酶与细胞的固定化技术讲稿.ppt

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1、第一页，讲稿共七十页哦第一节第一节 酶的固定化酶的固定化水不溶性载体水不溶性载体水溶性酶水溶性酶水不溶性酶水不溶性酶（固定化酶）（固定化酶）固固定定化化技技术术第二页，讲稿共七十页哦固定化酶是指借助于物理或化学方法，将酶固定化酶是指借助于物理或化学方法，将酶固定在载体上，并在一定的空间内进行催化固定在载体上，并在一定的空间内进行催化反应的酶。反应的酶。固定在载体上的菌体或菌体碎片称为固定化菌固定在载体上的菌体或菌体碎片称为固定化菌体。体。第三页，讲稿共七十页哦固定化酶的特点固定化酶的特点稳定性提高，使用寿命延长稳定性提高，使用寿命延长可得到高纯度、高产量的产品可得到高纯度、高产量的产品可以连续

2、化生产操作可以连续化生产操作反应的最优化控制成为可能反应的最优化控制成为可能再生产利用再生产利用第四页，讲稿共七十页哦缺点缺点酶活力有一定损失，初始的投资大。酶活力有一定损失，初始的投资大。只能用于可溶性底物，而且较适用于小分只能用于可溶性底物，而且较适用于小分子底物，对大分子底物不适宜。子底物，对大分子底物不适宜。与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离后，才能固定。后，才能固定。第五页，讲稿共七十页哦一、酶的固定化方法一、酶的固定化方法1 1物理吸附法物理吸附法 利用各种固体吸附

3、剂将酶或含酶菌体吸附在其表利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上。面上。载体类别：载体类别：v 天然无机载体天然无机载体 ：活性炭，硅藻土，硅胶等。：活性炭，硅藻土，硅胶等。v 有机载体：淀粉，纤维素，谷胶原等。有机载体：淀粉，纤维素，谷胶原等。第六页，讲稿共七十页哦第七页，讲稿共七十页哦第八页，讲稿共七十页哦第九页，讲稿共七十页哦2、包埋法、包埋法 将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法称为酶固定化的方法称为包埋法包埋法。分为：。分为：（1 1）网格型）网格型（2 2）微囊型）微囊型第十页，讲稿共七十页哦（1）网格型）网格型 将酶或

4、含酶菌体包埋在高分子凝胶细微网格中，将酶或含酶菌体包埋在高分子凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶，称为制成一定形状的固定化酶，称为网格型包埋法。网格型包埋法。第十一页，讲稿共七十页哦载体材料：载体材料：v合成高分子化合物：合成高分子化合物：聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，光敏树脂光敏树脂v天然高分子多糖类：天然高分子多糖类：淀粉，明胶，海藻酸，角淀粉，明胶，海藻酸，角叉菜胶。叉菜胶。第十二页，讲稿共七十页哦 聚丙烯酰胺包埋制备固定化酶的过程：将酶溶液聚丙烯酰胺包埋制备固定化酶的过程：将酶溶液加入到含有丙烯酰胺（单体）和加入到含有丙烯酰胺（单体）和N N，N-N-亚甲基亚甲基双丙

5、烯酰胺（交联剂）的溶液中，再加入二甲双丙烯酰胺（交联剂）的溶液中，再加入二甲氨基丙腈（加速剂），同时加入过硫酸钾（引氨基丙腈（加速剂），同时加入过硫酸钾（引发剂）混合，于发剂）混合，于2525保温保温10min10min，即得含酶凝胶，即得含酶凝胶，将凝胶粉碎，制得不规则的颗粒，于低温储存或将凝胶粉碎，制得不规则的颗粒，于低温储存或冷冻干燥。冷冻干燥。第十三页，讲稿共七十页哦（2）微囊型）微囊型 将酶或微生物菌体包埋在高分子半透膜中的将酶或微生物菌体包埋在高分子半透膜中的微囊内称为微囊内称为微囊型包埋法微囊型包埋法。由于固定化形成的。由于固定化形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米，所以酶小

