03 第三节 固定化酶.ppt

第1页：第三章固定化酶 章节目录

第三章 固定化酶

• 第一节 概述
• 第二节 固定化酶的性质及其影响因素
• 第三节 固定化酶的制备
• 第四节 固定化细胞
• 第五节 固定化辅酶和原生质体
• 第六节 酶反应器和固定化酶（细胞）的应用

第2页：生物催化剂作用方式示意与固定化酶发展史

图6-1 生物催化剂作用方式示意：从细胞与酶两条主线出发，分为非生长／生长、可溶／固定化、悬浮／固定化、连续／间歇，再按吸附、包埋、交联、化学连接等方式形成固定化酶（酶液、凝胶吸附、膜、材料），并对应分批、半连续、连续等反应器操作模式。

本页另标示固定化酶的发展史与第一节概述，具体年代节点建议对照原图补充。

第3页：什么是固定化酶

什么是固定化酶？水溶性酶经固定化技术与水不溶性载体结合，转变为水不溶性酶，即固定化酶。

第4页：固定化酶的优缺点

第一节概述 二．固定化酶的优缺点

• 优点：可以多次使用；可以装塔连续反应；纯化简单；提高产物质量；应用范围广
• 缺点：首次投入成本高；大分子底物较困难

第5页：第一节结束

第一节结束，点击返回。

第6页：第二节目录 固定化酶的性质及其影响因素

第二节 固定化酶的性质及其影响因素

• 一．影响固定化酶性质的因素
• 二．固定化后酶性质的变化
• 三．评价固定化酶的指标

第7页：酶本身的变化对固定化酶的影响

一．影响固定化酶性质的因素

1．酶本身的变化

主要是由于活性中心的氨基酸残基、高级结构和电荷状态等发生了变化。

第8页：载体的影响与固定化方法的影响

2．载体的影响

• （1）分配效应
• （2）空间障碍效应
• （3）扩散限制效应

3．固定化方法的影响

第9页：固定化对酶活性的影响

二．固定化后酶性质的变化

1．固定化对酶活性的影响

酶活性下降，反应速度下降。原因：酶结构的变化、空间位阻。

第10页：固定化对酶稳定性的影响

2．固定化对酶稳定性的影响

• （1）操作稳定性提高
• （2）贮存稳定性比游离酶大多数提高
• （3）对热稳定性大多数升高，有些反而降低
• （4）对分解酶的稳定性提高
• （5）对变性剂的耐受力升高

第11页：固定化后酶稳定性提高的原因

固定化后酶稳定性提高的原因

• a. 固定化后酶分子与载体多点连接
• b. 酶活力的释放是缓慢的
• c. 抑制自降解，提高了酶稳定性

第12页：pH对酶活性的影响

3．pH的变化：pH对酶活性的影响

• （1）改变酶的空间构象
• （2）影响酶的催化基团的解离
• （3）影响酶的结合基团的解离
• （4）改变底物的解离状态，酶与底物不能结合或结合后不能生成产物

第13页：载体带负电荷对pH的影响与微环境

pH对固定化酶的影响

• 载体带负电荷，pH向碱性方向移动

微环境

指固定化酶附近的局部环境，而把主体溶液称为宏观环境。

第14页：载体带正电荷与产物性质对pH的影响

3．pH的变化（续）

• 载体带正电荷，pH向酸性方向移动
• 产物性质对体系pH的影响：催化反应的产物为酸性时，固定化酶的pH值比游离酶的pH值高；反之则低

第15页：最适温度与底物特异性变化

• 4．最适温度变化：一般与游离酶差不多，但有些会有较明显的变化
• 5．底物特异性变化：作用于低分子底物的酶特异性没有明显变化；既可作用于低分子底物又可作用于大分子底物的酶特异性往往会变化

