学的原理和方法,对酶进行改造和优化,使其在特定条件下具有更高的催化活性和稳定性。
酶工程的研究内容主要包括酶的筛选与鉴定、酶的改造与优化、酶的应用与产业化等方面。
二、酶的结构与功能酶是由蛋白质组成的,具有特定的空间结构和功能部位。
酶的空间结构由其氨基酸序列决定,而功能部位则与其所催化的反应类型相关。
酶通过与底物结合形成酶底物复合物,从而降低反应的活化能,加速反应的进行。
酶的催化活性受到pH、温度、离子浓度等环境因素的影响,最适条件下表现出最高的催化效率。
三、酶的改造与优化为了使酶具有更好的催化性能和稳定性,科学家们通过酶的改造与优化来实现这一目标。
常用的方法包括基因工程技术、蛋白工程技术、酶体外修饰等。
基因工程技术可以通过改变酶的基因序列来改变其氨基酸组成,进而改变酶的结构和功能。
蛋白工程技术则可以通过局部改变酶的氨基酸序列来提高酶的催化活性和稳定性。
酶体外修饰则是指在酶的外部添加辅助因子或改变环境条件来改善酶的催化效果。
四、酶的应用与产业化酶在生物技术、医药、食品、农业等领域具有广泛的应用前景。
在生物技术领域,酶被广泛应用于基因工程、蛋白质表达、酶联免疫法等技术中。
在医药领域,酶被应用于药物合成、药物代谢等方面。
在食品和农业领域,酶被应用于食品加工、酿酒、饲料添加等。
酶工程与生物催化

酶工程与生物催化酶工程是一门利用生物催化技术对酶进行研究、应用和开发的科学。
生物催化是利用酶作为催化剂来促进和加速化学反应的过程。
在现代生物技术的推动下,酶工程和生物催化已经成为生物制药、食品加工、环境保护等领域中重要的研究和应用方向。
一、酶工程的基本概念与原理酶是生物催化过程中起关键作用的大分子催化剂,能够在温和的条件下加速化学反应的速率,提高反应的选择性和效率。
酶工程的基本概念是指通过改变酶的结构和性质,使其在特定条件下具有更高的催化活性和稳定性。
酶工程主要包括两个方面的内容:一是通过基因工程技术改变酶的基因序列,使其具有更好的性能;二是对酶进行物理化学性质的调控,提高酶的稳定性和催化效率。
酶工程的原理是通过对酶进行定向进化和有针对性的改造,提高酶的催化活性和选择性。
定向进化是利用自然选择的原理,在实验室中对酶进行多次重复的遗传突变和筛选过程,筛选出表现出更高活性和稳定性的突变酶。
有针对性改造是通过改变酶的结构和特性,使其适应特定反应条件,提高催化效率和产物选择性。
二、酶工程在生物制药中的应用1. 酶在药物合成中的应用酶催化合成药物的方法相对传统化学合成方法更加温和、高效和环保。
通过酶工程技术可以改变酶的催化性能,使其适应特定反应条件,提高反应产物的选择性和纯度。
同时,酶工程还可以提高酶的稳定性和催化活性,延长酶的使用寿命,降低生产成本。
2. 酶在生物催化合成药物中的应用利用酶催化合成药物可以降低合成工艺的复杂性和成本,提高产物的纯度和选择性。
在生物催化合成药物中,酶通过催化底物的转化,生成所需的目标产物。
酶工程技术可以有效提高酶的催化效率和选择性,降低反应副产物的生成,从而提高合成药物的产量和质量。
三、酶工程在食品加工中的应用1. 酶在食品加工过程中的应用酶在食品加工过程中有广泛的应用,例如面包、啤酒、乳制品、果汁等的生产中都涉及到酶的应用。
酶可以促进面团发酵、提高啤酒的醇味、改善乳质口感和提高果汁的澄清度。
酶工程的主要研究内容

酶工程的主要研究内容
酶工程是一种利用生物催化剂酶来进行工业化生产的学科。
其主要研究内容包括:
1.酶的筛选与改造:酶的筛选是指从自然界中或者人工构建的酶库中寻找具有所需反应活性和特异性的酶。
改造则是通过基因工程、突变、化学修饰等手段对酶的催化性能进行改良。
2.酶反应工艺设计:酶反应工艺设计是指将酶催化反应过程从实验室规模扩大到工业化生产的过程。
研究酶反应过程的条件优化、反应机制分析、反应器设计等方面。
3.酶催化反应过程控制:酶催化反应过程的控制包括反应物浓度、pH值、温度、反应时间等因素的控制。
为了保证反应的高效性和稳
定性,需要对反应条件进行严格控制。
4.酶催化反应的规模化生产:酶工程的最终目的是实现酶催化反应的规模化生产。
为此需要对反应过程进行优化,降低成本,提高产量和纯度。
总之,酶工程旨在利用酶催化剂进行高效、环保、低成本的工业化生产。
