《生物化学技术10固定化的酶与微生物》课件.ppt

（二）活力曲线与最适pH值 固定化酶(或微生物)的活力曲线与最适pH值的变化： 酶(或微生物)固定化后，其活力曲线和最适pH值，一般会发生偏移 活力曲线和最适pH值偏移的原因： ①酶固定化后，部分氨基酸侧链和酶分子的净电荷发生了改变，随之酶活性基团的解离值(pK)也改变；而酶的活性与其解离状态相关； ②由于载体的理化性质受到影响，致使固定化酶颗粒扩散层内外的[H+]浓度产生差异，其中多阴离子衍生物载体带负电荷，最适pH值向碱侧偏移，而多阳离子衍生物载体带正电荷，最适pH值则向酸侧偏移 ； ③酶反应产物导致固定化酶颗粒内带电微环境的改变（在大多数情况下，固定化酶的活力曲线要比游离酶陡峭） ②的解释： 在固定化酶反应体系中，酶颗粒周围存在一个极薄的扩散层，带电的载体使固定化酶微环境中的带电状态不同与外环境。带负电荷的载体会使料液中H+局部集中于扩散层，使固定化酶微环境的PH值低于外侧料液的PH值；为了抵消这种影响，需提高料液的PH值，才能使固定化酶达到最大的催化速度；所以，带负电荷的载体通常使固定化酶的最适PH值向碱侧偏移，而带正电荷的载体则通常使固定化酶的最适PH值向酸侧偏移 活力曲线和最适pH值偏移的表现 综上情况可以看出，酶(或微生物)经固定化后，其活力曲线和最适pH的变化是有一定规律的。因此，当酶的最适pH与其所处的环境pH不相同时，可通过选择适当的载体进行固定，以改变其最适p值，使之与环境相一致，从而使固定化酶活力达到最大。 特点： ①固定化酶的稳定性一般都优于游离酶但是，也有的酶在固定化后，稳定性降低了。 ②固定化微生物的稳定性，基本上与固定化酶相近。 固定化酶稳定性提高的原因可能是： 带电荷载体与酶分子之间产生了静电作用，对酶的特定空间构象起到稳定作用 蛋白水解酶在固定化后避免了酶自身的消化现象发生 固定化以后，由于空间位阻，降低了变性剂、解离剂、有机溶剂等对酶的进攻破坏 作用 （三）稳定性 （四）米氏常数 ●米氏常数（K m ）是酶的一个特征性常数，每一种酶都有一定的K m 值，其倒数1/ K m 称为亲和常数，用来表示酶与底物的亲和力；而固定化酶的K m 值和最大反应速度（Vm ）常因酶蛋白结构的变化和载体带电荷的影响而变化。 此外，随着反应体系离子强度的增大，或者载体粒度的增大，米氏常数也会增大。一般，载体的颗粒越小，固定化酶越接近游离状态的酶，米氏常数就越接近。 ●固定化酶的最大反应速度与游离酶相比，要依具体情况而定。大多数酶经固定化以后， Vm 变化不大，但也有由于固定化方法不同而有差异的。如：以多孔玻璃为载体共价结合的转化酶，其Vm 与游离酶相同；但用PEAE凝胶包埋的转化酶，其Vm却只 相当于游离酶的1/10。 （五）其 他 1、PH值的影响：酶用带负电荷的载体固定时，在偏酸性环境条件下可增加固定化酶的稳定性；相反，酶用带负电荷的载体固定时，在偏碱性环境条件下可增加固定化酶的稳定性 2、酶固定化以后，抗氧化能力增强 3、固定化微生物，如含精氨酸脱亚胺酶的恶臭假单包菌，用PEAE凝胶包埋后，由于细胞膜结构发生改变，导致起对底物（S）和产物（P）的选择性丧失，从而提高了固定化微生物的相对活力 六、应用 固定化酶(或微生物)比游离酶(或自然微生物)不但稳定性好，而且与底物和产物更容易分开，所以在工业、医学、药学和生化分析等方面的应用发展较快 （一）工业方面应用 由于酶固定化以后，既稳定，又容易与S和P分离，并且可以重复使用；所以固定化酶在工业上的应用既经济又实用 例1、L-氨基酸的生产是利用固定化氨基酰化酶反应进行的 生产步骤： 先将氨基酰化酶吸附于DEAE-交联葡聚糖A-25，制成固定化酶反应柱，在柱中通入DL-氨基酸的N-酰化衍生物，然后采用溶解度法把L-氨基酸和酰化-D-氨基酸分开 （这样就得到了光学纯度好，回首率高的DL-氨基酸） 例2、利用固定化多酶反应柱生产3-磷酸甘油醛 多酶反应柱，从上到下依次分别为用聚丙烯酰胺凝胶包埋的己糖激酶、磷酸己糖异构酶、6-磷酸果糖激酶-1、醛缩酶（裂解酶）。当向反应柱注入一定比例的G、ATP、Mg 2+混合时，这些底物原料流经反应柱时，依次被己糖激酶、磷酸己糖异构酶、6-磷酸果糖激酶-1和醛缩酶催化反应，生成3-磷酸甘油醛 （二）医学方面 固定化酶在医学方面的应用，目前正在积极的研究和开发。其中用包埋法制备的固定化酶，在治疗酶缺乏症和代谢异常症等疾病时，有很好的发展前景。 例1 在小白鼠腹腔内，分别注射生理盐水、游离的和固定化的天冬