第16页：米氏常数Km的变化

6．米氏常数Km的变化：Km值随载体性质变化。

• （1）载体与底物带相同电荷，Km′ > Km，固定化酶降低了酶的亲和力
• （2）载体与底物电荷相反，静电作用，Km′ < Km

第17页：酶活定义与酶比活

三．评价固定化酶的指标

酶活定义（IU）

在特定条件下，每一分钟催化一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活单位。

1 Kat = 1 mol/s = 60 mol/min = 60×10⁶ μmol/min = 6×10⁶ IU。

酶比活定义（游离）

每毫克酶蛋白或酶RNA（DNA）所具有的酶活力单位。

第18页：固定化酶的比活与操作半衰期

三．评价固定化酶的指标（续）

固定化酶的比活

每（克）干固定化酶所具有的酶活力单位；或以单位面积（cm²）的酶活力单位表示（酶膜、酶管、酶板）。

操作半衰期

衡量稳定性的指标。连续测活条件下固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间（t_1/2）。

第19页：偶联效率与相对酶活力

三．评价固定化酶的指标（续）

偶联效率

又称活力保留百分数。

相对酶活力

具有相同酶蛋白（或RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的比值，称为相对酶活力。

源文件该页第3、4项指标标题未提取到文字，具体名称建议对照原图补充。

第20页：固定化酶活力测定方法（一）

四 固定化酶的活力测定方法介绍

• 1. 振荡测定法
• 2. 酶柱测定法

第21页：固定化酶活力测定方法（二）

四 固定化酶的活力测定方法介绍（续）

3. 连续测定法

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。

第22页：第二节内容提要

第二节 固定化酶的性质及其影响因素 提要

• 影响固定化酶性质的因素：酶本身的变化、载体的影响
• 固定化酶的性质：固定化对酶活性的影响、对酶稳定性的影响、最适pH的变化、最适温度变化、底物特异性与游离酶不同、米氏常数Km的变化
• 评价固定化酶的指标：评价指标、活力测定方法

