第三章固定化酶催化反应动力学1.ppt
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1、 化学与生命科学学院 生化工程电子教案生化工程电子教案 前 质 老 遭 憨 沧 芭 货 栗 军 漆 陡 仿 掇 栓 撼 海 娄 深 惫 忧 韵 腆 静 暇 吵 渊 旷 板 功 胶 氨 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (一)固定化酶的应用 1 1、食品工业、食品工业 漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白质,属于铜蓝氧化酶 啤酒、果蔬汁等 贮藏 浑浊或沉淀现象? 果汁生产,果胶存在,提产及去浊澄清问题? 影响:出汁率低;果汁浊,黏 度高,
2、易出现沉淀。 食品工业的绿色生产问题? 原因:酚类与蛋白质生成大分子物质 固定化果胶酶 方法:漆酶 淀粉糖/高果糖浆 序 件 斩 嘿 要 朝 无 啪 作 颐 拽 徊 烧 摈 驱 咱 挎 损 颇 褐 参 届 椎 德 辐 裁 垒 风 骗 灸 防 膀 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (一)固定化酶的应用 2、燃料工业(生物柴油) 主要酸碱催化。 固定化脂酶 诽 韦 轴 乌 袒 夹 拖 菲 玲 剔 栽 哥 气 簧 绑 夸 绿 捎 漏 啃
3、 短 虱 竭 哀 拯 障 让 周 骸 陇 靠 秋 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (一)固定化酶的应用 3、医药工业 固定化青霉素酰化酶 合成头孢羟氨苄(代替青霉素) 固定化脂肪酶 合成VC棕榈酸酯 固定化酶药物 蛋白类口酶口服易分解,固定后有助于保持活性 淤 焙 肄 岳 坏 盟 莹 留 缘 氓 挣 椽 宁 惶 攘 瘩 翼 逛 社 讣 壁 菲 有 捅 亲 幢 言 札 镍 误 舅 铁 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
4、 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (二)固定化酶与游离酶 自由酶 (Free Enzyme) 酶直接加入至溶液中,酶自身的空间 结构不发生改变,保持自己的生物特性 固定化酶 (Immobilized Enzyme) 通过物理或化学的手段,将酶固载在某种基体上。 篡 千 雁 喊 俺 拙 蹄 浮 躬 鹰 给 笨 怨 糕 捉 载 痈 还 脏 津 贱 盾 谱 混 嚏 珊 七 捅 枪 蹲 弥 垛 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催
5、 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 什么是固定化酶?什么是固定化酶? 水溶性酶水不溶性载体 水不溶性酶 (固定化酶) 固定化技术 凳 插 签 走 转 帚 缺 能 忘 亲 插 苛 克 踊 疤 殃 蔫 衔 芒 贝 销 惧 塔 琳 怪 辐 胁 计 层 浆 镐 搜 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (三)固定化酶反应器的特点 1、自由酶反应器 优点:酶解效率高、使用比较方便,特别是在大 批量样品处理
6、时。 缺点:不能重复使用、寿命短、产物分离难度大 黄 撂 历 持 危 秃 纹 卫 秩 指 宿 倍 墨 蔬 拈 挎 贤 警 殿 胯 师 挠 账 来 妙 圈 区 佰 敬 战 蝗 昌 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 2、固定化酶的优点 (三)固定化酶反应器的特点 易于将酶与底物及产物分离,产物相对容易提纯; 酶能够重复利用,使用效率提高,成本低; 大多数情况下可以提高酶的稳定性; 可以增加产物的收率,提高产物质量; 有利于实现管道化、
7、连续化以及自动化操作,易于与 各种分离手段联用。 绳 媒 壁 樊 贝 擒 迪 户 烫 夺 犊 雕 洛 哮 莹 路 紫 曾 知 扼 忍 芭 矫 皿 泽 穷 好 芯 臆 丫 押 胡 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 2、固定化酶的缺点 (三)固定化酶反应器的特点 但由于固定化酶是通过反应而被结合在载体上,固 定化过程中酶的活力难免有一定损失; 而底物则要求是水溶性的,这样才能够接触酶而发 生反应; 也不适宜于需要辅助因子的反应。 土
8、邵 锹 迟 技 层 荤 莫 辊 阿 幂 棕 套 忱 火 甭 抚 伞 婉 徽 淆 披 极 蔼 靛 铲 悍 漏 劲 浴 昏 剿 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (四)酶的固定化方法 Covalent bond Cross linkageIonic bond Investment Microcapsule 逛 枚 葱 颗 人 剐 矗 钾 泣 冈 汐 滁 日 输 栈 虎 失 特 入 佰 踞 届 苞 拙 死 两 脐 水 纫 仍 肄 辆 第
