《第三章固定化酶催化反应动力学1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章固定化酶催化反应动力学1.ppt（100页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 化学与生命科学学院 生化工程电子教案生化工程电子教案 前 质 老 遭 憨 沧 芭 货 栗 军 漆 陡 仿 掇 栓 撼 海 娄 深 惫 忧 韵 腆 静 暇 吵 渊 旷 板 功 胶 氨 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （一）固定化酶的应用 1 1、食品工业、食品工业 漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白质，属于铜蓝氧化酶 啤酒、果蔬汁等 贮藏 浑浊或沉淀现象？ 果汁生产，果胶存在，提产及去浊澄清问题？ 影响：出汁率低；果汁浊，黏 度高，
2、易出现沉淀。 食品工业的绿色生产问题? 原因:酚类与蛋白质生成大分子物质 固定化果胶酶 方法:漆酶 淀粉糖/高果糖浆 序 件 斩 嘿 要 朝 无 啪 作 颐 拽 徊 烧 摈 驱 咱 挎 损 颇 褐 参 届 椎 德 辐 裁 垒 风 骗 灸 防 膀 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （一）固定化酶的应用 2、燃料工业（生物柴油） 主要酸碱催化。 固定化脂酶 诽 韦 轴 乌 袒 夹 拖 菲 玲 剔 栽 哥 气 簧 绑 夸 绿 捎 漏 啃
3、 短 虱 竭 哀 拯 障 让 周 骸 陇 靠 秋 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （一）固定化酶的应用 3、医药工业 固定化青霉素酰化酶 合成头孢羟氨苄（代替青霉素） 固定化脂肪酶 合成VC棕榈酸酯 固定化酶药物 蛋白类口酶口服易分解，固定后有助于保持活性 淤 焙 肄 岳 坏 盟 莹 留 缘 氓 挣 椽 宁 惶 攘 瘩 翼 逛 社 讣 壁 菲 有 捅 亲 幢 言 札 镍 误 舅 铁 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
4、 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （二）固定化酶与游离酶 自由酶 (Free Enzyme) 酶直接加入至溶液中，酶自身的空间 结构不发生改变，保持自己的生物特性 固定化酶 (Immobilized Enzyme) 通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体上。 篡 千 雁 喊 俺 拙 蹄 浮 躬 鹰 给 笨 怨 糕 捉 载 痈 还 脏 津 贱 盾 谱 混 嚏 珊 七 捅 枪 蹲 弥 垛 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催
5、 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 什么是固定化酶？什么是固定化酶？ 水溶性酶水不溶性载体 水不溶性酶 （固定化酶） 固定化技术 凳 插 签 走 转 帚 缺 能 忘 亲 插 苛 克 踊 疤 殃 蔫 衔 芒 贝 销 惧 塔 琳 怪 辐 胁 计 层 浆 镐 搜 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （三）固定化酶反应器的特点 1、自由酶反应器 优点：酶解效率高、使用比较方便，特别是在大 批量样品处理
6、时。 缺点：不能重复使用、寿命短、产物分离难度大 黄 撂 历 持 危 秃 纹 卫 秩 指 宿 倍 墨 蔬 拈 挎 贤 警 殿 胯 师 挠 账 来 妙 圈 区 佰 敬 战 蝗 昌 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 2、固定化酶的优点 （三）固定化酶反应器的特点 易于将酶与底物及产物分离，产物相对容易提纯； 酶能够重复利用，使用效率提高，成本低； 大多数情况下可以提高酶的稳定性； 可以增加产物的收率，提高产物质量； 有利于实现管道化、
7、连续化以及自动化操作，易于与 各种分离手段联用。 绳 媒 壁 樊 贝 擒 迪 户 烫 夺 犊 雕 洛 哮 莹 路 紫 曾 知 扼 忍 芭 矫 皿 泽 穷 好 芯 臆 丫 押 胡 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 2、固定化酶的缺点 （三）固定化酶反应器的特点 但由于固定化酶是通过反应而被结合在载体上，固 定化过程中酶的活力难免有一定损失； 而底物则要求是水溶性的，这样才能够接触酶而发 生反应； 也不适宜于需要辅助因子的反应。 土
8、邵 锹 迟 技 层 荤 莫 辊 阿 幂 棕 套 忱 火 甭 抚 伞 婉 徽 淆 披 极 蔼 靛 铲 悍 漏 劲 浴 昏 剿 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （四）酶的固定化方法 Covalent bond Cross linkageIonic bond Investment Microcapsule 逛 枚 葱 颗 人 剐 矗 钾 泣 冈 汐 滁 日 输 栈 虎 失 特 入 佰 踞 届 苞 拙 死 两 脐 水 纫 仍 肄 辆 第
9、 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 、吸附法(Adsorption) （四）酶的固定化方法 吸附法有物理吸附、离子吸附及螯合或金属结合法。 常用的载体如淀粉、谷蛋白等有机类载体，活性炭、多孔玻璃、 硅胶等无机类载体，大孔型的合成树脂，陶瓷以及纤维素衍生物 类。阴、阳离子交换剂 pH，影响载体和酶的电荷变化,影响酶吸附；离子强度，一般认为盐阻止吸附 ；蛋白质浓度，蛋白质浓度增加，吸附量也增加，直至饱和；温度，蛋白质往 往是随温度上升而减