第23页：第二节结束

第二节结束，点击返回。

第24页：第三节目录 固定化酶的制备

第三节 固定化酶的制备

• 一．一般方法及特点
• 二．酶的固定化方法

第25页：固定化的四大类方法

一．一般方法及特点：关键在于选择适当的固定化方法和必要的载体以及稳定性研究、改进。

• 1．吸附法（包括电吸附法）
• 2．结合法（无机多孔材料）
• 3．交联法（双功能试剂）
• 4．包埋法（微胶囊法）

第26页：各类固定化方法的特点比较

各类固定化方法的特点比较

第27页：固定化方法的选择依据

2．选择方法依据

• （1）酶的性质
• （2）载体的性质
• （3）制备方法的选择

第28页：固定化后酶的考察项目

3．固定化后酶的考察项目

• （1）测定固定化酶的活力，以确定固定化过程的活力回收率
• （2）考察固定化酶稳定性
• （3）考察固定化酶最适反应条件

注：源文件第二、三项均编号为（2），此处按顺序调整为（2）（3）。

第29页：酶的固定化方法目录

二．酶的固定化方法

• （一）吸附法
• （二）结合法
• （三）交联法
• （四）包埋法（entrapping method）

第30页：吸附法与载体选择原则

（一）吸附法：物理吸附

利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上。

选择载体的原则

• （1）要有巨大的比表面积
• （2）要有活泼的表面
• （3）便于装柱进行连续反应

第31页：结合法的两种类型

（二）结合法

• 1 离子键结合法
• 2 共价键结合法

第32页：离子键结合法

1 离子键结合法

• 常用载体：DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶
• 使用注意：pH、离子强度、温度

源文件该页「概念」部分未提取到说明文字，建议对照原图补充。

第33页：共价键结合法

2 共价键结合法

可以形成共价键的基团

游离氨基、游离羧基、巯基、咪唑基、酚基、羟基、甲硫基、吲哚基、二硫键。

常用载体

天然高分子、人工合成的高聚物、无机载体。

第34页：共价键结合法的通式

共价键结合法制备固定化酶的「通式」

• 首先在载体上引进活泼基团（关键）
• 然后活化该活泼基团
• 最后此活泼基团再与酶分子上某一基团形成共价键

第35页：载体活化的五种方法

（4）载体活化的方法

• A．重氮法
• B．叠氮法
• C．烷基化反应法
• D．硅烷化法
• E．溴化氰法

第36页：重氮法反应示意

A．重氮法：反应示意式如下（本页主体为反应式示意图，具体基团与产物建议对照原图补充）。

第37页：重氮法的常用载体

A．重氮法（续）

• 目前国内用得较多的载体是对氨基苯磺酰乙基（ABSE）纤维素、琼脂糖、葡聚糖凝胶和琼脂等
• 该方法需要载体具有芳香族氨基

第38页：重氮法反应式及原理

A．重氮法：反应式及原理：本页主体为重氮化与偶联反应式，具体结构与副产物建议对照原图补充。

第39页：叠氮法制备固定化胰蛋白酶步骤

B 叠氮法：用羧甲基纤维素叠氮衍生物制备固定化胰蛋白酶，步骤如下

• ⑴ 酯化
• ⑵ 肼解
• ⑶ 叠氮化
• (4) 偶联

第40页：叠氮法的原理

B 叠氮法（原理）：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，生成叠氮化合物，最后与酶偶联。

注：源文件「羧机基」按化学术语修正为「羧基」。

第41页：烷基化反应法

C．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，形成含有卤素基团的活化载体。

第42页：多孔玻璃载体特点

D．硅烷化法：多孔玻璃特点

• ① 机械强度好，表面积大
• ② 耐有机溶剂和微生物破坏，载体可以再生，寿命长

第43页：硅烷化法的常用载体

D．硅烷化法：一般常用的载体：多孔玻璃、多孔陶瓷。

第44页：硅烷化法反应示意（一）

D．硅烷化法（图示一）：本页主体为载体硅烷化反应示意图，具体试剂与基团建议对照原图补充。

第45页：硅烷化法反应示意（二）

D．硅烷化法（图示二）：本页主体为硅烷化载体与酶偶联的反应示意，具体结构建议对照原图补充。

第46页：硅烷化法反应示意（三）

D．硅烷化法（图示三）：本页主体为硅烷化固定化反应的完整示意，具体步骤建议对照原图补充。

第47页：溴化氰法

E．溴化氰法

本方法主要用溴化氰（CNBr）活化多糖类物质，如纤维素、葡聚糖、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酶目前使用很广，特别用作亲和层析，有着良好的性能。

第48页：溴化氰法反应示意

E．溴化氰法（反应示意图）：本页主体为CNBr活化与偶联的反应式，具体中间体建议对照原图补充。

第49页：交联法

（三）交联法

借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，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。

第50页：交联法常用试剂

交联法常用试剂：戊二醛、异氰酸酯、N,N′-乙烯马来亚胺、双重氮联苯胺等。应用最广泛的是戊二醛，它的两个醛基都可以与酶或蛋白质的游离氨基形成席夫碱（Schiff base）。

注：源文件「shiff」按化学术语规范记为「Schiff」。

第51页：交联法的形式

交联法的形式（2种形式及双重固定法）

• 酶直接交联法
• 酶辅助蛋白交联
• 双重固定法：（1）吸附交联法（2）交联包埋法

第52页：酶直接交联法

酶直接交联法

在酶液中加入适量多功能试剂，使其形成不溶性衍生物。固定化依赖酶与试剂的浓度、溶液pH和离子强度、温度和反应时间之间的平衡。

第53页：酶辅助蛋白交联

酶辅助蛋白交联

为避免分子内交联和在交联过程中因化学修饰而引起酶失活，可使用第二个「载体」蛋白质（即辅助蛋白质，如白蛋白、明胶、血红蛋白等）来增加蛋白质浓度，使酶与惰性蛋白质共交联。

