樹脂固定酶的方法

A. 什麼是固定化酶酶固定化的方法有哪些

用物理或化學方法處理水溶性的酶使之變成不溶於水或固定於固相載體的但仍具有內酶活性的酶衍容生物，便於與反應物分離，並能可重復使用。提高生成物的質量。 與自然酶相比，固定化酶和固定化細胞具有明顯的優點（也就是為什麼要進行酶的固定化）： ...

B. 把酶固定化有什麼好處和用處固定酶的方法有那些

酶工程的實現，體現在酶的半衰期的延長和酶活的穩定性。採用固定化可以顯著提高這兩個指標，固定化酶所用載體是比較多的，比如樹脂等。 是指利用酶催化劑所具有的特異催化功能，藉助工藝學手段和生物反應器裝置來生產所需的生物化工產品的過程，與發酵過程相比，它採用了反應專一性的酶為催化劑,無副產品,過程精製和產物分離純化較方便。在生物反應器及操作方式上有較大的選擇餘地，除分批釜式反應外，可考慮用膜式反應器進行連續操作。在應用固定化酶為催化劑時，更可採用各種固定床和流化床的連續操作反應器。 沿革 古代人類雖不知道酶的存在，但是自古以來就知道利用植物和微生物的酶來催化反應生產各種食品。如利用麥芽中的麥芽糖酶來制備飴糖，利用酒葯中的微生物產生的澱粉酶和酒化酶來生產酒釀、黃酒和白酒等。隨著科學技術的發展，人們認識到，雖然酶是活細胞產生的，但是許多酶可以單獨分離得到，在分離的狀態下，酶仍然能繼續它的生物催化作用。20世紀40年代，以生產抗生素為代表的深層液體通氣純種培養技術獲得成功，從生產技術方面為酶制劑工業的形成創造了條件。以後，酶的生產、分離、精製，酶在游離狀態下的利用，固定化酶的制備和利用，酶反應器的應用等技術的發展，導致70年代初人們將酶反應過程（有時也稱酶過程）從發酵過程中分出去，單獨成為酶工程中的核心部分。 分類 以酶為催化劑的酶反應過程，可根據作用於底物的酶性質決定。以單一酶為催化劑的反應稱單酶反應；以兩個酶或兩個以上酶參與反應的過程稱多酶反應；或稱多酶串聯反應。從化學反應工程角度出發，可分為單（液）相催化反應以及多相催化反應，後者以液固相催化反應為主。游離酶的反應常屬前者，而固定化酶的反應則屬後者。 組成步驟 以工業生產為目的的酶過程可由以下五個步驟所組成： ①產生酶的微生物發酵過程。 ②胞內酶的微生物細胞破碎過程。可用機械研磨、高壓勻漿器進行破碎;也可用加入溶菌酶的方法處理,或用超聲波、反復凍融的物理方法。胞外酶則不需上述操作，直接將發酵液過濾除去菌體即可。 ③酶的分離純化過程。根據酶分子與其他蛋白質之間性質的差異，例如分子的大小、溶解度的不同，用鹽析法、有機溶媒沉澱法、電滲析法、離子交換層析和電泳法等技術，將酶進行分離純化。 ④為了提高酶的催化性能，將酶固定在載體上的固定化過程（見固定化酶）。 ⑤酶反應器的設計和酶反應控制。對於游離酶反應，通常採用分批攪拌槽反應器；對於固定化酶反應，則常用連續柱式反應器（見生物反應器）。 典型過程 有單酶反應和多酶反應。 ①單酶反應 用氨基醯化酶對醯化DL－氨基酸進行水解,析出為L-氨基酸和醯基-D-氨基酸是典型的單酶反應。 若採用液相催化反應，當間歇反應結束後，給產物的提取帶來困難。由於缺乏適當分離手段，酶使用一次就被棄掉，很不經濟。目前，工業上採用液固催化反應，即用固定化氨基醯化酶進行連續生產（見圖）。底物乙醯-DL-氨基酸溶液以一定流速進入酶反應柱，反應過程中對溫度、pH進行控制，經過濃縮後，利用溶解度不同進行分離得到產品L－氨基酸。醯化-D-氨基酸用化學方法進行消旋化反應後，作為基質循環使用。該法與用液態酶間歇式反應相比較，有操作穩定、分離簡便、收率高、成本低等優點。 ②多酶反應 以DL-α-氨基-ε-乙內醯胺為原料通過由L-α-氨基-ε-已內醯胺水解和α-氨基-ε-已內醯胺消旋酶共同固定的酶柱後，即可獲得最終產品L-氨基