6、球直径一般只有几微米至几百微米，所以也称为微囊化法。也称为微囊化法。第十四页，讲稿共七十页哦 界面沉淀法界面沉淀法 利用某些高聚物在水相和有机相的界面上溶利用某些高聚物在水相和有机相的界面上溶解度极低而形成膜从而将酶包埋。解度极低而形成膜从而将酶包埋。界面聚合法界面聚合法 利用亲水性单体和疏水性单体在界面发生聚合形利用亲水性单体和疏水性单体在界面发生聚合形成半透膜，将酶包埋于半透膜微囊中。成半透膜，将酶包埋于半透膜微囊中。第十五页，讲稿共七十页哦 二级乳化法二级乳化法 酶溶液先在高聚物（乙基纤维素、聚苯乙烯等）酶溶液先在高聚物（乙基纤维素、聚苯乙烯等）有机相中乳化分散，乳化液再在水相中分散形成

7、有机相中乳化分散，乳化液再在水相中分散形成次级乳化液，当有机高聚物固定化后，每个固体次级乳化液，当有机高聚物固定化后，每个固体球内包含多滴酶液。球内包含多滴酶液。脂质体包埋法脂质体包埋法 采用双层脂质体形成的极细球粒包埋酶。采用双层脂质体形成的极细球粒包埋酶。第十六页，讲稿共七十页哦3、结合法、结合法 通过选择适宜的载体，通过共价键或离子通过选择适宜的载体，通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。法。离子键结合法离子键结合法共价键结合法共价键结合法第十七页，讲稿共七十页哦离子键结合法离子键结合法通过离子键使酶与载体结合的固定化方法。通过离子键

8、使酶与载体结合的固定化方法。常用载体常用载体:DEAE-DEAE-纤维素，纤维素，DEAE-DEAE-葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶使用注意使用注意：pHpH、离子强度、温度、离子强度、温度优缺点：优缺点：操作简便，条件温和，酶活力回收率高；易操作简便，条件温和，酶活力回收率高；易受缓冲液种类和受缓冲液种类和pHpH影响，易脱离。影响，易脱离。第十八页，讲稿共七十页哦共价键结合法共价键结合法v通过共价键将酶蛋白的侧链基团与载体的官能团结合的通过共价键将酶蛋白的侧链基团与载体的官能团结合的固定化方法。固定化方法。v可以形成共价键的基团：可以形成共价键的基团：游离氨基，游离氨基，游离羧基，游离羧基，巯基，巯

9、基，咪唑基，咪唑基，酚基，酚基，羟基，羟基，甲硫基，甲硫基，吲哚基，吲哚基，二硫键二硫键 (非活性中心基团非活性中心基团)v常用载体：天然高分子、人工合成的高聚物、无机常用载体：天然高分子、人工合成的高聚物、无机载体载体v优缺点：操作复杂，酶结构性质变化，回收率低，不适优缺点：操作复杂，酶结构性质变化，回收率低，不适用于微生物细胞固定；不易脱落。用于微生物细胞固定；不易脱落。第十九页，讲稿共七十页哦v首先载体上引进活泼基团首先载体上引进活泼基团 关键关键 v 然后活化该活泼基团然后活化该活泼基团v 最后此活泼基团再与酶分子上某一基团形成共价键最后此活泼基团再与酶分子上某一基团形成共价键共价键结

10、合法制备固定化酶的共价键结合法制备固定化酶的“通式通式”第二十页，讲稿共七十页哦v重氮法重氮法v叠氮法叠氮法v烷基化反应法烷基化反应法v硅烷化法硅烷化法v溴化氰法溴化氰法载体活化的方法载体活化的方法第二十一页，讲稿共七十页哦 重氮法重氮法 是将带芳香族氨基的载体，先用是将带芳香族氨基的载体，先用NaNONaNO2 2和稀盐酸酸处和稀盐酸酸处理成重氮盐衍生物，再在中性偏碱理成重氮盐衍生物，再在中性偏碱(pH8(pH89)9)条件下与酶条件下与酶蛋白发生偶联反应，得到固定化酶。蛋白发生偶联反应，得到固定化酶。反应示意式如下反应示意式如下 第二十二页，讲稿共七十页哦v目前在我们国内用的较多的载体是对

