酶、细胞和原生质体的固定化课件

1、酶、细胞和原生质体的固定化1 固定化细胞固定化细胞的定义的定义 固定在载体上并在一定空间范围内能进固定在载体上并在一定空间范围内能进 行生命活动的细胞。行生命活动的细胞。 固定化活细胞固定化活细胞能进行正常的生长、繁殖能进行正常的生长、繁殖 和新陈代谢。和新陈代谢。 7.7 7.7 细胞固定化细胞固定化 酶、细胞和原生质体的固定化2 2、固定化细胞的适用对象、固定化细胞的适用对象 产胞外酶的微生物细胞产胞外酶的微生物细胞 底物和产物分子易通过细胞膜底物和产物分子易通过细胞膜 胞内不存在产物的分解系统和副反应，胞内不存在产物的分解系统和副反应， 可通过调节可通过调节pH pH 或加热等消除副反应

2、的发或加热等消除副反应的发 生。生。 酶、细胞和原生质体的固定化3 3、固定化细胞的特点、固定化细胞的特点 细胞特性细胞特性+生物催化剂生物催化剂+固相催化剂固相催化剂 无须进行酶的分离纯化无须进行酶的分离纯化 保持酶的原始状态，酶回收率高保持酶的原始状态，酶回收率高 比固定化酶稳定性高比固定化酶稳定性高 细胞内酶辅助因子可再生细胞内酶辅助因子可再生 细胞本身含多酶体系细胞本身含多酶体系 抗污染能力强抗污染能力强 酶、细胞和原生质体的固定化4 7.7.1 细胞固定化的方法细胞固定化的方法 吸附法吸附法 包埋法包埋法 酶、细胞和原生质体的固定化5 1、吸附法、吸附法 酵母细胞：酵母细胞：pH3-

3、5pH3-5多孔陶瓷多孔陶瓷 植物细胞：中空纤维植物细胞：中空纤维 动物细胞：动物细胞： 酶、细胞和原生质体的固定化6 2、包埋法、包埋法 琼脂凝胶包埋法琼脂凝胶包埋法 海藻酸钙凝胶包埋法海藻酸钙凝胶包埋法 角叉菜胶包埋法角叉菜胶包埋法 明胶包埋法明胶包埋法 聚丙烯酰胺凝胶包埋法聚丙烯酰胺凝胶包埋法 光交联树脂包埋法光交联树脂包埋法 酶、细胞和原生质体的固定化7 固定化微生物细胞的特点固定化微生物细胞的特点 固定化微生物细胞保持了细胞的完整结构和天然状态，固定化微生物细胞保持了细胞的完整结构和天然状态， 稳定性好。稳定性好。 固定化微生物细胞保持了细胞内原有的酶系、辅酶体系固定化微生物细胞保持

4、了细胞内原有的酶系、辅酶体系 和代谢调控体系。和代谢调控体系。 发酵稳定性好，可以反复使用或者连续使用较长的一段发酵稳定性好，可以反复使用或者连续使用较长的一段 时间。时间。 固定化微生物细胞密度提高，可以提高产率。固定化微生物细胞密度提高，可以提高产率。 提高工程菌的质粒稳定性。提高工程菌的质粒稳定性。 7.7.2 微生物细胞固定化微生物细胞固定化 酶、细胞和原生质体的固定化8 利用固定化微生物生产各种产物利用固定化微生物生产各种产物 固定化微生物细胞制造微生物传感器固定化微生物细胞制造微生物传感器 2、固定化微生物细胞的应用、固定化微生物细胞的应用 酶、细胞和原生质体的固定化9 1固定化植

5、物细胞具有下列特点：固定化植物细胞具有下列特点： 提高植物细胞的存活率和稳定性。提高植物细胞的存活率和稳定性。 被束缚在一定的空间范围内进行生命活动，不容易被束缚在一定的空间范围内进行生命活动，不容易 聚集成团。聚集成团。 可以简便地在不同的培养阶段更换不同的培养液，可以简便地在不同的培养阶段更换不同的培养液， 利于细胞的生长及生产各种所需的次级代谢物。利于细胞的生长及生产各种所需的次级代谢物。 可反复使用或连续使用较长的一段时间，大大缩短可反复使用或连续使用较长的一段时间，大大缩短 生产周期，提高产率。生产周期，提高产率。 易于与培养液分离，利于产品的分离纯化，提高产易于与培养液分离，利于产