其研究内容涵盖酶的筛选与改造、反应工艺设计、反应过程控制和规模化生产等方面,是一门应用前景广阔的学科。
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酶工程 复习资料

第一章绪论1.何谓酶工程,试述其主要内容和任务。
酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶工程的主要内容包括:微生物细胞发酵产酶,动植物细胞培养产酶,酶的提取与分离纯化,酶分子修饰,酶、细胞、原生质体固定化,酶非水相催化,酶定向进化,酶反应器和酶的应用等。
酶工程的主要任务是经过预先设计,通过人工操作获得人们所需的酶,并通过各种方法使酶的催化特性得以改进,充分发挥其催化功能。
2.酶有哪些显著的催化特性?酶是生物催化剂,与非酶催化剂相比,具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。
3.简述影响酶催化作用的主要因素。
酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。
5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。
酶活力单位:在特定条件下(温度可采用25℃,pH等条件均采用最适条件),每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位,这个单位称为国际单位(IU)。
在特定条件下,每秒催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特(kat)酶活力的测定方法:振荡测定法,酶柱测定法,连续测定法,固定化酶的比活力测定,酶结合效率与酶活力回收率的测定,相对酶活力的测定。
或者测定方法:化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.酶的发展历史:4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。
3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。
1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。
19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。
1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说,推导出米氏方程。
1926年——萨姆纳得到脲酶结晶,并证明它具有蛋白质的性质。
1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。
1982年——切克发现核酸类酶。
1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。
酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。
相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程:酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。
-酶工程简介

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生物酶工程示意图
酶工程原理和基本过程
菌种 → 扩大培养→ 发酵→ 发酵酶液 →酶的提取 → 酶成品
原料→ 前处理→ 杀菌→ 酶反应器 ← ↓ 反应液→ 产品提取→ 产品
酶的固定化
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酶工程研究热点
