第7章酶工程制药

1、第七章,酶工程制药,第一节概述,一、酶的特性酶是由活细胞产生的具有特殊催化功能的一类蛋白质。其特点：催化效率高专一性强反应条件温和催化活性受到调节和控制,二、酶工程简介酶工程是酶学和工程学相互渗透结合发展而形成一门新的技术学科。它是从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。,第二节酶的来源和生产,一、酶的来源二、酶的生产菌对菌种的要求生产菌的来源目前常用的产酶微生物,第三节酶和细胞固定化,一、固定化酶的制备固定化酶的定义：固定化酶是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥

2、催化作用的酶制剂。,固定化酶的特点具有生物催化剂的功能，又有固相催化剂的功能。可多次使用反应后，酶底物产物易分开，产物中无残留酶，易纯化，产品质量高。,反应条件易控制。酶的利用效率高。比水溶性酶更适合于多酶反应。,酶和细胞固定化方法酶和细胞固定化方法载体结合法交联法包埋法网格型微囊型物理吸附法离子结合法共价结合法热处理（细胞）,酶和细胞固定化模式,载体结合法物理吸附法离子结合法共价结合法交联法,包埋法网格型微囊型选择性热变性法,酶和细胞的固定化载体吸附载体包埋载体共价结合载体,固定化酶制备技术吸附法制备固定化酶技术包埋法制备固定化酶技术界面沉降法界面聚合法交联法制备固定化酶技术共价结合法制备固

3、定化酶技术,二、固定化细胞的制备固定化细胞的定义将细胞限制或定位于特定空间位置的方法称为细胞固定化技术。被限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞。,固定化细胞的特点有细胞特性，生物催化剂功能，固相催化剂特点。优点：无须进行酶的分离纯化保持酶的原始状态，酶回收率高,比固定化酶稳定性高细胞内酶附助因子可再生细胞本身含多酶体系抗污染能力强,固定化细胞的制备技术载体结合法是将细胞悬液直接与水不溶性的载体相结合的固定化方法。包埋法将细胞定位于凝胶网格内的技术。,交联法用多功能试剂对细胞进行交联的固定化方法。无载体法靠细胞自身的絮凝作用制备固定化细胞的技术。,三、固定化方法与载体的选择依据固定化方法

4、的选择固定化酶应用的安全性固定化酶在操作中的稳定性固定化的成本载体的选择,四、固定化酶的形状与性质固定化酶的形状颗粒状固定化酶纤维状固定化酶膜状固定化酶管状固定化酶,固定化酶的性质酶活力的变化酶稳定性的变化操作稳定性贮藏稳定性热稳定性对蛋白酶的稳定性,酶学特性的变化底物专一性最适pH最适温度米氏常数最大反应速度,五、固定化细胞的形状与性质固定化细胞的形状固定化细胞的性质,六、固定化酶活力的测定方法酶活力:在单位时间内单位体积中的底物减少量或产物增加量来表示。分批测定法连续测定法,第四节固定化酶和固定化细胞的反应器,一、反应器的类型和特点间歇式搅拌罐反应器用于游离酶反应后随即放料。连续流动搅拌罐

5、反应器连续进料、连续出料,添充床反应器固定化酶添充于床层内。反应器内的流体的流动形态为平推流形。底物以恒定流速通过反应床。,流化床反应器底物以足够大的流速向上通过固定化酶床层，使固体颗粒处于流化状态，达到混合的目的。循环反应器部分反应液流出和新加入底物流入液混合，在进入反应床进行循环。连续流动搅拌罐-超滤膜反应器其它反应器,连续流动搅拌罐-超滤膜反应器由连续流动搅拌罐反应器和超滤装置组合而成的反应器。它在连续流动搅拌罐的出口处装有半透膜。其它反应器,各种反应器的示意图,二、反应器的选择依据根据固定化酶的形状来选择根据底物的物理性质来选择根据反应的动力学特性来选择,根据外界环境对酶的稳定性的影响

6、来选择根据操作要求及反应器费用来选择,第五节酶工程在医药工业中的应用,酶促反应的专一性强,反应条件温和。酶工程优点：工艺简单、效率高、生产成本低、环境污染小、产品收率高、纯度好。,固定化细胞法生产6-氨基青霉烷酸1.技术路线E.Coli斜面细胞固定化细胞青霉素G转化液滤液6-APA粗品,培养,固定,转化,过滤,抽提,青霉素酰化酶转化流程图,第六节酶工程研究的进展,一酶的化学修饰酶的化学修饰的目的和意义常用的化学修饰剂对化学修饰剂的要求常用的化学修饰剂化学修饰的措施,化学修饰的措施修饰酶的功能基团酶分子内或分子间进行交联修饰酶的辅因子酶与高分子化和物相结合,修饰酶的特性热稳定性提高抗各类失活因子能力提高抗原性消除,体内半衰期延长最适改变酶学性质变化对组织分布能力改变,