退出
Enzyme Engineering
酶工程
退出
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
退出
第四节 微生物、植物和动物细胞固定化
? 细胞特性比较
细胞种类 植物细胞 微生物细胞 动物细胞
细胞大小 /um 20-300 1-10 10-100
倍增时间 /h >12 0.3-6 >15
营养要求 简单 简单 复杂
光照要求 大多数要光照 不要求 不要求
对剪切力 敏感 大多数不敏感 敏感
主要产物 色素、药物、香 精、酶等
醇、有机酸、氨基
酸、抗生素、核
苷酸、酶
疫苗、激素,
抗体、酶
退出
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。
退出
概念,
? 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。
退出
细胞固定化方法
? 吸附法
? 包埋法
退出
酶和细胞固定化示意图
退出
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。
退出
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
退出
包埋固定法
? 包理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的保持细胞内多
酶系统的活力，可象游离细胞那样进行产物的发酵生产。
退出
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
退出
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
退出
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。
退出
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 3min，就可制得
退出
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
退出
第四节固定化细胞提要
? 特点
? 方法
? 目的
退出
第四节结束
? 点击返回
退出
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
退出
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
退出
二 原生质体固定化的方法
? 将原生质替制备好后，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。
退出
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
退出
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。
退出
辅酶的固定化
退出
辅酶的固定化
退出
辅酶固定化的形式,
退出
第五节 固定化原生质体和辅酶的固定化
? 原生质体
? 辅酶固定化
方法
固定化要点
原因
方法
形式
退出
第五节结束
? 点击返回
退出
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、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 ）
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
退出
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
退出
1,分批搅拌反应器
? 反应器结构简单，不需要特殊装置，适与小
规模试验
退出
2,连续流搅拌桶反应器
? 连续搅拌釜式反应器
退出
3,连续搅拌桶 -超滤反应器
酶循环
退出
4,填充床反应器
? 旋转填充床
退出
5,循环反应器
? 高效内循环生物反应器（ HCR）
退出
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。
退出
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
退出
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
退出
生物催化反应－分离耦合反应器
Diagram of the enzymatic synthesis of cefaclor with in
situ product removal,(1) Complexation reactor,(2)
enzymatic reaction reactor,(3) peristaltic pump,(4)
sintered-glass (G2),(5) mechanical stirrer,
退出
反应－分离耦合反应器成功实现产物在线分
离
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10 12
T i m e ( h )
C
o
n
c
e
n
t
r
a
t
i
o
n
(
m
m
o
l
d
m
-
3
)
7 A C C A w i t h o u t I S P R
c e f a c l o r w i t h o u t I S P R
7 - A C C A w i t h I S P R
c e f a c l o r w i t h I S P R
青霉素酰化酶生物催化合成头孢克罗
退出
产物在线分离策略实现头孢克罗半连续制备
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60
T i m e ( h )
7
-
A
C
C
A
(
m
M
)
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,
退出
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,
生物催化合成油酸乙基葡萄糖苷酯
减压式反应器用
常规反应器用
退出
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
退出
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
退出
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。
退出
青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素
O
H
2
N
R
2
R
1
N H
2
N
S
O
O O H
N
R
1
N H
2
N
S
O
O
O O H
H
1, D - ( - ) - P G A ( R
1
= H,R
2
= N H
2
)
2, D - ( - ) - P G M ( R
I
= H,R
2
= O M e )
3, D - ( - ) - H P G A ( R
1
= O H,R
2
= N H
2
)
4, D - ( - ) - H P G M ( R
1
= H,R
2
= O M e
H
2
O
P e n i c i l l i n G a c y l a s e+
A m p i c i l l i n ( R
I
= H )
A m o x i c i l l i n ( R
1
= O H )
7-ACA as nucleus
退出
青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素
R
2
R
1
N H
2
N
S
N
N
S
R
3R 1
O O
O
O
O
O
H
2
N N H 2
O H
R
3
H
O H
+
P e n i c i l l i n G a c y l a s e
H
2
O
7 - A C C A ( R
3
= C l )
7 - A D C A ( R
3
= M e )
C e f a c l o r ( R
1
= H,R
3
= C l )
C e p h a l e x i n ( R
1
= H,R
3
= M e )
C e f a d r o x i l ( R
1
= O H,R
3
= M e )
7-ACCA or 7-ADCA as nucleus
退出
酶促合成头孢类抗生素
? -- Reversible reaction
? -- Hydrolysis of substrate or product by biocatalyst
? -- Difficulty of separation of product from reactants
CHCO O CH3
N H2
C H C O O H
N H 2
C H C O N H
N
S
O
C O O H
C H 3
N H 2
H 2 N
N
S
O
C O O H
C H 3
+
H 2 N
N
S
O
C O O H
C H 3
+
Esterase
Hydrolase
Synthetase
退出
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。
退出
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。
退出
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、
脂粉、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。
退出
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
退出
酶电极
22 1,5D O D H O? ? ? ? ? ? ? ? ?葡 萄 糖 葡 萄 糖 内 酯
退出
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
退出
5,固定化酶与环境保护
? 一：环境监测
? 二：污染物处理。
退出
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
退出
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
退出
酶亚基性质的研究
退出
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：是测定 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
退出
第六节结束
? 酶反应器
? 应用
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
工农业生产上的应用
医药治疗上的应用
分析化学中应用
亲和色谱
环境保护
新能源开发中
基础理论研究
青霉素酰化酶
制造人工肾
酶电极
退出
第六节结束
? 点击返回
Enzyme Engineering
酶工程
退出
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
退出
第四节 微生物、植物和动物细胞固定化
? 细胞特性比较
细胞种类 植物细胞 微生物细胞 动物细胞
细胞大小 /um 20-300 1-10 10-100
倍增时间 /h >12 0.3-6 >15
营养要求 简单 简单 复杂
光照要求 大多数要光照 不要求 不要求
对剪切力 敏感 大多数不敏感 敏感
主要产物 色素、药物、香 精、酶等
醇、有机酸、氨基
酸、抗生素、核
苷酸、酶
疫苗、激素,
抗体、酶
退出
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。
退出
概念,
? 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。
退出
细胞固定化方法
? 吸附法
? 包埋法
退出
酶和细胞固定化示意图
退出
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。
退出
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
退出
包埋固定法
? 包理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的保持细胞内多
