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酶固定化为什么用阴离子交换剂

发布时间:2022-02-21 11:43:55

Ⅰ 把酶固定化有什么好处和用处固定酶的方法有那些

酶工程的实现,体现在酶的半衰期的延长和酶活的稳定性。采用固定化可以显著提高这两个指标,固定化酶所用载体是比较多的,比如树脂等。 是指利用酶催化剂所具有的特异催化功能,借助工艺学手段和生物反应器装置来生产所需的生物化工产品的过程,与发酵过程相比,它采用了反应专一性的酶为催化剂,无副产品,过程精制和产物分离纯化较方便。在生物反应器及操作方式上有较大的选择余地,除分批釜式反应外,可考虑用膜式反应器进行连续操作。在应用固定化酶为催化剂时,更可采用各种固定床和流化床的连续操作反应器。 沿革 古代人类虽不知道酶的存在,但是自古以来就知道利用植物和微生物的酶来催化反应生产各种食品。如利用麦芽中的麦芽糖酶来制备饴糖,利用酒药中的微生物产生的淀粉酶和酒化酶来生产酒酿、黄酒和白酒等。随着科学技术的发展,人们认识到,虽然酶是活细胞产生的,但是许多酶可以单独分离得到,在分离的状态下,酶仍然能继续它的生物催化作用。20世纪40年代,以生产抗生素为代表的深层液体通气纯种培养技术获得成功,从生产技术方面为酶制剂工业的形成创造了条件。以后,酶的生产、分离、精制,酶在游离状态下的利用,固定化酶的制备和利用,酶反应器的应用等技术的发展,导致70年代初人们将酶反应过程(有时也称酶过程)从发酵过程中分出去,单独成为酶工程中的核心部分。 分类 以酶为催化剂的酶反应过程,可根据作用于底物的酶性质决定。以单一酶为催化剂的反应称单酶反应;以两个酶或两个以上酶参与反应的过程称多酶反应;或称多酶串联反应。从化学反应工程角度出发,可分为单(液)相催化反应以及多相催化反应,后者以液固相催化反应为主。游离酶的反应常属前者,而固定化酶的反应则属后者。 组成步骤 以工业生产为目的的酶过程可由以下五个步骤所组成: ①产生酶的微生物发酵过程。 ②胞内酶的微生物细胞破碎过程。可用机械研磨、高压匀浆器进行破碎;也可用加入溶菌酶的方法处理,或用超声波、反复冻融的物理方法。胞外酶则不需上述操作,直接将发酵液过滤除去菌体即可。 ③酶的分离纯化过程。根据酶分子与其他蛋白质之间性质的差异,例如分子的大小、溶解度的不同,用盐析法、有机溶媒沉淀法、电渗析法、离子交换层析和电泳法等技术,将酶进行分离纯化。 ④为了提高酶的催化性能,将酶固定在载体上的固定化过程(见固定化酶)。 ⑤酶反应器的设计和酶反应控制。对于游离酶反应,通常采用分批搅拌槽反应器;对于固定化酶反应,则常用连续柱式反应器(见生物反应器)。 典型过程 有单酶反应和多酶反应。 ①单酶反应 用氨基酰化酶对酰化DL-氨基酸进行水解,析出为L-氨基酸和酰基-D-氨基酸是典型的单酶反应。 若采用液相催化反应,当间歇反应结束后,给产物的提取带来困难。由于缺乏适当分离手段,酶使用一次就被弃掉,很不经济。目前,工业上采用液固催化反应,即用固定化氨基酰化酶进行连续生产(见图)。底物乙酰-DL-氨基酸溶液以一定流速进入酶反应柱,反应过程中对温度、pH进行控制,经过浓缩后,利用溶解度不同进行分离得到产品L-氨基酸。酰化-D-氨基酸用化学方法进行消旋化反应后,作为基质循环使用。该法与用液态酶间歇式反应相比较,有操作稳定、分离简便、收率高、成本低等优点。 ②多酶反应 以DL-α-氨基-ε-乙内酰胺为原料通过由L-α-氨基-ε-已内酰胺水解和α-氨基-ε-已内酰胺消旋酶共同固定的酶柱后,即可获得最终产品L-氨基