C. 固定化酶一般採用什麼方法

固定化酶（immobilized enzyme）,酶本身還是溶於水的,只是是用物理的或化學的方法使酶與水不溶性大分子載體結合或把酶包埋在其中,使得酶在水中溶性凝膠或半透膜的微囊體從而導致流動性降低.酶固定化後一般穩定性增加,易從反應系統中分離,且易於控制,能反復多次使用.便於運輸和貯存,有利於自動化生產,但是活性降低,使用范圍減小,技術還有發展空間.固定化酶是近十餘年發展起來的酶應用技術,在工業生產、化學分析和醫葯等方面有誘人的應用前景.
具體方法
吸附法
利用各種吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上而使酶固定的方法.通常有物理吸附法和離子吸附法.
常用吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等.
採用吸附法固定酶,其操作簡便、條件溫和,不會引起酶變性或失活,且載體廉價易得,可反復使用.
載體結合法
最常用的是共價結合法,即酶蛋白的非必需基團通過共價鍵和載體形成不可逆的連接.在溫和的條件下能偶聯的蛋白質基團包括：氨基、羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、絲氨酸和蘇氨酸的羥基.參加和載體共價結合的基團,不能是酶表現活力所必需的基團.以中國首先採用的雙功能團試劑「對位-β-硫酸酯乙碸基苯胺」偶聯載體和酶為例,載體結合的步驟如下頁反應式.
此法曾先後用於3′-核糖核酸酶、5′-磷酸二酯酶和葡萄糖澱粉酶等的固定化.此外酶通過物理吸附或離子吸附於載體制備固定化酶也是常用的方法.
交聯法
依靠雙功能團試劑使酶分子之間發生交聯凝集成網狀結構,使之不溶於水從而形成固定化酶.常採用的雙功能團試劑有戊二醛、順丁烯二酸酐等.酶蛋白的游離氨基、酚基、咪唑基及巰基均可參與交聯反應.
包埋法
酶被裹在凝膠的細格子中或被半透性的聚合物膜包圍而成為格子型和微膠囊型兩種.包埋法制備固定化酶除包埋水溶性酶外還常包埋細胞,製成固定化細胞,例如可用明膠及戊二醛包埋具有青黴素醯化酶活力的菌體,可連續水解帤基青黴素,工業生產6-氨基青黴烷酸.
酶經過固定化後,比較能耐受溫度及pH的變化,最適pH往往稍有移位,對底物專一性沒有任何改變,實際使用效率提高幾十倍（如5′-磷酸二酯酶的工業應用）甚至幾百倍（如青黴素醯化酶的工業應用）.