第54页：吸附交联法

（1）吸附交联法

先将酶吸附在硅胶、皂土、氧化铝、球状酚醛树脂或其他大孔型离子交换树脂上，再用戊二醛等双功能试剂交联。用此法所得固定化酶也可称为壳状固定化酶。

第55页：交联包埋法

（2）交联包埋法

把酶液和双功能试剂（戊二醛）凝结成颗粒很细的集合体，然后用高分子或多糖一类物质进行包埋成颗粒。这样避免颗粒太细的缺点，同时制得的固定化酶稳定性好。

第56页：包埋法的定义

（四）包埋法（entrapping method）

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包埋法。

第57页：包埋法的分类

（四）包埋法：包埋法分为网格型和微囊型。

• 1．网格型
• 2．微囊型

第58页：网格型包埋法

1．网格型（凝胶包埋法）

将酶或含酶菌体包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶，称为网格型包埋法，也称为凝胶包埋法。

第59页：微囊型包埋法

2．微囊型包埋法（微囊化法）

将酶包埋在各种高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。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，所以也称为微囊化法。

第60页：微囊化法的两种方法

微囊化法制备固定化酶有两种方法

• ① 界面沉淀法
• ② 界面聚合法

第61页：界面沉淀法

① 界面沉淀法

这是一种简单的物理法，它是利用某些高聚物在水相和有机相的界面上溶解度较低而形成的皮膜将酶包埋。

第62页：界面聚合法

② 界面聚合法

是用化学手段制备微囊的方法，利用油水界面上发生聚合反应形成聚合体而将酶包裹起来。

第63页：界面聚合法示意

② 界面聚合法（示意图）：本页主体为界面聚合成囊过程图示，具体单体与条件建议对照原图补充。

第64页：固定化酶方法研究热点

固定化酶方法研究热点

• 1 热处理法
• 2 结晶法
• 3 分散法

第65页：第三节内容提要

第三节提要

• 一般方法及特点
• 酶的固定化方法：吸附法、结合法、交联法、包埋法

第66页：第三节结束

第三节结束，点击返回。

第67页：第三章章目录（第四节前）

第三章 固定化酶

• 第一节 概述
• 第二节 固定化酶的性质及其影响因素
• 第三节 固定化酶的制备
• 第四节 固定化细胞
• 第五节 固定化辅酶和原生质体
• 第六节 酶反应器和固定化酶（细胞）的应用

第68页：微生物、植物和动物细胞特性比较

第四节 微生物、植物和动物细胞固定化：细胞特性比较

注：动物细胞「对剪切力敏感」一项源文件未提取到文字，此处留空待对照原图补充。

第69页：固定化细胞的特点

固定化细胞的特点

• 类型：微生物细胞、植物细胞、动物细胞
• 生理状态：死细胞（完整细胞、细胞碎片、细胞器）；活细胞（增殖细胞、静止细胞、完整细胞）
• 形状：颗粒状、块状、条状、薄膜状或不规则形状，最多使用颗粒状珠体
• 使用周期：理论上讲，固定化增殖细胞保持了细胞原有的全部活性，只要载体不解体、不污染就可以长期使用

第70页：固定化细胞的概念

固定化细胞

固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。该细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。

第71页：细胞固定化方法

细胞固定化方法

• 吸附法
• 包埋法

第72页：酶和细胞固定化示意图

酶和细胞固定化示意图：本页以图示方式对比酶与细胞的固定化方式，具体载体与结合形式建议对照原图补充。

第73页：吸附法固定细胞的机理

吸附法

它主要通过载体与细胞间的静电引力，即细胞表面与载体之间范德华作用力、离子键和氢键作用力，才使细胞固定在载体上的。

第74页：影响吸附法的主要因素

影响吸附法的主要因素

• （1）Z-电位：Z-电位能近似地代表表面电荷密度的大小
• （2）细胞的性质和细胞壁的组成：细胞壁的电荷性质
• （3）载体的性质：特别是玻璃、陶瓷等无机材料

第75页：包埋固定法

包埋固定法

包埋法是在细胞自身并不与凝胶基体发生化学键合的情况下将其包埋在半透性聚合物颗粒（或膜）内的一种固定化方法。包埋法的最大优点是能较好地保持细胞内多酶系统的活力，可像游离细胞那样进行产物的发酵生产。