Ⅱ 离子交换层析中,为什么用氯离子洗脱阴离子

离子交换层析中,为什么用氯离子洗脱阴离子
阴离子交换柱的填料是正电填专料,在低盐条件下可以属通过电荷相互作用吸附样品中的阴离子和负电荷物质(如DNA).这些带负电的物质由于其带电量不同,分子大小不同,因而与正电填料之间的结合力也就不同.用梯度的氯离子(一般用氯化钠梯度,例如从100mM氯化钠线性梯度升高到1M氯化钠)洗脱挂柱样品时,氯离子会和结合上的物质竞争结合正电填料,伴随着氯离子浓度的不断升高,氯离子的竞争作用越来越强,与填料结合的物质会按照亲和力从弱到强依次洗脱下来,形成独立的洗脱峰,从而将这些物质分开.
阳离子交换柱与之正好相反,柱子填料为负电荷,用钠离子洗脱结合的正电物质.

Ⅲ 为什么需要酶的固定化

是指经过一定改造后被限制在一定的空间内,能模拟体内酶的作用方式,并可反复连续地进行有效催化反应的酶。固定化酶又称固相酶。在理论研究上,固定化酶可以作为探讨酶在体内作用的模型;在实际使用中,可使生产工艺自动化和连续化,提高酶的使用效率。
制备方法 固定化技术是通过化学或物理等手段将酶分子束缚起来供重复使用的技术。大致可分为载体结合法、交联法和包埋法等。
载体结合法 将酶结合到非水溶性的载体上。一般来讲,载体的亲水性基团越多,表面积越大,单位载体结合的酶量也越大。最常用的是共价结合法,此外还有离子结合法、物理吸附法。
①共价结合法是将酶蛋白分子上官能团和载体上的反应基团通过化学价键形成不可逆的连接的方法。在温和的条件下能偶联的酶蛋白基团包括有氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的羟基等。常用的载体包括天然高分子(纤维素、琼脂糖、葡萄糖凝胶、胶原及其衍生物),合成高分子(聚酰胺、聚丙烯酰胺、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物等)和无机支持物(多孔玻璃、金属氧化物等)。共价结合法制备的固定化酶,酶和载体的连接键结合牢固,使用寿命长,但制备过程中酶直接参与化学反应,常常引起酶蛋白质的结构发生变化,导致酶活力的下降,往往需要严格控制操作条件才能获得活力较高的固定化酶。
②离子结合法通过离子效应将酶固定到具有离子交换基团的非水溶性载体上的一种方法。能引起离子结合的载体,除具有离子交换基团的多糖类外,象离子交换树脂(见离子交换剂)那样的合成高分子衍生物也可用作载体。离子结合法与共价结合法比较,操作简便,处理条件温和,可以得到较多高活性的固定化酶。但载体和酶的结合力不够牢固,易受缓冲液种类和pH的影响。
③物理吸附法将酶吸附到不溶于水的载体上而使酶固定化的方法。常使用的载体有活性炭、氧化铝、高岭土、硅胶、多孔玻璃、羟基磷灰石等。物理吸附法操作简便、费用较省,可供选择的载体类型多,有的可以再生。但酶与载体的相互作用较弱,被吸附的酶容易从载体上脱落,酶的非专一性吸附会引起酶的部分或全部失去。
交联法 利用双官能团或多官能团试剂与酶之间发生分子交联来把酶固定化的方法。常用的试剂有戊二醛、亚乙基二异氰酸酯、双重氮联苯胺和乙烯- 马来酸酐共聚物等。参与此反应的酶蛋白中的官能团有N末端的 α- 氨基、赖氨酸的 ε-氨基、酪氨酸的酚基和半胱氨酸的巯基等。交联法反应比较激烈,固定化酶的活力,在多数情况下都较脆弱。
包埋法 将酶包裹于凝胶网格或聚合物的半透膜微中,使酶固定化。所用的凝胶有琼脂、海藻酸盐以及聚丙烯酰胺凝胶等;用于制备微囊的材料有聚酰胺、聚脲、聚酯等。将酶包埋在聚合物内是一种反应条件温和,很少改变酶蛋白结构的固定化方法,此法对大多数酶、粗酶制剂、甚至完整的微生物细胞都适用。但此法较适合于小分子底物和产物的反应,因为在凝胶网格和微囊中存在有分子扩散效应。加大凝胶网格,有利于分子扩散,但使凝胶的机械强度降低。
应用 酶经过固定化后,比较能耐受温度及pH值的变化,可制成机械性能好的颗粒装成酶柱用于连续生产(或在反应器中进行批式搅拌反应),也可以制成酶膜、酶管等多种形式的酶反应器。随着固定化酶技术的发展,许多工业生物反应过程已相继问世。固定化酶作为现代生物技术的一个新的领域,发展很快。目前在工业上应用的数量并不多,这是因为在多数情况下酶的价格昂贵,一般酶活力的回收率不高,辅酶的再生较困难。所以,固定化酶作为生物催化剂主要用于生产精细的特殊化学品、药品,在食品工业中由于生物催化剂较化学催化剂安全,也将得到广泛使用。同时,固定化酶用于各种疾病的诊断、治疗及人工脏器;用作化学分析的酶电极;固定化酶用作燃料电池;固定化酶用作亲和层析手段,分离和提纯酶的底物、辅酶、抑制剂及抗体等,显示出广阔的前景。
此外,固定化细胞是在固定化酶基础上发展起来的,它不但省去了酶的提取工艺,而且使许多生化物质的生产,特别是需要多酶的发酵法生产改变成菌体中复合酶系的连续化反应。如果被固定的微生物细胞是仍处于生存状态的活细胞,则供给一定营养后,细胞将继续生长繁殖。这种固定化微生物活细胞技术的发展,是工业发酵的新方向。