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新酶或已有酶的新功能的开发 根据已有底物开发新的酶反应 利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能 利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂 利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系 体内或体外合成的多酶体系 克服底物和产物抑制 精细化工品或医药合成技术的放大 辅因子再生 生物催化剂的修饰 生物催化剂的固定化
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The Nobel Prize in Chemistry 1946
― for his discovery "for their preparation of enzymes and that enzymes virus proteins in a pure form" can be crystallized"
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The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free fermentation"
Eduard Buchner Germany Landwirtschaftliche Hochschule (Agricultural College) Berlin, Germany b. 1860 d. 1917
核心目标:大规模利用生物体系(如细胞 或酶)作为催化剂实现物质是生物技术的重要组成部分
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酶工程电子教案第三章酶的提取与分离纯化◆酶的提取与分离纯化是指将酶从细胞或其它含酶原料中提取出来,再与杂质分开,而获得所要求的酶制品的过程。
◆主要内容包括细胞破碎,酶的提取,离心分离,过滤与膜分离,沉淀分离,层析分离,电泳分离,萃取分离,浓缩,干燥、结晶等。
1.细胞破碎◆细胞破碎方法可以分为机械破碎法,物理破碎法,化学破碎法和酶促破碎法等,如表3-1所示。
表3-1 细胞破碎方法及其原理1.1 机械破碎法◆通过机械运动所产生的剪切力的作用,使细胞破碎的方法称为机械破碎法。
◆常用的破碎机械有组织捣碎机,细胞研磨器,匀浆器等。
◆机械破碎法分为3种:捣碎法,研磨法和匀浆法。
1.2物理破碎法◆通过温度、压力、声波等各种物理因素的作用,使组织细胞破碎的方法,称为物理破碎法。
物理破碎法多用于微生物细胞的破碎。
◆常用的物理破碎法方法有温度差破碎法、压力差破碎法、超声波破碎法等,现简介如下:(1)温度差破碎法:利用温度的突然变化,由于热胀冷缩的作用而使细胞破碎的方法称为温度差破碎法。
(2)压力差破碎法:通过压力的突然变化,使细胞破碎的方法称为压力差破碎法。
常用的有高压冲击法、突然降压法、及渗透压变化法等。
(3)超声波破碎法:利用超声波发生器所发出的声波或超声波的作用,使细胞膜产生空穴作用(cavitation)而使细胞破碎的方法称为超声波破碎法。
1.3化学破碎法◆通过各种化学试剂对细胞膜的作用,而使细胞破碎的方法称为化学破碎法。
◆常用的化学试剂有甲苯、丙酮、丁醇、氯仿等有机溶剂,和特里顿(Triton)、吐温(Tween)等表面活性剂。
◆有机溶剂可以使细胞膜的磷脂结构破坏,从而改变细胞膜的透过性,使胞内酶等细胞内物质释放到细胞外。
◆表面活性剂可以和细胞膜中的磷脂以及脂蛋白相互作用,使细胞膜结构破坏,从而增加细胞膜的透过性。
1.4酶促破碎法◆通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用,使细胞外层结构受到破坏,而达到细胞破碎的方法称为酶促破碎法,或称为酶学破碎法。
◆将细胞在一定的pH值和温度条件下保温一段时间,利用细胞本身酶系的作用,使细胞破坏,而使细胞内物质释出的方法,称为自溶法。
◇自溶法效果的好坏取决于温度、pH值、离子强度等自溶条件的选择与控制。
◇为了防止其他微生物在自溶细胞液中生长,必要时可以添加少量的甲苯、氯仿、叠氮钠等防腐剂。
◆根据细胞外层结构的特点,还可以外加适当的酶作用于细胞,使细胞壁破坏,并在低渗透压的溶液中,使细胞破裂。