6、品的分离纯化，提高产 品质量。品质量。 7.7.3 植物细胞固定化植物细胞固定化 酶、细胞和原生质体的固定化10 吸附法：泡沫塑料、中空纤维吸附法：泡沫塑料、中空纤维 包埋法：多孔凝胶包埋法：多孔凝胶 2、植物细胞固定化的方法、植物细胞固定化的方法 酶、细胞和原生质体的固定化11 3、固定化植物细胞的应用、固定化植物细胞的应用 酶、细胞和原生质体的固定化12 酶、细胞和原生质体的固定化13 1固定化动物细胞有下列特点：固定化动物细胞有下列特点： 提高细胞存活率提高细胞存活率 提高产率提高产率 可反复使用或连续使用较长的时间可反复使用或连续使用较长的时间 固定化细胞易于与产物分开，利于产固定化细

7、胞易于与产物分开，利于产 物分离纯化，提高产品质量。物分离纯化，提高产品质量。 7.7.4 动物细胞固定化动物细胞固定化 酶、细胞和原生质体的固定化14 吸附法：转瓶、微载体、中空纤维吸附法：转瓶、微载体、中空纤维 包埋法：凝胶包埋、半透膜包埋包埋法：凝胶包埋、半透膜包埋 2、动物细胞固定化方法、动物细胞固定化方法 酶、细胞和原生质体的固定化15 3、固定化动物细胞的应用、固定化动物细胞的应用 酶、细胞和原生质体的固定化16 原则：破坏细胞壁分离出原生质体同时不影响细原则：破坏细胞壁分离出原生质体同时不影响细 胞完整性，更不能破坏内部结构。胞完整性，更不能破坏内部结构。 7.8 原生质体固定化

8、原生质体固定化 收集对数生长期细胞收集对数生长期细胞 悬浮在高渗溶液悬浮在高渗溶液 加细胞壁水解酶加细胞壁水解酶 分离分离 原生质体原生质体 7.8.1 原生质体的制备原生质体的制备 酶、细胞和原生质体的固定化17 7.8.2 原生质体的固定原生质体的固定凝胶包埋法凝胶包埋法 琼脂琼脂-多孔醋酸纤维素固定化法多孔醋酸纤维素固定化法 海藻酸钙凝胶固定化法海藻酸钙凝胶固定化法 角叉菜胶固定化法角叉菜胶固定化法 光交联树脂固定化法光交联树脂固定化法 酶、细胞和原生质体的固定化18 （1）琼脂）琼脂-多孔醋酸纤维固定法：用生理盐水配制多孔醋酸纤维固定法：用生理盐水配制3 -4的琼脂，加热，溶解，灭菌后

9、冷至的琼脂，加热，溶解，灭菌后冷至50左左 右，与等体积一定浓度的原生质体混合，将混合右，与等体积一定浓度的原生质体混合，将混合 液滴加于多孔醋酸纤维上，置冰箱冷却凝固。液滴加于多孔醋酸纤维上，置冰箱冷却凝固。 （2）海藻酸钙凝胶固定法：以）海藻酸钙凝胶固定法：以3-6海藻酸钠溶海藻酸钠溶 液与等体积一定浓度的原生质体混合，混合液滴液与等体积一定浓度的原生质体混合，混合液滴 入入CaCl2溶液中，并浸泡溶液中，并浸泡1-2h。即成。即成。 酶、细胞和原生质体的固定化19 （3）角叉菜胶固定法）角叉菜胶固定法 配制配制1-8角叉菜胶加热溶解，角叉菜胶加热溶解， 灭菌后，冷却至灭菌后，冷却至50左

10、右，与等体积原生质体混合，混合左右，与等体积原生质体混合，混合 液滴入一定浓度的预冷液滴入一定浓度的预冷KCl中，即得球状固定化原生质体。中，即得球状固定化原生质体。 （4）光交联树脂固定法）光交联树脂固定法 配制配制30-60浓度的光交联树脂浓度的光交联树脂 预聚体加热溶解后，在预聚体加热溶解后，在50左右加人左右加人1光敏刘与等体光敏刘与等体 积的原生质体混合后，摊成薄层经紫外光照射，聚合后形积的原生质体混合后，摊成薄层经紫外光照射，聚合后形 成小块，制成片状的固定化原生质体。成小块，制成片状的固定化原生质体。 固定化原生质体用于生产各种氨基酸、酶和生物碱等物质固定化原生质体用于生产各种氨基酸、酶和生物碱等物质 以及甾体转化等。以及甾体转化等。 酶、细胞和原生质体的固定化20 7.8.3 固定化原生质体的特点固定化原生质体的特点 细胞结构不完整但保持原有新陈代谢特性细胞结构不完整但保持原有新陈代谢特性 有利于胞内物质的分泌及营养物质的