Ⅳ 固定酶那里,如果反应物的大分子为什么要用固定化酶,给解释者必采纳

酶固定,提高大分子与酶均等结合的机会,提高催化效率。也便于酶的回收重复利用

Ⅳ 为什么要对酶和细胞进行固定化

细胞固定化是用于获得细胞的酶和代谢产物的一种方法,起源于20世纪70年代,是在固定化酶的基础上发展起来的新技术。由于固定化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢,所以又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。

Ⅵ 为什么要进行酶的固定化方法有哪些各有何优缺点

用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物,便于与反应物分离,并能可重复使用。提高生成物的质量。

与自然酶相比,固定化酶和固定化细胞具有明显的优点(也就是为什么要进行酶的固定化): 一、可以做成各种形状如颗粒状、管状、膜状,装在反应槽中便于取出,便于连续、反复使用。
二、稳定性提高,不易失去活性,使用寿命延长。
三、便于自动化操作,实现用电脑控制的连续生产。
方法:物理方法包括物理吸附法、包埋法等。化学法包括结合法、交联法。
各种方法优缺点
1·吸附法 :利用各种吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定的方法。 常用吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。 采用吸附法固定酶,其操作简便、条件温和,不会引起酶边形或失活,且载体廉价易得,可反复使用。
2·包埋法 酶被裹在凝胶的细格子中或被半透性的聚合物膜包围而成为格子型和微胶囊型两种。优点酶包埋在聚合物中不易漏出;操作条件温和、对外界环境的缓冲作用大,可防止酶体的机械损伤,易于再生,产物分离提取容易。3·共价结合法(属化学法中的结合法)即酶蛋白的非必需基团通过共价键和载体形成不可逆的连接。共价结合法酶与载体之间结合紧密,不易脱落,稳定性好,但反应条件激烈,操作复杂,控制条件苛刻,活力损失较大
4·交联法 依靠双功能团试剂使酶分子之间发生交联凝集成网状结构,使之不溶于水从而形成固定化酶,此法制备的细胞与载体结合紧密,但制备麻烦,活力损失较大

Ⅶ 酶固定化的本质特征是什么酶的固定化有什么意义

固定化酶(immobilized enzyme)是20世纪60年代发展起来的一种新技术。所谓固定化酶,是指在一定的空间范围内起催化作用,并能反复和连续使用的酶。通常酶催化反应都是在水溶液中进行的,而固定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理,使之成为不溶于水的,但仍具有酶活性的状态。

Ⅷ 为什么酶更适合采用化学结合或物理吸附法固定化,而细胞多采用包埋法固定化

A、酶分子较小,容易从包埋材料中漏出,因此酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化,细胞多采用包埋法固定化,A错误;
B、与固定化酶技术相比,固定化细胞固定的是多酶系统(或一系列酶、多种酶),B正确;
C、固定化酶的优点是既能与反应物接触,又能与产物分离,还可以重复利用,C错误;
D、固定化细胞的缺点是反应物不易与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降,D错误.
故选:B.

Ⅸ 纯化链霉素为什么用离子交换

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