2.酶的提取◆酶的提取是指在一定的条件下,用适当的溶剂或溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程。
也称为酶的抽提。
◆酶都能溶解于水,通常可用水或稀酸、稀碱、稀盐溶液等进行提取,有些酶与脂质结合或含有较多的非极性基团,则可用有机溶剂提取。
2.1酶提取的主要方法表4-2 酶的主要提取方法2.2影响酶提取的主要因素◆主要影响因素是酶在所使用的溶剂中的溶解度以及酶向溶剂相中扩散的速度。
◆此外,还受到温度、pH值、提取液体积等提取条件的影响。
(1)温度:提取时的温度对酶的提取效果有明显影响。
一般说来,适当提高温度,可以提高酶的溶解度,也可以增大酶分子的扩散速度。
(2)pH值:溶液的pH值对酶的溶解度和稳定性有显著影响。
为了提高酶的溶解度,提取时pH值应该避开酶的等电点。
(3)提取液的体积:增加提取液的用量,可以提高酶的提取率。
但是过量的提取液,会使酶的浓度降低,对进一步的分离纯化不利。
所以提取液的总量一般为原料体积的3~5倍,最好分几次提取。
此外,在酶的提取过程中,含酶原料的颗粒体积越小,则扩散面积越大,有利于提高扩散速度;适当的搅拌可以使提取液中的酶分子迅速离开原料颗粒表面,从而增大两相界面的浓度差,有利于提高扩散速率;适当延长提取时间,可以使更多的酶溶解出来,直至达到平衡。
在提取过程中,为了提高酶的稳定性,免致在引起酶的变性失活,可适当加入某些保护剂。
如酶作用的底物、辅酶、某些抗氧化剂等。
3.沉淀分离◆沉淀分离是通过改变某些条件或添加某种物质,使酶的溶解度降低,而从溶液中沉淀析出,与其它溶质分离的技术过程。
◆沉淀分离是酶的分离纯化过程中经常采用的方法。
◆沉淀分离的方法主要有盐析沉淀法、等电点沉淀法、有机溶剂沉淀法、复合沉淀法、选择性变性沉淀法等。
表4-3 沉淀分离方法3.1盐析沉淀法◆盐析沉淀法简称盐析法,是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性,通过在酶液中添加一定浓度的中性盐,使酶或杂质从溶液中析出沉淀,从而使酶与杂质分离的过程。
盐蛋白质在水中的溶解度受到溶液中盐浓度的影响。
◆一般在低盐浓度的情况下,蛋白质的溶解度随盐浓度的升高而增加,这种现象称为盐溶。
◆而在盐浓度升高到一定浓度后,蛋白质的溶解度又随盐浓度的升高而降低,结果使蛋白质沉淀析出,这种现象称为盐析。
◆盐之所以会改变蛋白质的溶解度,是由于盐在溶液中离解为正离子和负离子。
由于反离子作用,使蛋白质分子表面的电荷改变,同时由于离子的存在改变了溶液中水的活度,使分子表面的水化膜改变。
◆酶在溶液中的溶解度与溶液的离子强度关系密切。
它们之间的关系可用下式表示:SLog = - K s IS0式中,S:酶或蛋白质在离子强度为I时的溶解度(g/L)S0:酶或蛋白质在离子强度为0时(即在纯溶剂中)的溶解度(g/L)K s:盐析系数I:离子强度在温度和pH值一定的条件下,S0为一常数。
所以上式可以改写为:LogS = LogS0 - K s I =β- K s I式中,β= LogS0,主要决定于酶或蛋白质的性质,也与温度和pH值有关。
当温度和pH 值一定时,β为一常数。
K s为盐析系数,主要决定于盐的性质。
K s的大小与离子价数成正比、与离子半径和溶液的介电常数成反比,也与酶或蛋白质的结构有关。
◆离子强度I 是指溶液中离子强弱的程度,与离子浓度和离子价数有关。
即:1I = —∑m i Z i2式中,m i :离子强度(mol/L)Z i:离子价数2◆对于含有多种酶或蛋白质的混合液,可以采用分段盐析的方法进行分离纯化。
◇在一定的温度和pH值条件下(β为常数),通过改变离子强度使不同的酶或蛋白质分离的方法称为K s分段盐析;◇而在一定的盐和离子强度的条件下(K s I为常数),通过改变温度和pH值,使不同的酶或蛋白质分离的方法,称为β分段盐析。
◆在蛋白质的盐析中,通常采用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、氯化钠和磷酸钠等。
其中以硫酸铵最为常用。
◆在盐析时,溶液中硫酸铵的浓度通常以饱和度表示。
饱和度是指溶液中加入的饱和硫酸铵的体积与混合溶液总体积之比值。