第76页：包埋法分类与常用载体

包埋法分类

• 常用载体：琼脂、海藻酸钙、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺
• 常用凝胶包埋法

第77页：海藻酸钙包埋法举例

举例：海藻酸钙包埋法

基本原理是：称取一定量的海藻酸钠配成水溶液，经杀菌冷却后，与一定体积的细胞或孢子悬浮液混合均匀，然后用注射器或滴管将冷悬液滴入一定浓度的凝固浴中（常用CaCl₂溶液），形成球状固定化细胞。

第78页：改变载体溶液参数包埋细胞

通过改变载体溶液参数包埋细胞：改变载体溶液、操作温度、盐浓度、pH值和溶剂等参数时，亦可使其转变为凝胶状态，将细胞包埋其中。

第79页：光交联树脂包埋法

研究热点——光交联树脂包埋法

例：相对分子量为1000-3000的光交联聚氨酯预聚物等，加入1%左右的光敏剂，加水配成一定浓度，加热至50℃，然后与一定浓度的细胞悬浮液混合均匀，摊成一定厚度的薄层，用紫外照射3 min，就可制得。

第80页：固定化细胞的目的

固定化细胞的目的

• 微生物菌体：不需多次培养、扩大，从而缩短了发酵生产周期
• 植物细胞
• 动物细胞

源文件对植物细胞与动物细胞的目的未提取到说明文字，建议对照原图补充。

第81页：第四节固定化细胞提要

第四节固定化细胞提要

• 特点
• 方法
• 目的

第82页：第四节结束

第四节结束，点击返回。

第83页：第五节目录 固定化原生质体和辅酶

第五节 固定化原生质体和辅酶

• 一 原生质体的制备
• 二 固定化
• 三 举例
• 四 辅酶固定化

第84页：原生质体的制备

一 原生质体的制备：将对数生长期的细胞收集——悬浮在含有渗透压稳定剂的高渗缓冲液中——加入水解酶——分离——得到原生质体。

第85页：原生质体固定化的方法

二 原生质体固定化的方法：将原生质体制备好后，把离心收集到的原生质体重新悬浮在含有渗透压稳定剂的缓冲液中，配成一定浓度的原生质体悬浮液，然后采用包埋法制成固定化原生质体。

第86页：辅酶固定化的原因

四 辅酶固定化：1 原因

• 有机辅因子中具有某些特殊的化学基团，参与酶的催化反应
• 有机辅因子在使用过程中要流失，并且不能自行再生
• 有机辅因子价格昂贵

——工业上应用全酶的关键是有机辅因子的保留和再生。

第87页：辅酶固定的方法与传递障碍

辅酶固定化的方法

• 2 固定化方法与酶相似，一般采用溴化氰法、碳二亚胺法以及重氮偶联法等共价偶联，或将其进行适当的化学修饰后固定在超滤器中
• 3 辅酶固定化必须解决辅酶在多个酶之间传递的障碍

第88页：辅酶的固定化示意（一）

辅酶的固定化（图示一）：本页主体为辅酶固定化示意，具体载体与偶联基团建议对照原图补充。

第89页：辅酶的固定化示意（二）

辅酶的固定化（图示二）：本页主体为辅酶固定化示意，具体修饰方式建议对照原图补充。

第90页：辅酶固定化的形式

辅酶固定化的形式：本页主体为形式归纳图示，具体分类建议对照原图补充。

第91页：第五节内容提要

第五节 固定化原生质体和辅酶的固定化

• 原生质体：制备、固定化要点
• 辅酶固定化：原因、方法、形式

第92页：第五节结束

第五节结束，点击返回。

第93页：第六节目录 酶反应器和固定化酶的应用

第六节 酶反应器和固定化酶（细胞）的应用

• 酶反应器介绍
• 反应器选择的依据
• 反应器和酶稳定性
• 固定化酶和细胞的应用：工农业生产、医药、分析化学、酶电极、亲和色谱、环境保护、能源开发、基础理论研究

