何谓固定化酶？经过固定化以后，酶的特性有哪些改变？

题目

参考答案和解析

正确答案:固定化酶：固定在载体上，并在一定空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。
改变有：稳定性：固相酶的稳定性比游离酶高，主要表现在：
（1）热稳定性：固定化酶热稳定性较之天然酶提高。
（2）对蛋白酶水解作用稳定性：固相酶比天然酶有更强的抵抗蛋白酶水解作用的能力。
（3）对变性试剂作用的稳定性：固相酶对各种蛋白变性剂的稳定性，一般都比天然酶强。
（4）保藏稳定性：固相酶比天然酶保存的时间更长。
最适温度：
（1）固相酶的最适温度一般比天然酶高，个别会有所降低
（2）同种酶，采用不同的方法或不同载体固定化后，其最适温度可能不同
最适pH：酶经固定化后，其作用的最适pH常会发生偏移影响固定化酶最适PH的因素主要有两个。
（1）载体性质对最适pH影响：用带负电荷载体制备的固定化酶，最适pH比游离酶最适pH高。用带正电荷载体制备的固定化酶，最适pH比游离酶最适pH低。用不带电荷载体制备的固定化酶，最适pH一般不改变。
（2）产物性质对最适pH影响；若酶催化反应产物为酸性时，固定化酶最适pH比游离酶的最适pH要高。若酶催化反应产物为碱性时，固定化酶最适pH比游离酶的最适PH要低。若酶催化反应产物为中性时，固定化酶最适pH不变。
底物特异性：固定化酶底物特异性与游离酶相比，有一定变化，一般为：作用于小分子底物的酶类经固定化后，专一性基本不变。而既可作用大分子也可作用小分子底物的酶类经固定化后专一性会发生变化。

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第1题：

共价结合制备固定化酶的方法有哪些？

正确答案:重氮化、迭氮化、酸酐活化法、异硫氰酸酯法、双功能试剂臣应、澳化氰活化法、硫交换法、醛胺缩合法、四元缩合法、金属整合法、醚氯反应、异氰酸反应、烷基化反应及硅烷化反应等。

第2题：

与游离酶相比较，固定化酶的性质有哪些变化？

正确答案:（1）酶活性的影响：酶活性下降，反应速率下降；
（2）酶稳定性的影响：操作稳定性提高，贮存稳定性比游离酶大多数提高，热稳定性大多数提高但有些反而降低，对分解酶的稳定性提高，pH稳定性提高明显优于游离酶，对有机溶剂的稳定性提高；
（3）pH的变化：改变酶的空间构象，影响酶的催化基团的解离，影响酶的结合基团的解离，改变底物的解离状态（酶与底物不能结合或结合后不能生成产物）；
（4）最适温度变化：随热稳定性的提高，最适温度随之提高，少数例外最适温度下降，活性或其他因素会改善；
（5）底物特异性变化：专一性会发生不同程度的变化，作用于小分子底物的酶特异性没有明显变化，既可作用于小分子底物又可作用于大分子底物的酶特异性往往会变化；
（6）米氏常数Km的变化，Km值随载体性质变化：Km升高，酶与底物的亲和力降低，带电载体与底物之间的静电作用会引起底物分子在扩散层和整个溶液之间不均一分布。

第3题：

固定化酶及固定化酶的特点。

参考答案：酶类可粗分为天然酶和修饰酶，固定化酶属于修饰酶，修饰酶类还包括经过化学修饰的酶和用分子生物学方法在分子水平上进行改良的酶等。固定化酶最大特点是既具有生物催化剂的功能，又具有固相催化剂的特性。
固相酶还具有以下优点：①可多次使用，而且在多数情况下，酶的稳定性提高。如固定化的葡萄糖异构酶可以在60~65℃条件下连续使用超过1000h;
②反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高;
③反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制;
④酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少;
⑤比水溶性酶更适合于多酶反应。

第4题：

何谓固定化酶？固定化酶的特性与游离酶的比较有哪些改变？

正确答案:固定化酶是指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。
固定化酶既保持了酶的催化功能，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率，增强稳定性，可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等显著优点。固定化酶与游离酶比较，其催化特性主要有下列变化：
（1）固定化酶的稳定性一般比游离酶的稳定性好，主要表现在：对热稳定性提高，可以耐受较高的温度；保存稳定性好，可以在一定条件下保存较长时间；对蛋白酶的抵抗性增强，不易被蛋白酶水解；对变性剂耐受性提高，在尿素、有机溶剂和盐酸胍等蛋白质变性剂的作用下，仍可保留较高的酶活力等。
（2）固定化酶的最适作用温度一般与游离酶差不多，活化能也变化不大，但也有些固定化酶的最适温度与游离酶比较会有较明显的变化。
（3）酶经过固定化后，其作用的最适pH往往会发生一些变化。
（4）固定化酶的底物特异性与游离酶比较可能有些不同，其变化与底物相对分子质量的大小有一定关系。对于那些作用于低分子底物的酶，固定化前后的底物特异性没有明显改变。而对于那些可作用于大分子底物，又可作用于小分子底物的酶而言，固定化酶的底物特异性往往会发生变化。