11、氨基苯磺酰目前在我们国内用的较多的载体是对氨基苯磺酰乙基（乙基（ABSEABSE）纤维素、琼脂糖，葡聚糖凝胶和）纤维素、琼脂糖，葡聚糖凝胶和琼脂等琼脂等v该方法需要载体具有芳香族氨基该方法需要载体具有芳香族氨基第二十三页，讲稿共七十页哦 叠氮法叠氮法 对含有羧基的载体，与肼基作用生成含有对含有羧基的载体，与肼基作用生成含有酰肼基团的载体，再与亚硝酸活化，生成叠酰肼基团的载体，再与亚硝酸活化，生成叠氮化合物。最后与酶偶联。氮化合物。最后与酶偶联。第二十四页，讲稿共七十页哦溴化氰法溴化氰法 主要用溴化氰（主要用溴化氰（CNBrCNBr）活化多糖类物质。如纤维素、葡）活化多糖类物质。如纤维素、葡聚糖

12、、琼脂糖等，其中以琼脂糖为载体的占多数（大孔聚糖、琼脂糖等，其中以琼脂糖为载体的占多数（大孔网状结构）。用溴化氰法活化琼脂糖制备得到的固定化网状结构）。用溴化氰法活化琼脂糖制备得到的固定化酶目前使用很广，特别用作亲和层析，有着良好的性能。酶目前使用很广，特别用作亲和层析，有着良好的性能。第二十五页，讲稿共七十页哦 烷基化反应法烷基化反应法 含羟基的载体可用三氯三嗪等多卤代物进行活化，形成含羟基的载体可用三氯三嗪等多卤代物进行活化，形成含有卤素基团的活化载体。含有卤素基团的活化载体。第二十六页，讲稿共七十页哦4、交联法、交联法 借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，借助双功能试剂使酶分子之间发

13、生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。也可用于含酶菌体或菌体碎片的固定化。也可用于含酶菌体或菌体碎片的固定化。第二十七页，讲稿共七十页哦酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联酶分子；（酶分子；（a a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（相互交联成水不溶性的固定化酶；（b b）酶分子被偶联到水）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶第二十八页，讲稿共七十页哦交联法常用试剂交联法常用

14、试剂 常用试剂：戊二醛、异氰酸酯、常用试剂：戊二醛、异氰酸酯、N N，NN乙乙烯马来亚胺、双重氮联苯胺等。应用最广泛的烯马来亚胺、双重氮联苯胺等。应用最广泛的是戊二醛，它两个醛基都可以与酶或蛋白质的是戊二醛，它两个醛基都可以与酶或蛋白质的游离氨基形成席夫碱游离氨基形成席夫碱(shiff)(shiff)。双重固定法双重固定法v吸附交联法吸附交联法v 交联包埋法交联包埋法第二十九页，讲稿共七十页哦v将酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，将酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在菌体内，而制备得到固定化菌体。使酶固定在菌体内，而制备得到固定化菌体。v只适用于那些热稳定性较好的酶的固定化，热处只

15、适用于那些热稳定性较好的酶的固定化，热处理也可与交联法或其他固定化法联合使用，进行理也可与交联法或其他固定化法联合使用，进行双重固定化。双重固定化。5 5、热处理法、热处理法第三十页，讲稿共七十页哦各种固定方法的特点比较各种固定方法的特点比较第三十一页，讲稿共七十页哦复合载体复合载体PEI-SIO2PEI-SIO2的制备的制备v首先对硅胶进行活化处理：取首先对硅胶进行活化处理：取5g5g硅胶至于硅胶至于30ml30ml甲烷磺酸甲烷磺酸水溶液控制温度在水溶液控制温度在102102，搅拌活化，搅拌活化4h4h，洗涤，抽滤后真空干燥，洗涤，抽滤后真空干燥24h24h即可；即可；v然后使硅胶发生氯丙基

