在一定空间内呈闭锁状态存在的酶。能连续地催化反应,又可回收重复使用。固定化酶的研究是格鲁伯霍弗(Grubhofer)和施莱斯(Schleith)在1953年开始的。他们将聚氨苯乙烯树脂重氮化,并将羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶结合固定到该树脂上。60年代后期固定化技术得到进一步发展
在一定空间内呈闭锁状态存在的酶。能连续地催化反应,又可回收重复使用。
固定化酶的研究是格鲁伯霍弗(Grubhofer)和施莱斯(Schleith)在1953年开始的。他们将聚氨苯乙烯树脂重氮化,并将羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶结合固定到该树脂上。60年代后期固定化技术得到进一步发展,以色列的卡查斯基(E.Katchalski)教授及其同事研究开发了许多新的酶固定化方法,并对固定化酶的理化性质作了大量的研究。日本的千畑一郎于1969年成功地将固定化氨基酰化酶应用于D.L.-氨基酸的光学拆分上,首次实现了酶连续反应的工业化。固定化酶的出现,为酶的应用开辟了新的前景,形成了酶工程学科,是生物技术领域的重要内容之一。
酶固定化方法主要有两种:①交联法,使用双功能或多功能试剂与酶分子进行交联,在酶分子上参与反应的基团有氨基、酚基、巯基和咪唑基,最常用的交联剂是戊二醛;②载体结合法,分吸附和共价结合两种。共价结合的形式主要有重氮化、烷基化、芳香基化、戊二醛法、钛螯合法、肽键结合法、硫醇-二硫化物法;③包埋法,主要有聚丙烯酰胺凝胶、卡拉胶、大豆蛋白、微胶囊、中空纤维、辐射包埋等。
固定化对酶反应体系的影响有三方面:①物象改变和屏蔽形成;②微环境效应,由于载体的疏水、亲水及带电性质等,使紧邻固定化酶的环境区域不同于宏观体系,从而影响酶的催化能力和调节反应的能力,并使底物和效应物造成不等分布;③扩散效应,是指底物、产物和效应物在酶的微环境区与宏观体系之间迁移速度的限制。
酶固定化后,由于上述各种原因通常活力下降,但稳定性增加,又可反复多次使用,产品中没有酶的残留,因而简化了提纯工艺,适用于连续化、自动化工业生产。
固定化酶已广泛应用于工农业生产和医疗卫生、环境保护等各个领域。例如,利用固定化的氨基酰化酶、葡萄糖异构酶、青霉素酰胺酶、天门冬氨酸酶、葡萄糖淀粉酶等生产各种L-氨基酸、多果糖浆、6-氨基青霉烷酸、葡萄糖、甾体激素、3′-核苷酸、5′-核苷酸等。固定化酶可用于治疗酶缺乏症、癌症、代谢异常症以及制造人工器官等。固定化酶可制成酶试纸、酶柱、酶管、酶电极、酶热敏电阻等,用于化学分析和临床诊断。它已广泛用于工厂三废的处理、净化和回收。此外,它在阐明酶反应机制、酶亚基性质、酶结构和功能的关系等基础理论研究中也有着越来越广泛的应用。
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