第94页：生物催化反应器工程

生物催化反应器工程

• 通过反应器型式、操作方式的改变能否使生物催化反应效率最大化？
• 将反应与传质紧密相关

第95页：酶反应器的六种类型

一．酶反应器

• 1．分批搅拌反应器
• 2．连续流搅拌桶反应器
• 3．连续搅拌桶-超滤反应器
• 4．填充床反应器
• 5．循环反应器
• 6．流化床反应器

第96页：分批搅拌反应器

1．分批搅拌反应器

反应器结构简单，不需要特殊装置，适于小规模试验。

第97页：连续流搅拌桶反应器

2．连续流搅拌桶反应器（连续搅拌釜式反应器）：本页主体为反应器结构示意图，具体流型建议对照原图补充。

第98页：连续搅拌桶-超滤反应器

3．连续搅拌桶-超滤反应器：酶循环。本页主体为反应器与超滤耦合示意，具体流程建议对照原图补充。

第99页：填充床反应器

4．填充床反应器（含旋转填充床）：本页主体为反应器结构示意图，具体流向与装填方式建议对照原图补充。

第100页：循环反应器

5．循环反应器（高效内循环生物反应器 HCR）：本页主体为反应器结构示意图，循环路径建议对照原图补充。

第101页：流化床反应器

6．流化床反应器

与连续流搅拌桶式反应器类似，是让适量的颗粒状酶悬浮于反应床中，不用搅拌器，而是底物向上流过固定酶床，因此流速要适当控制。

第102页：反应器选择的依据

反应器选择

• 酶的形式
• 底物的物理性质
• 酶反应动力学
• 酶的稳定性
• 操作要求、应用和可塑性成本

第103页：反应器中酶催化活性损失的原因

反应器和酶的稳定性：反应器中酶催化活性损失的原因

• 酶本身失效
• 酶从载体上脱落
• 载体肢解
• 扩散限制效应

第104页：生物催化反应-分离耦合反应器

生物催化反应－分离耦合反应器：头孢克洛（cefaclor）酶法合成的原位产物去除装置图，含(1)络合反应器、(2)酶反应反应器、(3)蠕动泵、(4)烧结玻璃（G2）、(5)机械搅拌器。

第105页：头孢克罗合成的原位产物分离

反应－分离耦合反应器成功实现产物在线分离：青霉素酰化酶生物催化合成头孢克罗。

第106页：头孢克罗半连续制备的文献

产物在线分离策略实现头孢克罗半连续制备，相关文献：

• Journal of Molecular Catalysis, 17(2): 81-87, 2003
• Biotechnology Letters, 2003, 25(14): 1195-1198
• J. Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2003, 26(1-2): 99-104
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2004, 79: 480-485

第107页：减压式反应器用于易挥发产物去除

减压式反应器用于生物催化反应中易挥发产物的在线去除。Wei Dongzhi*, Yu ying, Biocatalysis and Biotransformation, 2003, 21(3): 135-139。

第108页：油酸乙基葡萄糖苷酯的合成对比

生物催化合成油酸乙基葡萄糖苷酯：减压式反应器与常规反应器对比（本页主体为对比图示，具体转化率与条件建议对照原图补充）。

第109页：固定化酶（细胞）的七大应用

二．固定化酶（细胞）的应用

• 1. 固定化酶（细胞）在工农业生产上的应用
• 2．固定化酶在医药治疗上的应用
• 3．固定化酶在分析化学中应用
• 4．固定化酶和亲和色谱
• 5．固定化酶与环境保护
• 6．新能源开发中的应用
• 7．固定化酶在基础理论研究中应用

第110页：固定化酶在工农业生产上的应用

1．固定化酶（细胞）在工农业生产上的应用

• 葡萄糖异构酶——世界上生产规模最大的一种固定化酶
• 利用固定化乳糖酶可以连续生产低乳糖奶
• 固定化酵母细胞等微生物可用于生产各种酒类
• 热点：固定化原生质体的应用

第111页：固定化青霉素酰化酶的应用

2．固定化酶在医药治疗上的应用 例1：固定化青霉素酰化酶，只要改变pH值等条件，就可以生成不同的产物。

第112页：青霉素酰化酶合成头孢菌素（7-ACA）

青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素：7-ACA as nucleus（7-ACA为母核）。本页主体为合成路线图，具体底物与产物建议对照原图补充。