16、化，将活化后的硅胶然后使硅胶发生氯丙基化，将活化后的硅胶以二甲苯为溶剂，加入少量的水，与以二甲苯为溶剂，加入少量的水，与-氯丙氯丙基三甲氧基硅烷基三甲氧基硅烷在在8080反应反应6h6h，抽滤后的产物，抽滤后的产物在索氏抽屉器中用甲苯抽屉在索氏抽屉器中用甲苯抽屉24h24h，以除去，以除去-氯氯丙基三甲氧基硅烷，分离后产物经真空干燥，丙基三甲氧基硅烷，分离后产物经真空干燥，所制产物为氯丙基化的硅胶（所制产物为氯丙基化的硅胶（CP-SIO2CP-SIO2）；）；第三十二页，讲稿共七十页哦v最后，准确称量最后，准确称量1g1g氯丙基化的硅胶，至于一定浓氯丙基化的硅胶，至于一定浓度的聚乙烯亚胺水溶液

17、中，于一定的温度下反应度的聚乙烯亚胺水溶液中，于一定的温度下反应一段时间，用大量蒸馏水冲洗产物，抽滤，真空一段时间，用大量蒸馏水冲洗产物，抽滤，真空干燥后制得干燥后制得PEI-SIOPEI-SIO2 2复合载体。复合载体。第三十三页，讲稿共七十页哦第三十四页，讲稿共七十页哦第三十五页，讲稿共七十页哦 称取称取0.5g0.5g经干燥的复合载体经干燥的复合载体PEI-SIO2PEI-SIO2，加入适，加入适量的戊二醛溶液，搅拌并在室温条件下反应量的戊二醛溶液，搅拌并在室温条件下反应1h1h，产物用蒸馏水冲洗后抽滤，再加入，产物用蒸馏水冲洗后抽滤，再加入30ml30ml经经磷酸盐缓冲溶液稀释过的脂肪

18、酶液，在恒温水浴磷酸盐缓冲溶液稀释过的脂肪酶液，在恒温水浴振荡器中于给出的温度下震荡一定的时间，即可振荡器中于给出的温度下震荡一定的时间，即可制的固定化的脂肪酶。制的固定化的脂肪酶。第三十六页，讲稿共七十页哦 Table 1 Independent variables and their levels for central composite designIndependent variablescodesVariable levels-10+1Methanol molar ratioX1246Enzyme amount(%)X2369Hexane weight ratioX30.30.60

19、.9Temperature()X4304050第三十七页，讲稿共七十页哦Independent variablescodesVariable levels-2-10+1+2Enzyme amount(%)X112345Added water(v/v)X2246810Methanol molar ratio X323456Reaction temperature()X42535455565Reaction time(h)X548121620第三十八页，讲稿共七十页哦RunX1X2X3X4True model(%)RSM model(%)Error(%)1-1-10047.446.661.562-

20、110055.7453.843.4131-10045.6847.303.554110060.8661.320.75500-1-171.9371.350.81600-1167.9367.980.077001-170.8670.470.068001172.1772.410.339-100-153.7455.583.4210-100154.3754.340.0611100-157.5859.112.6612100159.2758.910.61130-1-1066.0965.950.21140-11054.155.151.941501-1063.4563.980.7416011076.6178.322

21、.2317-10-1046.3445.12.6818-101053.3750.714.981910-1056.4552.996.1320101055.850.938.73210-10-171.4468.683.86220-10170.1566.535.1623010-180.477.843.1824010182.0378.574.2225000089.3589.210.1526000089.6589.210.4927000091.0289.211.99第三十九页，讲稿共七十页哦 Y=-174.942+53.543X1+9.479X2+127.56X3+4.143X4+0.285X1X2-3.1

