5）什么是固定化？酶的固定化是指把酶或含有酶的细胞与固体材料(在这里称为载体)结合在一起，制成不溶于水的颗粒，纤维或膜状物，用于催化反应。随着固定化技术的发展，目前把利用半透膜将酶或含酶细胞包装在一个特定的空间，如微型胶囊内，或超滤器内也称为固定化；甚至于把酶结合在水溶性的大分子上，在反应时为溶解状态，它催化的反应与未固定化的游离酶很相似，反应之后，通过改变条件再使结合酶沉淀出来，这种形式也是一种很好的固定化方法。6）固定化方法 固定化技术经过近三十的发展，已经比较成熟，大体上可以分为五种。但不论使用那一种方法，都需要使用酶所依附的载体。虽然不同固定化方法对使用的载体有不同要求，但可以根据它们的化学属性分为有机材料载体和无机材料载体，按它们的来源又可分为天然载体和人工合成载体。不管怎样分类，最经常使用，而且比较适合的载体主要有纤维素，明胶，从蟹壳中提取的壳聚糖，从海藻中提取的琼脂，卡拉胶等天然有机载体；人工合成的有机载体主要是聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚乙二醇(PEG)，聚乙烯醇(PVA),含有异硫氰基、环氧基、氨基、巯基、重氮基等各种活性基团的聚合物和各种离子交换树脂；无机天然载体可以是天然沙，石英，澎润土，以及加工过的皂土，硅藻土，白土等；无机合成载体有多孔玻璃，硅胶，以及以它们为基质的有机聚合物包涂或活化的载体。载体的选择主要是根据固定化方法和用途。经常使用的固定化方法是通过化学反应将酶化学结合到载体上。酶蛋白分子含有氨基、羧基、羟基、巯基等化学基团，它们可以和许多活泼的活性基团进行化学反应形成化学键。利用这一方法时，首先要利用化学方法将载体进行活化，使载体带上能够与酶蛋白的化学基团反应的活性基团。然后在一定条件下使酶蛋白与活化的载体进行反应，就可以实现将酶结合到载体上制备固定化酶的目的。 这种方法一般只实用于酶的固定化，很少用于固定化细胞。因为载体和细胞之间比较难于形成化学键。利用这种方法形成的化学键很牢固，酶不容易从载体上脱落，制备的固定化酶比较稳定。但由于化学反应较激烈，固定化时酶容易发生变性失活，如果固定化条件控制的不好，制备的固定化酶活性较低。另一个经常使用的固定化方法是将酶或细胞与可以形成凝胶的物质，如明胶、琼脂，卡拉胶，PVA或乙基纤维素的溶液混合，然后采用降温，或凝固剂处理的方法使其凝固形成凝胶，或直接制成颗粒，就可得到实用的固定化酶或固定化细胞。由于凝胶中的高分子形成立体的网状结构，将酶分子或细胞被网络在凝胶格子中，就象棉花中夹带的沙子，因此这种方法称为包埋法。 包埋法的优点是方法简便，实用性较好。但是包埋法更适合细胞的固定化，因为细胞要比酶分子大的多，包埋材料形成的凝胶网格较大，细胞较大容易保留住，而酶比较小，容易从凝胶网格中漏出。另外由于酶和细胞被凝胶材料包裹，对于酶催化的物质和产物的进出具有很大的阻挡作用，如果酶是催化大分子如淀粉、蛋白质、核酸水解的酶时，包埋法制备的固定化酶或细胞活性很低。 如果使用的载体是离子交换树脂，因为它带有离子交换基团，可以和酶及细胞表面的酸性基团如羧基、苯酚基，碱性的氨基、亚氨基等进行离子交换，形成离子键，将酶固定化在离子交换树脂表面。另外象硅藻土，皂土，白土，沙粒等一类物质的表面对酶和细胞都具有很强的吸附能力，也可以用于制备固定化酶和固定化细胞。这种固定化方法十分简便，但是因为离子键和简单的物理吸附很容易受到环境中的盐浓度，酸碱度和温度变化的影响，而解离。因此，用这样的方法制备的固定化酶很不稳定。但是它也有它的优点，固定化酶使用一定时间后，酶脱落丢失，固定化酶活性降低，可以再加入新的酶，进行吸附，可使固定化酶活性恢复，也就是载体可以反复使用。 另外可以利用双功能试剂将酶或细胞联接起来，形成更大的颗粒。双功能试剂的作用就象两只手，把细胞或酶拉在一起。这样制备的固定化酶和固定化细胞在性质上更接近原来的酶和细胞，作为工业催化剂使用还是比较困难。但是，用双功能试剂处理吸附和包埋法制备的固定化酶或细胞，可以将酶或细胞交联，能够防止酶和细胞从固体颗粒上和包埋材料中脱落，使之稳定化。 这种交联固定化方法的最大用途是制备固定化酶膜和固定化细胞膜，这种酶或细胞膜与各种电极、场效应管结合，制备酶电极，用于测定和分析各种物质。如固定化葡萄糖氧化酶膜与pH电极结合可以直接测定葡萄糖，在临床上用于测定血糖和尿糖，作为诊断疾病的工具。 还可以将酶包裹在微型胶囊中，这种胶囊的大小只有几个微米，甚至更小，形成微型胶囊的膜是一种半透膜，上面的孔径大小只容许小分子物质通过，而大分子不能，保证了酶被保留在胶囊内，而其它小分子可以自由进出。制备微型胶囊半透膜的材料大部分是人工合成的高分子材料，如尼龙，聚砜，聚酯等。微型胶囊固定化的酶具有广泛地的应用，如微型胶囊化的脲酶可以分解尿素，用于制造人工肾，在体外循环处理血液，可以治疗尿毒症。其优点是作为非人体蛋白的脲酶在处理血液时不会与血液直接接触，不会产生免疫反应，可以长期的进行血液处理。
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