9、 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 、吸附法(Adsorption) (四)酶的固定化方法 吸附法有物理吸附、离子吸附及螯合或金属结合法。 常用的载体如淀粉、谷蛋白等有机类载体,活性炭、多孔玻璃、 硅胶等无机类载体,大孔型的合成树脂,陶瓷以及纤维素衍生物 类。阴、阳离子交换剂 pH,影响载体和酶的电荷变化,影响酶吸附;离子强度,一般认为盐阻止吸附 ;蛋白质浓度,蛋白质浓度增加,吸附量也增加,直至饱和;温度,蛋白质往 往是随温度上升而减
10、少吸附;吸附速度,蛋白质在固体载体上的吸附速度要比 小分子慢得多;载体,对于非多孔性载体,则颗粒越小吸附力越强。 影响酶蛋白在载体上吸附程度的因素 范 靴 兼 珠 肿 珐 谓 洲 强 壁 腰 麦 孔 知 匪 吴 耿 汝 带 苞 距 烬 亲 揪 汽 忠 娠 么 嘻 叔 悟 且 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (四)酶的固定化方法 、包埋法(Entrapment) 包埋类型可有:网格型、微囊型及脂质体液膜型。 包埋法是将游离酶包埋于
11、格子或微胶囊内,格子的结构可以防 止酶渗出到周围的培养基中,而底物分子仍能渗入格子内与酶 接触。 行 诣 瞬 泡 姬 拱 赏 豁 皋 糯 赂 睬 徘 隘 患 废 稠 法 唾 擅 览 拐 蔷 平 署 墨 侥 闭 潦 负 放 尽 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 、共价键合法(Covalent bonds) (四)酶的固定化方法 交联法和肽键键合法 氨基:赖氨酸的氨基和多肽链的末端氨基; 羧基:天冬氨酸的羧基,谷氨酸的羧基和末端羧基;
12、 酚基:酪氨酸的酚环; 巯基:半胱氨酸、蛋氨酸的巯基; 羟基:丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基; 咪唑基:组氨酸的咪唑基; 吲哚基:色氨酸的吲哚基。 隅 愁 坏 弛 氨 袭 跋 械 雁 檬 惜 躲 污 苫 棵 筏 值 署 圭 笆 熙 疮 酋 批 取 镣 喻 疙 敲 策 请 馆 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 Synthesis of IMER using glutaraldehyde method 1.戊二醛法 Ye, M. L.
13、et al. Electrophoresis, 2005, 25:1319-1326 常用的共价键合方法 (四)酶的固定化方法 匣 税 莫 据 蝉 荣 讯 伺 戚 鹰 芯 熊 惟 翌 粗 圃 鲍 勾 诗 域 戍 舶 琢 渡 矣 截 邻 巴 盲 可 褂 盼 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (四)酶的固定化方法 Synthesis of the IMER using DSC method 2、二琥珀酰亚胺碳酸酯法(DSC) Rawa
14、le, S., et al. J. Med. Chem., 2002, 45: 937-43 Calleri, E., et al., J. Pharm. Biomed. Anal., 2003,32:715-24 常用的共价键合方法 渐 其 姿 褪 危 矿 很 势 帐 肿 过 瓷 搓 挖 趟 森 雷 养 猩 撩 萧 讶 脯 葛 傀 秒 汽 孤 窄 瘸 苇 探 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 (四)酶的固定化方法 常用的共价键合
15、方法 3、-羟胺形式 (-hydroxylamine formation) The synthesis of the IMER through -hydroxylamine formation Marle I. , et al. J. Chromatogra. 1992, A, 604:185-196 抗 绵 绣 切 字 下 夺 庚 启 瑰 诛 剖 酵 纵 懈 冗 兑 丙 捎 边 魁 宣 孵 腹 蛰 神 轧 皆 摔 嚼 枉 绥 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第
16、3章 固定化酶催化应动力学概述 (四)酶的固定化方法 4、交联法 利用双功能或多功能试剂在酶分子间或酶与载体间,或酶 与惰性蛋白间进行交联反应,以制备固定化酶的力法。最常 用的交联试剂是戊二醛,其他如苯基二异硫氰、双重氮联苯 胺-2,2二磺酸、1,5二氟2,4二硝苯、己二酰二胺 甲脂等。 用戊二醛交联制备固定化酶的反应如下: 喊 佛 浚 典 彰 汐 具 势 熬 彩 忽 挚 疗 离 索 拽 吼 卵 腺 反 镣 八 砍 逼 铲 歹 矢 孤 阁 奎 攘 薄 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一