22、98X1X3+0.013X1X4+6.986X2X3+0.024X2X4+0.442X3X4-6.605X12-1.167X22-142.839X32-0.058X42 第四十页，讲稿共七十页哦第四十一页，讲稿共七十页哦第四十二页，讲稿共七十页哦Fatty acid methyl ester contetnt(%)Rention time(min)Content(%)7-Hexadecanoic acid mehtyl ester(C17H32O2)6.590.72Hexadecanoic acid mehtyl ester(C17H34O2)6.7314.829,12-Octadecadie

23、noic acid methyl ester(C19H34O2)8.1835.799-Octadecadienoic acid methyl ester(C19H36O2)8.2440.96Octadecadienoic acid methyl ester(C19H38O2)8.457.511-Eicosenoic acid methyl ester(C21H40O2)10.260.07Eicosenoic acid methyl ester(C21H42O2)10.530.14第四十三页，讲稿共七十页哦二、固定化酶的性质二、固定化酶的性质1 1、固定化对酶稳定性的影响、固定化对酶稳定性的影响

24、 大多数情况下，具有较长的操作寿命和保存寿大多数情况下，具有较长的操作寿命和保存寿命。原因：命。原因：酶固定化使其活性构象的牢固性增加，酶分子酶固定化使其活性构象的牢固性增加，酶分子与载体的多方位连接降低了酶分子的伸展变性。与载体的多方位连接降低了酶分子的伸展变性。酶固定化能降低自身降解的程度酶固定化能降低自身降解的程度载体的保护使得酶抗不良环境因素的影响载体的保护使得酶抗不良环境因素的影响的能力增强。的能力增强。第四十四页，讲稿共七十页哦固定化酶稳定性升高表现在：固定化酶稳定性升高表现在：v热稳定性增强热稳定性增强v对变性剂、抑制剂的耐受性提高对变性剂、抑制剂的耐受性提高v对蛋白酶抵抗能力增

25、加、储存稳定性和操作对蛋白酶抵抗能力增加、储存稳定性和操作稳定性有所增强。稳定性有所增强。第四十五页，讲稿共七十页哦2 2、最适温度、最适温度 固定化酶的最适作用温度一般与游离酶差不多，固定化酶的最适作用温度一般与游离酶差不多，但有些固定化酶的最适温度与游离酶比较会有但有些固定化酶的最适温度与游离酶比较会有明显的变化。明显的变化。第四十六页，讲稿共七十页哦1）载体带负电荷，pH向碱性方向移动。v微环境微环境是指在固定化酶附近的局部环境，而把主体溶液称为是指在固定化酶附近的局部环境，而把主体溶液称为宏观宏观环境。环境。最适最适pHpH值值第四十七页，讲稿共七十页哦载体带正电荷，载体带正电荷，pH

26、pH向酸性方向移动。向酸性方向移动。（2 2）产物性质对体系）产物性质对体系pHpH的影响的影响 催化反应的产物为酸性时，固定化酶的催化反应的产物为酸性时，固定化酶的pHpH值值比游离酶的比游离酶的pHpH值高；反之则低。值高；反之则低。第四十八页，讲稿共七十页哦4 4、底物特异性、底物特异性 与游离酶比较可能有些不同，其变化与底与游离酶比较可能有些不同，其变化与底物分子量的大小有一定关系。物分子量的大小有一定关系。5 5、米氏常数、米氏常数 固定化酶的表观米氏常数随载体的带电性能固定化酶的表观米氏常数随载体的带电性能而变化。而变化。（1 1）载体与底物带相同电荷，载体与底物带相同电荷，KmK