第113页：头孢菌素合成（ACCA与ADCA母核）

青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素：7-ACCA or 7-ADCA as nucleus（7-ACCA或7-ADCA为母核）。本页主体为合成路线图，具体底物与产物建议对照原图补充。

第114页：酶促合成头孢类抗生素的难点

酶促合成头孢类抗生素

• 可逆反应（Reversible reaction）
• 底物或产物被生物催化剂水解（Hydrolysis of substrate or product by biocatalyst）
• 产物与反应物分离困难（Difficulty of separation of product from reactants）

涉及酶类：酯酶（Esterase）、水解酶（Hydrolase）、合成酶（Synthetase）。

第115页：固定化酶制造人工肾

固定化酶在医药治疗上的应用 例2：制造人工肾：利用固定化脲酶透析液和活性炭一起制成的体外循环装置，大大提高了疗效。

第116页：固定化酶在分析化学中的应用

3．固定化酶在分析化学中应用

酶柱和酶管可与分光光度计、荧光计或电量计结合，形成酶电极，进行某些物质的自动分析。

第117页：酶电极的特点与测定范围

酶电极

• 特点：快速、方便、灵敏、精确
• 范围：糖类、抗生素、氨基酸、甾体化合物、有机酸、脂类、醇类、胺类以及尿素、尿酸、硝酸、磷酸等
• 要求：酶必须有较强的专一性，并且要有一定的纯度

注：源文件「脂粉」按常用表述修正为「脂类」。

第118页：微生物传感器的研究方向

研究新方向——微生物传感器

• 呼吸活性测定型
• 电极活性测定型的微生物传感器

第119页：酶电极结构图（图片缺失）

酶电极：源文件注明「酶电极无法显示该图片」，本页图示缺失，酶电极的构造与响应信号建议对照原课件补充。

第120页：固定化酶和亲和色谱

4．固定化酶和亲和色谱

• 亲和技术的基础：是生物活性化合物生物特异信息的综合
• 利用了生命现象中生物分子间特有的高亲和力、高专一性、可逆结合而设计的纯化方法
• 是唯一能够体现待分离物质间生物学功能差异的分离方法

第121页：固定化酶与环境保护

5．固定化酶与环境保护

• 一：环境监测
• 二：污染物处理

第122页：固定化酶在新能源开发中的应用

6．新能源开发中的应用

• H₂是重要的能源物质，虽然有许多微生物可以产生H₂，但产氢系统不稳定；有人利用固定化丁酸梭菌连续产氢，稳定性比天然细胞好
• 将植物的叶绿体中的铁氧还原蛋白氧化酶系统用胶原膜包被，可用于水的光介产生氢气和氧气

第123页：固定化酶在基础理论研究中的应用

7．固定化酶在基础理论研究中应用

• 阐明酶反应机理
• 揭示酶原激活机理

第124页：酶亚基性质的研究

酶亚基性质的研究：利用固定化酶研究酶亚基的组成与性质（本页主体为研究示意，具体内容建议对照原图补充）。

第125页：固定化酶柱用于DNA序列分析

研究蛋白质-核酸分子结构：连续的固定化酶柱进行DNA序列分析

• 原理：测定DNA聚合时，以掺入dNTP同时释放的焦磷酸判断是否发生了聚合反应，进而确定掺入的是哪种核苷酸，从而推导出序列
• 该系统由连续的6个固定化酶柱组成：焦磷酸酶、DNA聚合酶、甘油激酶、己糖激酶、ATP磷酸化酶、荧光酶柱

第126页：第六节内容小结

第六节结束

• 酶反应器：分批搅拌反应器、连续流搅拌桶反应器、连续搅拌桶-超滤反应器、填充床反应器、循环反应器、流化床反应器
• 应用：工农业生产上的应用、医药治疗上的应用（青霉素酰化酶、制造人工肾）、分析化学中应用（酶电极）、亲和色谱、环境保护、新能源开发中、基础理论研究

第127页：第六节结束

第六节结束，点击返回。