磁场对固定化酶的活性及稳定性的影响

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1、第一章前言进行更广泛和更深入的研究。本课题拟将磁化技术应用到研究固定化酶及其酶促反应中，以a．淀粉酶和过氧化氢酶为对象，先在不同条件下将其固定化并测得活性数据，以确定固定化这两种酶的最佳条件；然后选用不同磁场对其施加作用，在一定的条件下与空白对照，对其活性、米氏常数以及操作稳定性等在磁场处理后的变化进行考察，并对磁场影响固定化酶的机理进行了探讨，为以后的进一步研究奠定基础。第二章文献综述弟一早义陬琢尬2．1固定化酶的研究意义酶是由生物细胞产生的具有催化能力的特殊蛋白质，它在生物体内参与着各种化学

2、反应。高效率、高度专一性以及温和的作用条件使酶在生物体的新陈代谢中发挥着极其重要的作用，尤其在它能使多种酶组合成非常协调统一的传递反应方面，更显示出合成催化剂远不能及的优越性能。在人类历史上，酶的应用很早就已经开始，并且应用广泛，或用于工农业加工生产、革新工艺，或用于医药治疗，或用于分析化验。同时它也是基础科学研究的一种重要对象和有力武器【11。因此，在食品加工、饲料生产、医药和化工等领域有广泛的应用前景。但是，作为蛋白质的酶，在溶液中一般很不稳定，对热、强酸、强碱、有机溶剂等均不够稳定，较其它

3、种类的催化剂更加脆弱，酶催化活性会随着反应时间的延长而降低或完全丧失。而且酶的催化反应在溶液中进行，一般在反应完毕后难以分离。酶液只能一次性地起作用，也就是说在不使酶变性的情况下，难以再次回收利用，并存在着污染生成物等问题。而在医药或化学分析中，酶必须很纯，如此一次性使用，必然耗资可观。固定化酶是上世纪七十年代迅速发展起来的一个新的科技领域，这是一种在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续的进行反应，反应后的酶，可以回收重复使用。这种固定化酶技术，在很大程度上克服了上述缺点，同时又保持了酶所特有的

4、催化活性，因而成为生物技术中最为活跃的研究领域之一。酶的固定化(Immobilizationofenzymes)是借助物理方法或化学方法将酶固定于一定的载体之上而制成的一种酶制剂形式【2】。与游离酶相比，具有以下一些优点【3】：(1)固定化酶可重复使用，酶的使用效率得到提高，使用成本降低，尤其适合使用贵重酶的情况。(2)固定化酶极易与反应体系分离，可获得不被酶污染的、纯度较高的生成物，简化了提纯工艺，产率较高，产品质量较好。．(3)在多数情况下，酶在固定化后稳定性得到较大提高，可较长期地使用或贮

5、藏。(4)固定化酶具有一定的机械强度，可以搅拌或装柱的方式作用于底物溶液，使反应过程能够管道化、连续化和自动化。(5)酶的催化反应过程更易控制。例如，当使用填充式反应器时，底物不第二章文献综述与酶接触，既可使酶反应终止。(6)比溶液酶更适于多酶体系的使用，不仅可利用多酶体系中的协同效应使酶催化反应速度大大提高，而且还可以控制反应按一定顺序进行。(7)辅酶固定化和辅酶再生技术，将使固定化酶和能量再生技术或氧化还原体系合并使用，从而扩大其应用范围。固定化酶的研究不仅具有重要的实际意义，而且还具有重大

6、的理论意义【4】。酶促反应机理的研究，是阐明生物体内各种复杂代谢过程及其调控的基础。研究固定化酶有助于了解细胞的结构与功能。细胞内与呼吸链、蛋白质合成、主动运输及神经传导等重要生理功能有关的酶都是天然的固定化酶，它们或者是在凝胶的环境中、或者是吸附在界面上，或者是在线粒体一类的细胞器上发生作用。而至今为止的绝大多数酶的研究，都是将酶从天然支持物(如膜)上分离下来，使它处于一种与天然细胞内不完全相同的状态下进行的，所以不易得到完全符合于机体的认识。理想的方法是将酶结合到细胞中的凝胶物质或天然膜这一

7、类固相载体上，再来研究细胞器中的多酶体系。固定化酶便提供了这样一种良好的模型，使人们对酶的研究更加深入，对酶在机体中所发挥作用的认识更加准确。2．2固定化酶的制备方法酶的固定化方法主要分为载体结合法、交联法和包埋法三种【5-81。2．2．1载体结合法该法是将酶结合于水不溶性载体上的一种固定化方法，载体可分为有机载体和无机载体两大类。有机载体的表面有许多活性基团，如．OH、-NH2、．COOH等，因此被认为是比较好的固定化载体【9】。无机材料中含有各种氧化物，具有很高的热稳定性和很好的流动性。无机

8、载体又可分为非嫁接载体和嫁接载体两类。若在溶液中它们的表面被水解形成．OH，并直接与酶反应形成固定化酶，称为非嫁接载体；反之若需在其表面接上有机物才能与酶反应，则称为嫁接载体。载体结合法根据结合的形式不同又可分为物理吸附法、离子结合法和共价结合法三种。物理吸附法是酶被物理吸附于不溶性载体上的一种固定化方法，酶与载体之—-f司主要靠氢键■疏水键和万电子亲和力等物理作用力维系f矾，具有酶活性中心不易被破坏和酶高级结构变化少的优点，若能找到适当的载体，这是一种很好的方法。缺点是酶与载体相互间作用力弱，