27、mKmKm固定化酶降低了酶固定化酶降低了酶的亲和力。的亲和力。（2 2）载体与底物电荷相反，静电作用，载体与底物电荷相反，静电作用，KmKmKmKm第四十九页，讲稿共七十页哦三、固定化酶的应用三、固定化酶的应用1 1、工业生产中的应用、工业生产中的应用（1 1）氨基酰化酶）氨基酰化酶（2 2）葡萄糖异构酶）葡萄糖异构酶（3 3）延胡索酸酶）延胡索酸酶第五十页，讲稿共七十页哦2、酶电极（1）葡萄糖电极半透膜酶胶层感应电极酶电极示意图第五十一页，讲稿共七十页哦葡萄糖醌H2O葡萄糖酸氢醌葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶氢醌 醌2H2ePt铂电极第五十二页，讲稿共七十页哦第二节第二节 细胞及细胞器的固定化细胞

28、及细胞器的固定化v细胞固定化：细胞固定化：通过各种方法将细胞与水不溶性的通过各种方法将细胞与水不溶性的载体结合，制备固定化细胞的过程。载体结合，制备固定化细胞的过程。v固定化活细胞或固定化增值细胞：固定化活细胞或固定化增值细胞：固定在载体固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。胞。第五十三页，讲稿共七十页哦一、微生物细胞固定化一、微生物细胞固定化v固定微生物细胞时，操作简便易行，对细胞的固定微生物细胞时，操作简便易行，对细胞的生长、繁殖和新陈代谢没有明显的影响，但吸生长、繁殖和新陈代谢没有明显的影响，但吸附力较弱，吸附不牢固，细胞容易脱落。附力

29、较弱，吸附不牢固，细胞容易脱落。v 吸附法是制备固定化动物细胞的主要方法，主吸附法是制备固定化动物细胞的主要方法，主要是因为动物细胞大多数具有附着特性。要是因为动物细胞大多数具有附着特性。v 吸附法是制备固定化植物细胞：硅藻土、多吸附法是制备固定化植物细胞：硅藻土、多空玻璃、多孔陶瓷、多孔塑料、纤维素等。空玻璃、多孔陶瓷、多孔塑料、纤维素等。第五十四页，讲稿共七十页哦（2 2）包埋法）包埋法 将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞的方法（凝胶包埋法、半透膜包埋法）。胞的方法（凝胶包埋法、半透膜包埋法）。v琼脂糖凝胶包埋法琼脂糖凝胶包埋法v海藻酸钙凝胶包埋

30、法海藻酸钙凝胶包埋法v聚丙烯酰胺凝胶包埋法聚丙烯酰胺凝胶包埋法第五十五页，讲稿共七十页哦2、固定化微生物细胞的特点、固定化微生物细胞的特点固定化微生物细胞保持了细胞的完整结构和天固定化微生物细胞保持了细胞的完整结构和天然状态，然状态，稳定性好稳定性好。固定化微生物细胞保持了原有的酶系、辅酶体固定化微生物细胞保持了原有的酶系、辅酶体系和代谢调控体系，系和代谢调控体系，可以按照原来的代谢途径可以按照原来的代谢途径进行新陈代谢进行新陈代谢。发酵稳定性好发酵稳定性好，可以反复使用或连续使用，可以反复使用或连续使用提高了提高了细胞密度，提高产率细胞密度，提高产率。第五十六页，讲稿共七十页哦3、固定化微生

31、物细胞的应用、固定化微生物细胞的应用发酵生产各种胞外产物。发酵生产各种胞外产物。利用固定化微生物细胞与各种电极结合制成微生利用固定化微生物细胞与各种电极结合制成微生物电极。物电极。v呼吸活性测定型传感器：呼吸活性测定型传感器：利用固定在高分子膜上的微利用固定在高分子膜上的微生物细胞的呼吸作用，测定氧气的消耗和二氧化碳的生物细胞的呼吸作用，测定氧气的消耗和二氧化碳的生成，从而确定被测定物质的量。生成，从而确定被测定物质的量。v电极活性测定型传感器：电极活性测定型传感器：利用固定在膜上的微生利用固定在膜上的微生物细胞的新陈代谢作用，测定电极活性物质的量物细胞的新陈代谢作用，测定电极活性物质的量的变