第5题：

酶的固定化方法有哪些？

正确答案: A.吸附法
（1）物理吸附法；
（2）离子吸附法；
B.化学结合法
（1）共价结合法；
（2）共价交联法；
C.包埋法
（1）凝胶网格型；
（2）微囊型。

第6题：

固定化酶反应器有哪些？

正确答案: （1）搅拌罐型反应器；
（2）固定床型反应器；
（3）流化床型反应器；
（4）膜型反应器；
（5）鼓泡塔型反应器。

第7题：

固定化酶的特性：

正确答案:（一）酶的活性：通常低于天然酶（有例外）。
（二）酶的稳定性酶的耐热性、对变性剂、抑制剂、蛋白酶的抵抗力增加。
（三）酶的最适温度最适温度与酶稳定性有关。多数酶固定化后热稳定性上升，最适温度也上升（有例外）。
（四）酶的最适pH
带负电荷载体：最适pH向碱性偏移。
带正电荷载体：最适pH向酸性偏移。
（五）酶的动力学特征
固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。
固定化载体与底物电荷相反，固定化酶的表观Km值降低。
固定化载体与底物电荷相同，固定化酶的表观Km值显著增加。
（六）酶的作用专一性
与自然酶基本相同。但大分子底物难于接近酶分子，导致酶的专一性发生改变。

第8题：

简述固定化酶有哪些优点？

正确答案:（1）可以多次使用，而且在多数情况下，酶的稳定性提高。
（2）反应后，酶和底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。
（3）反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制。
（4）酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。
（5）比水溶性酶更适合于多酶反应。

第9题：

酶固定化后，性质会发生哪些改变，其原因是什么？

正确答案:（1）固定化对酶活性的影响：
固定化以后，酶活性下降，反映速率下降。原因是固定化以后，酶结构、构象的变化会导致活性中心的变化，空间位阻、内扩散阻力都会增大
（2）最适pH的改变：
酶经固定化后，pH活性曲线及最适pH有时会发生变化.由带负电载体制备的固定化酶的最适pH比游离酶的最适pH为高；而用带正电载体制备的则情况相反；而用不带电的载体，最适PH不变。
（3）底物特异性的改变：
固定化酶的活力，一般比天然酶低.其底物特异性也可能发生变化.一般认为酶被固定到载体后可引起立体障碍，使高分子底物与酶分子表面的接近受到干扰，从而显著降低了酶的活性，而低分子底物则受到立体障碍的影响较小，底物分子容易接近酶分子，因而与原酶活力无显著差别.由此看来改变了高分子底物的特异性。
（4）最适温度的变化：
酶固定化后，由于热稳定性提高，最适温度一般随之提高。
（5）动力学常数的变化：载体与底物带相反电荷：由于静电相吸，固定化酶与游离酶相比，表观米氏常数往往减小；载体与底物带相同电荷，固定化酶的表观Km米氏常数往往比游离酶的米氏常数高；若载体与底物有一方不带电，则往住表现米氏常数不变.表观米氏常数的减少，对固定化酶的实际应用是有利的，可使反应更为完全。
（6）稳定性普遍增加：主要表现在对热的稳定性；对各种有机溶剂及蛋白质变性剂尿素、盐酸胍的稳定性增加；对蛋白水解酶；贮藏的稳定性也有所提高。稳定性增加有利于酶的应用。

第10题：

为什么要固定化酶？酶固定化的优缺点有哪些？

正确答案:酶的固定化是指将酶与不溶性载体结合，使游离酶、细胞或细胞器等的催化活动完全或基本上限制在一定空间内的过程，经过固定化的酶，容易与溶液中的底物和产物分离，且可使酶反复使用，效率高，生产成本大大下降，并增强了其稳定性。因此，固定化酶在工业生产上的应用为生产自动化、管道化、连续化提供了条件，促进了酶工程的飞跃发展。
固定化酶优点：
（1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次、长期地使用；并可预测衰变的速度；
（2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时纯化简单；
（3）稳定性显著提高，包括热稳定性、对蛋白质的稳定性（提高了对蛋白质酶、蛋白质变性剂和抑制剂的抵抗作用）、操作稳定性和储藏稳定性；（4种稳定性）
（4）便于控制其形状以适应不同用途，如颗粒、线条、薄膜和酶管等；
（5）提高了产物质量，应用范围广；
（6）提供了研究酶动力学的良好模型。
缺点：
（1）一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。
（2）固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物；大分子底物常受载体阻拦，不易接触酶，致使催化活力难以发挥。
（3）首次使用时投入成本较高。

何谓固定化酶？经过固定化以后，酶的特性有哪些改变？

题目

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