D. 制備固定化酶的方法有哪些競爭性抑制劑有何特徵如何消除它對酶的抑製作用

1固定化酶的傳統制備方法
1.1吸附法
吸附法是利用物理吸附法，將酶固定在纖維素、瓊脂糖等多糖類或多孔玻璃、離子交換樹脂等載體上的固定方式。
顯著特點是：
工藝簡便及條件溫和，包括無機、有機高分子材料，
吸附過程可同時達到純化和固定化；
酶失活後可重新活化，
載體也可再生。
但要求載體的比表面積要求較大，有活潑的表面
1.2包埋法
包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子結構或微囊結構等多空載體中，而底物仍能滲入格子或微囊內與酶相接觸。這個方法比較簡便，酶分子僅僅是被包埋起來，生物活性被破壞的程度低，但此法對大分子底物不適用。
(1)網格型
將酶或包埋在凝膠細微網格中，製成一定形狀的固定化酶，稱為網格型包埋法。也稱為凝膠包埋法。
(2)微囊型
把酶包埋在由高分子聚合物製成的小球內，製成固定化酶。由於形成的酶小球直徑一般只有幾微米至幾百微米，所以也稱為微囊化法。
1.3結合法
酶蛋白分子上與不溶性固相支持物表面上通過離子鍵結合而使酶固定的方法，叫離子鍵結合法。其間形成化學共價鍵結合的固定化方法叫共價鍵結合法。共價鍵結合法結合力牢固，使用過程中不易發生酶的脫落，穩定性能好。
該法的缺點是載體的活化或固定化操作比較復雜，反應條件也比較強烈，所以往往需要嚴格控制條件才能獲得活力較高的固定化酶。
1.4交聯法
交聯法是用多功能試劑進行酶蛋白之間的交聯，使酶分子和多功能試劑之間形成共價鍵，得到三向的交聯網架結構，除了酶分子之間發生交聯外，還存在著一定的分子內交聯。多功能試劑制備固定化酶方法可分為：
(1)
單獨與酶作用；
(
2)
酶吸附在載體表面上再經受交聯；
(
3)
多功能團試劑與載體反應得到有功能團的載體，再連接酶。交聯劑的種類很多，最常用的是戊二醛，其他的還有異氰酸衍生物、雙偶氮二聯苯胺、N，N-乙烯馬來醯亞胺等。
交聯法的優點是酶與載體結合牢固，穩定性較高；缺點是有的方法固定化操作較復雜，進行化學修飾時易造成酶失活
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競爭性抑制劑與被抑制的酶的底物通常有結構上的相似性，能與底物競相爭奪酶分子上的結合位點，從而產生酶活性的可逆的抑製作用。與酶的活性中心相結合。與酶的結合是可逆的。
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增大底物濃度可以減弱競爭性抑制劑的影響。

E. 酶的固定化方法主要有哪些

包埋法化學結合法 物理吸附法

F. 固定化酶的制備方法

固定化酶的制備方法有物理法和化學法兩大類。
物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的優點在於酶不參加化學反應,整體結構保持不變,酶的催化活性得到很好保留。但是,由於包埋物或半透膜具有一定的空間或立體阻礙作用,因此對一些反應不適用。
化學法包括結合法、交聯法。結合法又分為離子結合法和共價結合法。是將酶通過化學鍵連接到天然的或合成的高分子載體上,使用偶聯劑通過酶表面的基團將酶交聯起來,而形成相對分子量更大、不溶性的固定化酶的方法.
其中吸附法和共價鍵法又可統稱為載體結合法。 吸附法
利用各種吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上而使酶固定的方法。通常有物理吸附法和離子吸附法。
常用吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。
採用吸附法固定酶，其操作簡便、條件溫和，不會引起酶變性或失活，且載體廉價易得，可反復使用。
載體結合法
最常用的是共價結合法，即酶蛋白的非必需基團通過共價鍵和載體形成不可逆的連接。在溫和的條件下能偶聯的蛋白質基團包括：氨基、羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、絲氨酸和蘇氨酸的羥基。參加和載體共價結合的基團，不能是酶表現活力所必需的基團。以中國首先採用的雙功能團試劑「對位-β-硫酸酯乙碸基苯胺」偶聯載體和酶為例，載體結合的步驟如下頁反應式。
此法曾先後用於3′-核糖核酸酶、5′-磷酸二酯酶和葡萄糖澱粉酶等的固定化。此外酶通過物理吸附或離子吸附於載體制備固定化酶也是常用的方法。
交聯法
依靠雙功能團試劑使酶分子之間發生交聯凝集成網狀結構，使之不溶於水從而形成固定化酶。常採用的雙功能團試劑有戊二醛、順丁烯二酸酐等。酶蛋白的游離氨基、酚基、咪唑基及巰基均可參與交聯反應。
包埋法
酶被裹在凝膠的細格子中或被半透性的聚合物膜包圍而成為格子型和微膠囊型兩種。包埋法制備固定化酶除包埋水溶性酶外還常包埋細胞，製成固定化細胞，例如可用明膠及戊二醛包埋具有青黴素醯化酶活力的菌體，可連續水解帤基青黴素，工業生產6-氨基青黴烷酸。
酶經過固定化後，比較能耐受溫度及pH的變化，最適pH往往稍有移位，對底物專一性沒有任何改變，實際使用效率提高幾十倍（如5′-磷酸二酯酶的工業應用）甚至幾百倍（如青黴素醯化酶的工業應用）。 特點 吸附 共價鏈接 包埋 膜限制 制備 簡單 難 難 簡單 費用 低 高 中等 高 結合力 易變 強 弱 強 損失 有 無 有 無 適用性 廣 有選擇性 廣 非常廣 運轉問題 高 低 高 高 基質效應 有 有 有 無 溶解度 無 無 有 有 抗微生物特性 無 無 有 有