32、化，从而确定样品中欲测物质的含量。的变化，从而确定样品中欲测物质的含量。第五十七页，讲稿共七十页哦二、植物细胞固定化二、植物细胞固定化（1 1）植物细胞固定化方法）植物细胞固定化方法v吸附法：吸附法：一般将植物细胞吸附在泡沫塑料的孔一般将植物细胞吸附在泡沫塑料的孔洞或裂缝内，或者将植物细胞吸附在中空纤维洞或裂缝内，或者将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。的外壁上。v包埋法：包埋法：将植物细胞包埋在琼脂、角叉菜胶、海将植物细胞包埋在琼脂、角叉菜胶、海藻酸钙凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、明胶等多孔凝胶藻酸钙凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、明胶等多孔凝胶中。中。第五十八页，讲稿共七十页哦（2）固定化细胞的特点）固定化细

33、胞的特点v固定化植物细胞发酵可以简便地在不同的培固定化植物细胞发酵可以简便地在不同的培养阶段更换不同的培养液，有利于生产各种养阶段更换不同的培养液，有利于生产各种所需的次级代谢物。所需的次级代谢物。v提高植物细胞的存活率和稳定提高植物细胞的存活率和稳定,可连续使用较长可连续使用较长的时间，大大缩短生产周期，提高产率的时间，大大缩短生产周期，提高产率.v不容易聚集成团不容易聚集成团,有利于产品的分离纯化，提有利于产品的分离纯化，提高产品的质量。高产品的质量。第五十九页，讲稿共七十页哦（3）固定化植物细胞的应用）固定化植物细胞的应用 制造人工种子制造人工种子v 细胞全能理论：在一定的条件下，细胞会

34、生细胞全能理论：在一定的条件下，细胞会生长、繁殖长成一颗完整的植株。长、繁殖长成一颗完整的植株。v 通过植物细胞培养技术，可以由一粒种子快速通过植物细胞培养技术，可以由一粒种子快速繁殖得到大量细胞，再通过固定化技术进行人繁殖得到大量细胞，再通过固定化技术进行人工种子的研制，获得大量具有相同遗传特性的工种子的研制，获得大量具有相同遗传特性的植株。植株。固定化植物细胞可以用于生产各种色素、香固定化植物细胞可以用于生产各种色素、香精、药物、酶等次级代谢物。（胞外产物）精、药物、酶等次级代谢物。（胞外产物）第六十页，讲稿共七十页哦三、动物细胞固定化三、动物细胞固定化1 1、动物细胞固定化的方法、动物细

35、胞固定化的方法 吸附法吸附法常用的吸附固定化载体常用的吸附固定化载体v转瓶：由玻璃或塑料制成，其表面经过一定转瓶：由玻璃或塑料制成，其表面经过一定的方法处理可带上电荷。的方法处理可带上电荷。v微载体：颗粒细小的固定化载体，由带有表面微载体：颗粒细小的固定化载体，由带有表面电荷的葡聚糖、明胶、纤维素、聚丙酰胺、聚电荷的葡聚糖、明胶、纤维素、聚丙酰胺、聚苯乙烯或玻璃等材料制成。苯乙烯或玻璃等材料制成。v中空纤维：由聚丙烯、硅化聚碳酸酯等高分子聚中空纤维：由聚丙烯、硅化聚碳酸酯等高分子聚合物制成，纤维管壁是半透膜。合物制成，纤维管壁是半透膜。第六十一页，讲稿共七十页哦包埋法包埋法包埋法一般适用于悬浮