酶系统的活力，可象游离细胞那样进行产物的发酵生产。
退出
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
退出
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
退出
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。
退出
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 3min，就可制得
退出
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
退出
第四节固定化细胞提要
? 特点
? 方法
? 目的
退出
第四节结束
? 点击返回
退出
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
退出
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
退出
二 原生质体固定化的方法
? 将原生质替制备好后，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。
退出
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
退出
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。
退出
辅酶的固定化
退出
辅酶的固定化
退出
辅酶固定化的形式,
退出
第五节 固定化原生质体和辅酶的固定化
? 原生质体
? 辅酶固定化
方法
固定化要点
原因
方法
形式
退出
第五节结束
? 点击返回
退出
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、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 ）
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
退出
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
退出
1,分批搅拌反应器
? 反应器结构简单，不需要特殊装置，适与小
规模试验
退出
2,连续流搅拌桶反应器
? 连续搅拌釜式反应器
退出
3,连续搅拌桶 -超滤反应器
酶循环
退出
4,填充床反应器
? 旋转填充床
退出
5,循环反应器
? 高效内循环生物反应器（ HCR）
退出
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。
退出
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
退出
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
退出
生物催化反应－分离耦合反应器
Diagram of the enzymatic synthesis of cefaclor with in
situ product removal,(1) Complexation reactor,(2)
enzymatic reaction reactor,(3) peristaltic pump,(4)
sintered-glass (G2),(5) mechanical stirrer,
退出
反应－分离耦合反应器成功实现产物在线分
离
0
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20
30
40
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0 2 4 6 8 10 12
T i m e ( h )
C
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3
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7 A C C A w i t h o u t I S P R
c e f a c l o r w i t h o u t I S P R
7 - A C C A w i t h I S P R
c e f a c l o r w i t h I S P R
青霉素酰化酶生物催化合成头孢克罗
退出
产物在线分离策略实现头孢克罗半连续制备
0
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T i m e ( h )
7
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A
C
C
A
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M
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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,
退出
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,
生物催化合成油酸乙基葡萄糖苷酯
减压式反应器用
常规反应器用
退出
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
退出
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
退出
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。
退出
青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素
O
H
2
N
R
2
R
1
N H
2
N
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O O H
N
R
1
N H
2
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S
O
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H
1, D - ( - ) - P G A ( R
1
= H,R
2
= N H
2
)
2, D - ( - ) - P G M ( R
I
= H,R
2
= O M e )
3, D - ( - ) - H P G A ( R
1
= O H,R
2
= N H
2
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4, D - ( - ) - H P G M ( R
1
= H,R
2
= O M e
H
2
O
P e n i c i l l i n G a c y l a s e+
A m p i c i l l i n ( R
I
= H )
A m o x i c i l l i n ( R
1
= O H )
7-ACA as nucleus
退出
青霉素酰化酶催化合成头孢类抗生素
R
2
R
1
N H
2
N
S
N
N
S
R
3R 1
O O
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H
2
N N H 2
O H
R
3
H
O H
+
P e n i c i l l i n G a c y l a s e
H
2
O
7 - A C C A ( R
3
= C l )
7 - A D C A ( R
3
= M e )
C e f a c l o r ( R
1
= H,R
3
= C l )
C e p h a l e x i n ( R
1
= H,R
3
= M e )
C e f a d r o x i l ( R
1
= O H,R
3
= M e )
7-ACCA or 7-ADCA as nucleus
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酶促合成头孢类抗生素
? -- Reversible reaction
? -- Hydrolysis of substrate or product by biocatalyst
? -- Difficulty of separation of product from reactants
CHCO O CH3
N H2
C H C O O H
N H 2
C H C O N H
N
S
O
C O O H
C H 3
N H 2
H 2 N
N
S
O
C O O H
C H 3
+
H 2 N
N
S
O
C O O H
C H 3
+
Esterase
Hydrolase
Synthetase
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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。
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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。
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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、
脂粉、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。
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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
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酶电极
22 1,5D O D H O? ? ? ? ? ? ? ? ?葡 萄 糖 葡 萄 糖 内 酯
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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
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5,固定化酶与环境保护
? 一：环境监测
? 二：污染物处理。
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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
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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
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酶亚基性质的研究
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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：是测定 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
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第六节结束
? 酶反应器
? 应用
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
工农业生产上的应用
医药治疗上的应用
分析化学中应用
亲和色谱
环境保护
新能源开发中
基础理论研究
青霉素酰化酶
制造人工肾
酶电极
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第六节结束
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