G. 簡述酶的固定的方法及優點

答案b
點撥：酶工程的工作中心是酶的固定化，固定化酶的主要優點是：①穩定性高；②酶可反復使用；③產物純度高；④生產連續自動化；⑤生產設備小型化；⑥節約能源；⑦不污染環境。

H. 固定化酶的方法

固定化酶（immobilized enzyme），酶本身還是溶於水的，只是是用物理的或化學的方法使酶與水不溶性大分子載體結合或把酶包埋在其中，使得酶在水中溶性凝膠或半透膜的微囊體從而導致流動性降低。酶固定化後一般穩定性增加，易從反應系統中分離，且易於控制，能反復多次使用。便於運輸和貯存，有利於自動化生產，但是活性降低，使用范圍減小，技術還有發展空間。固定化酶是近十餘年發展起來的酶應用技術，在工業生產、化學分析和醫葯等方面有誘人的應用前景。

具體方法
吸附法
利用各種吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上而使酶固定的方法。通常有物理吸附法和離子吸附法。
常用吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。
採用吸附法固定酶，其操作簡便、條件溫和，不會引起酶變性或失活，且載體廉價易得，可反復使用。

載體結合法
最常用的是共價結合法，即酶蛋白的非必需基團通過共價鍵和載體形成不可逆的連接。在溫和的條件下能偶聯的蛋白質基團包括：氨基、羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、絲氨酸和蘇氨酸的羥基。參加和載體共價結合的基團，不能是酶表現活力所必需的基團。以中國首先採用的雙功能團試劑「對位-β-硫酸酯乙碸基苯胺」偶聯載體和酶為例，載體結合的步驟如下頁反應式。
此法曾先後用於3′-核糖核酸酶、5′-磷酸二酯酶和葡萄糖澱粉酶等的固定化。此外酶通過物理吸附或離子吸附於載體制備固定化酶也是常用的方法。

交聯法
依靠雙功能團試劑使酶分子之間發生交聯凝集成網狀結構，使之不溶於水從而形成固定化酶。常採用的雙功能團試劑有戊二醛、順丁烯二酸酐等。酶蛋白的游離氨基、酚基、咪唑基及巰基均可參與交聯反應。

包埋法
酶被裹在凝膠的細格子中或被半透性的聚合物膜包圍而成為格子型和微膠囊型兩種。包埋法制備固定化酶除包埋水溶性酶外還常包埋細胞，製成固定化細胞，例如可用明膠及戊二醛包埋具有青黴素醯化酶活力的菌體，可連續水解帤基青黴素，工業生產6-氨基青黴烷酸。
酶經過固定化後，比較能耐受溫度及pH的變化，最適pH往往稍有移位，對底物專一性沒有任何改變，實際使用效率提高幾十倍（如5′-磷酸二酯酶的工業應用）甚至幾百倍（如青黴素醯化酶的工業應用）。