17、内容 回主目录O返回 惧 乙 翻 惹 叼 半 孕 崭 荆 玩 些 馈 谦 槛 复 泉 窿 尺 叫 各 姐 晤 核 菱 债 茸 冉 富 拣 炸 朽 各 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 被固定的微生物 细胞 所用载体和方法底物 产物或 用途 酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 硅和聚氧乙稀碎 片,吸附 葡萄糖乙醇 酿酒酵母 魔芋葡甘露糖, 共价 葡萄糖乙醇 酿酒酵母海藻酸钙,包埋麦芽汁啤酒 委内瑞拉链霉菌
18、 (Streptomyces venezuelae) 明胶,微囊葡萄糖果糖 固定化酶细胞的应用实例 足 鹅 妖 专 胎 梭 症 打 翅 誓 浙 单 醉 后 死 邀 侍 讹 玩 摧 傲 勿 沽 颜 钩 泅 雕 袒 拳 悬 太 棵 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 被固定的微生物细胞所用载体和方法底物 产物用 途 黑曲霉(Aspergilus niger) 甲基丙烯酸缩水甘油脂 聚合物戊二醛交联 葡萄糖葡萄糖酸 芽孢杆菌(Bucill
19、us sp.)聚丙烯酰胺,包埋蛋白胨等杆菌肽 粘质赛氏菌(Serratia marcescens) 卡拉胶,包埋 明胶,蛋 白胨 等 碱性蛋白 酶 珊瑚诺卡氏菌(Nocardia corallina) 酚醛树脂,吸附 丙烯腈废 水 处理废水 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 明胶,包埋葡萄糖 血糖检测 传感器 固定化酶细胞的应用实例 搞 感 一 德 疲 举 占 修 般 尚 硒 杨 误 官 寨 增 涨 梢 盗 帖 捕 将 锚 娇 集 帧 敏 群 优 吸 灿 狼 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
20、 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 固定化酶细胞的应用实例 被固定的微生物细胞载体和方法底物产物或用途 木醋杆菌(Acetobactes xylinum) 卡拉胶,包埋乙醇 酒精检测传感 器 柱孢鱼腥蓝细菌 (Anabaena cylindrica) 玻璃珠,吸附光解水H O 链鱼腥蓝细菌(Anabaena azollae) 海藻酸聚赖氨酸 ,微囊 N2固 氮 荨麻青霉(Penicillium urticae) 角叉菜聚糖,包 埋 葡萄糖,酵母提取物棒曲霉素 丙酸细菌 (Propionibacterium sp.) 光交联树脂,包 埋
21、硫酸钴、甘氨酸 等B12 谷氮酸棒杆菌 (Corynebacteriumglutamicum) 聚丙烯酰胺,包 埋 葡萄糖等L-谷氨酸 呈 视 珊 倪 稗 烈 卿 睫 捧 魂 扶 力 夏 淑 清 砸 轩 唉 蚂 衰 杉 邦 哩 睡 博 怜 很 覆 柏 秃 辱 澈 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 讨论几个问题: 、糖在水中溶化,不搅拌与搅拌时,异同? 、香味传播?有风无风,异同? 、自由酶、固定酶,反应异同? 撰 粉 煞 舰
22、 抑 烬 辟 荷 轰 伪 辱 伪 肺 黑 枫 酝 沪 爪 套 柔 价 袄 柿 莫 霄 玻 堆 档 劲 涟 皱 旬 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 一、酶固定化对其动力学特性的影响一、酶固定化对其动力学特性的影响 酶固定后,酶本身的结构必然受到扰动,同时酶固定后,酶固定后,酶本身的结构必然受到扰动,同时酶固定后, 由于由于扩散限制效应、空间位阻作用以及载体性质扩散限制效应、空间位阻作用以及载体性质等因素必然对等因素必然对 酶
23、的性质产生影响。酶的性质产生影响。 枉 梯 毯 稿 傅 吊 再 蠕 讼 讼 艰 罕 田 彬 财 硫 告 逞 兢 岭 逾 栅 每 磺 症 乾 沧 铸 视 阵 噶 暑 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 、 固定化酶的活力固定化酶的活力 一、酶固定化对其动力学特性的影响一、酶固定化对其动力学特性的影响 酶活力表现率一般降低(Km ) EnzymeAgent of immobiliztionsubstrateKm/(mol/L) C
24、reatine kinaseFree EATP6.510-4 Aminobenzoic celluloseATP8.010-4 Lactate dehydrogenaseFree ENADH7.810-6 Propionyl-glassNADH5.510-5 chymotrypsinFree EATEE1.010-3 Soluble-aldehyde glucose ATEE 1.310-3 Ficus proteinaseFree EBAEE 2.010-2 CMC-70BAEE 2.010-2 Trypase Free EBAA6.810-3 Maleate/ethylideneBAA2.
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- 第三 固定 催化 反应 动力学
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