36、细胞包埋法一般适用于悬浮细胞v 凝胶包埋法：凝胶包埋法：利用多孔凝胶为载体将动物细利用多孔凝胶为载体将动物细胞包埋固定化。胞包埋固定化。琼脂糖凝胶、海藻酸钙凝胶和血纤维蛋白等琼脂糖凝胶、海藻酸钙凝胶和血纤维蛋白等v半透膜包埋法：半透膜包埋法：利用高分子聚合物形成的半透利用高分子聚合物形成的半透膜将动物细胞包裹，形成微囊型固定化细胞。膜将动物细胞包裹，形成微囊型固定化细胞。第六十二页，讲稿共七十页哦（2）固定化动物细胞的特点）固定化动物细胞的特点v可以减轻或免受剪切力的影响可以减轻或免受剪切力的影响,提高动物细胞的提高动物细胞的存活率存活率,反复使用或连续使用较长时间反复使用或连续使用较长时间.

37、v控制发酵条件控制发酵条件.v利于产物分离利于产物分离.第六十三页，讲稿共七十页哦四、细胞器的固定化四、细胞器的固定化叶绿体细胞器的固定化方法叶绿体细胞器的固定化方法v聚丙烯酰胺凝胶法聚丙烯酰胺凝胶法v聚乙烯醇聚乙烯醇v蛋白质截留法蛋白质截留法v海藻多糖截留法海藻多糖截留法第六十四页，讲稿共七十页哦第三节第三节 固定化酶（细胞）的评价指标固定化酶（细胞）的评价指标一、固定化酶（细胞）的活力一、固定化酶（细胞）的活力 固定化酶（细胞）的活力：固定化酶（细胞）的活力：固定化酶（细胞）固定化酶（细胞）在特定条件下，催化某一特定化学反应的能力。在特定条件下，催化某一特定化学反应的能力。其大小可用在一定

38、条件下其所催化的某一反应其大小可用在一定条件下其所催化的某一反应的反应速度来表示。的反应速度来表示。单位：单位：每（克每（克/毫克）干固定化酶所具有的酶活毫克）干固定化酶所具有的酶活力单位。或：单位面积（力单位。或：单位面积（cmcm2 2）的酶活力单位表）的酶活力单位表示（酶膜、酶管、酶板）。示（酶膜、酶管、酶板）。第六十五页，讲稿共七十页哦固定化酶的活力测定方法固定化酶的活力测定方法1.1.振荡测定法振荡测定法(间歇测定法间歇测定法)：固定化酶均匀悬浮，反应速度与反应容器的形状大小及反应固定化酶均匀悬浮，反应速度与反应容器的形状大小及反应液量有关。液量有关。2.2.连续测定法连续测定法 固

39、定化酶装柱，底物以不同的流速流过底物，测定流出物。固定化酶装柱，底物以不同的流速流过底物，测定流出物。利用连续分光光度法等测定方法可以对固定化酶反应液进利用连续分光光度法等测定方法可以对固定化酶反应液进行连续测定，从而测定固定化酶的酶活力。行连续测定，从而测定固定化酶的酶活力。第六十六页，讲稿共七十页哦二、偶联率及酶活力回收率的测定二、偶联率及酶活力回收率的测定第六十七页，讲稿共七十页哦三、相对酶活力的测定三、相对酶活力的测定 相对酶活力相对酶活力是指具有相同酶量的固定化酶活力是指具有相同酶量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。与游离酶活力的比值。第六十八页，讲稿共七十页哦四、固定化酶（细胞）的半衰期四、固定化酶（细胞）的半衰期 固定化酶（细胞）的半衰期是指在连续测定固定化酶（细胞）的半衰期是指在连续测定条件下，固定化酶（细胞）的活力下降为最初条件下，固定化酶（细胞）的活力下降为最初活力一半时所经历的连续工作时间，以活力一半时所经历的连续工作时间，以1/21/2表表示。示。第六十九页，讲稿共七十页哦感感谢谢大大家家观观看看第七十页，讲稿共七十页哦