3.2等电点沉淀法◆利用两性电解质在等电点时溶解度最低,以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性,通过调节溶液的pH值,使酶或杂质沉淀析出,从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀法。
◆由于在等电点时两性电解质分子表面的水化膜仍然存在,在实际使用时,等电点沉淀法往往与其它方法一起使用。
◆在加酸或加碱调节pH值的过程中,要一边搅拌一边慢慢加进,以防止局部过酸或过碱而引起的酶变性失活。
3.3有机溶剂沉淀法◆利用酶与其它杂质在有机溶剂中的溶解度不同,通过添加一定量的某种有机溶剂,使酶或杂质沉淀析出,从而使酶与杂质分离的方法称为有机溶剂沉淀法。
◆有机溶剂之所以能使酶沉淀析出是由于有机溶剂的存在会使溶液的介电常数降低。
◆常用于酶的沉淀分离的有机溶剂有乙醇、丙酮、异丙醇、甲醇等。
有机溶剂的用量一般为酶液体积的2倍左右,不同的酶和使用不同的有机溶剂时,有机溶剂的使用浓度有所不同。
◆有机溶剂沉淀法的分离效果受到溶液pH值的影响,一般应将酶液的pH值调节到欲分离酶的等电点附近。
3.4复合沉淀法◆在酶液中加入某些物质,使它与酶形成复合物而沉淀下来,从而使酶与杂质分离的方法称为复合沉淀法。
◆常用的复合沉淀剂有单宁、聚乙二醇、聚丙烯酸等高分子聚合物。
3.5选择性变性沉淀法◆选择一定的条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀,而不影响所需的酶,这种分离方法称为选择性变性沉淀法。
◆根据酶和所含杂质的特性,通过加热或改变pH值或加进某些金属离子等使杂蛋白变性沉淀而除去。
◆在应用该法之前,必须对欲分离的酶以及酶液中的杂蛋白等杂质的种类,含量及其物理、化学性质有比较全面的了解。
4.离心分离◆离心分离是借助于离心机旋转所产生的离心力,使不同大小、不同密度的物质分离的技术过程。
◆在离心分离时,要根据欲分离物质以及杂质的颗粒大小、密度和特性的不同,选择适当的离心机、离心方法和离心条件。
4.1离心机的选择◆离心机通常按照离心机的最大转速的不同进行分类,可以分为常速(低速)离心机、高速离心机和超速离心机3种。
◇常速离心机(低速离心机):最大转速在8000 r/min以内,相对离心力(RCF)在1×104×g 以下。
主要用于细胞、细胞碎片和培养基残渣等固形物的分离。
也用于酶的结晶等较大颗粒的分离。
◇高速离心机(设有冷冻装置):最大转速为(1~2.5)×104 r/min ,相对离心力达到1×104~1×105 ×g。
主要用于沉淀、细胞碎片和细胞器等的分离。
◇超速离心机:最大转速达(2.5~12)×104 r/min,相对离心力可以高达5×105×g甚至更高。
主要用于DNA、RNA、蛋白质等生物大分子以及细胞器、病毒等的分离纯化;样品纯度的检测;沉降系数和相对分子质量的测定等。
4.2离心方法的选用◆对于常速离心机和高速离心机,由于所分离的颗粒大小和密度相差较大,只要选择好离心速度和离心时间,就能达到分离效果;◆如果希望从样品液中分离出2种以上大小和密度不同的颗粒,需要采用差速离心方法。
◆而对于超速离心,则可以根据需要采用差速离心、密度梯度离心或等密梯度离心等方法。
4.2.1差速离心:◆差速离心是指采用不同的离心速度和离心时间,使不同沉降速度的颗粒分批分离的方法。
4.2.2密度梯度离心:◆密度梯度离心是样品在密度梯度介质中进行离心,使沉降系数比较接近的物质分离的一种区带分离方法。
◆为了使沉降系数比较接近的颗粒得以分离,必须配制好适宜的密度梯度系统。
密度梯度系统是在溶剂中加入一定的溶质制成的。
这种溶质称为梯度介质。
◆常用的梯度介质有蔗糖、甘油等。
使用最多的是蔗糖密度梯度系统,其适用范围是:蔗糖浓度5~60%,密度范围1.02~1.30 g/cm2。
◆密度梯度一般采用密度梯度混合器进行制备。
制备得到的密度梯度可以分为线性梯度、凹形梯度和凸形梯度等(图4-1)。
◆密度梯度混合器由贮液室、混合室、电磁搅拌器和阀门等组成,如图4-2所示。
B Aa b c图4-1 三种梯度形式示意图a:线性梯度 b:凸形梯度 c:凹形梯度图4-2 梯度混合器示意图A:混合室 B:贮液室电磁搅拌器◆离心后形成不同大小不同形状、具有一定沉降系数差异的颗粒在密度梯度溶液中形成若干条界面清楚的不连续区带。