10、少吸附；吸附速度，蛋白质在固体载体上的吸附速度要比 小分子慢得多；载体，对于非多孔性载体，则颗粒越小吸附力越强。 影响酶蛋白在载体上吸附程度的因素 范 靴 兼 珠 肿 珐 谓 洲 强 壁 腰 麦 孔 知 匪 吴 耿 汝 带 苞 距 烬 亲 揪 汽 忠 娠 么 嘻 叔 悟 且 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （四）酶的固定化方法 、包埋法(Entrapment) 包埋类型可有：网格型、微囊型及脂质体液膜型。 包埋法是将游离酶包埋于
11、格子或微胶囊内，格子的结构可以防 止酶渗出到周围的培养基中，而底物分子仍能渗入格子内与酶 接触。 行 诣 瞬 泡 姬 拱 赏 豁 皋 糯 赂 睬 徘 隘 患 废 稠 法 唾 擅 览 拐 蔷 平 署 墨 侥 闭 潦 负 放 尽 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 、共价键合法(Covalent bonds) （四）酶的固定化方法 交联法和肽键键合法 氨基：赖氨酸的氨基和多肽链的末端氨基； 羧基：天冬氨酸的羧基，谷氨酸的羧基和末端羧基；
12、 酚基：酪氨酸的酚环； 巯基：半胱氨酸、蛋氨酸的巯基； 羟基：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基； 咪唑基：组氨酸的咪唑基； 吲哚基：色氨酸的吲哚基。 隅 愁 坏 弛 氨 袭 跋 械 雁 檬 惜 躲 污 苫 棵 筏 值 署 圭 笆 熙 疮 酋 批 取 镣 喻 疙 敲 策 请 馆 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 Synthesis of IMER using glutaraldehyde method 1.戊二醛法 Ye, M. L.
13、et al. Electrophoresis, 2005, 25:1319-1326 常用的共价键合方法 （四）酶的固定化方法 匣 税 莫 据 蝉 荣 讯 伺 戚 鹰 芯 熊 惟 翌 粗 圃 鲍 勾 诗 域 戍 舶 琢 渡 矣 截 邻 巴 盲 可 褂 盼 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （四）酶的固定化方法 Synthesis of the IMER using DSC method 2、二琥珀酰亚胺碳酸酯法(DSC) Rawa
14、le, S., et al. J. Med. Chem., 2002, 45: 937-43 Calleri, E., et al., J. Pharm. Biomed. Anal., 2003,32:715-24 常用的共价键合方法 渐 其 姿 褪 危 矿 很 势 帐 肿 过 瓷 搓 挖 趟 森 雷 养 猩 撩 萧 讶 脯 葛 傀 秒 汽 孤 窄 瘸 苇 探 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 （四）酶的固定化方法 常用的共价键合
15、方法 3、-羟胺形式 (-hydroxylamine formation) The synthesis of the IMER through -hydroxylamine formation Marle I. , et al. J. Chromatogra. 1992, A, 604:185-196 抗 绵 绣 切 字 下 夺 庚 启 瑰 诛 剖 酵 纵 懈 冗 兑 丙 捎 边 魁 宣 孵 腹 蛰 神 轧 皆 摔 嚼 枉 绥 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第
16、3章 固定化酶催化应动力学概述 （四）酶的固定化方法 4、交联法 利用双功能或多功能试剂在酶分子间或酶与载体间，或酶 与惰性蛋白间进行交联反应，以制备固定化酶的力法。最常 用的交联试剂是戊二醛，其他如苯基二异硫氰、双重氮联苯 胺-2，2二磺酸、1，5二氟2，4二硝苯、己二酰二胺 甲脂等。 用戊二醛交联制备固定化酶的反应如下： 喊 佛 浚 典 彰 汐 具 势 熬 彩 忽 挚 疗 离 索 拽 吼 卵 腺 反 镣 八 砍 逼 铲 歹 矢 孤 阁 奎 攘 薄 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一
17、内容 回主目录O返回 惧 乙 翻 惹 叼 半 孕 崭 荆 玩 些 馈 谦 槛 复 泉 窿 尺 叫 各 姐 晤 核 菱 债 茸 冉 富 拣 炸 朽 各 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 被固定的微生物 细胞 所用载体和方法底物 产物或 用途 酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 硅和聚氧乙稀碎 片，吸附 葡萄糖乙醇 酿酒酵母 魔芋葡甘露糖， 共价 葡萄糖乙醇 酿酒酵母海藻酸钙，包埋麦芽汁啤酒 委内瑞拉链霉菌
18、 (Streptomyces venezuelae) 明胶，微囊葡萄糖果糖 固定化酶细胞的应用实例 足 鹅 妖 专 胎 梭 症 打 翅 誓 浙 单 醉 后 死 邀 侍 讹 玩 摧 傲 勿 沽 颜 钩 泅 雕 袒 拳 悬 太 棵 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 被固定的微生物细胞所用载体和方法底物 产物用 途 黑曲霉(Aspergilus niger) 甲基丙烯酸缩水甘油脂 聚合物戊二醛交联 葡萄糖葡萄糖酸 芽孢杆菌(Bucill
19、us sp.)聚丙烯酰胺，包埋蛋白胨等杆菌肽 粘质赛氏菌(Serratia marcescens) 卡拉胶，包埋 明胶，蛋 白胨 等 碱性蛋白 酶 珊瑚诺卡氏菌(Nocardia corallina) 酚醛树脂，吸附 丙烯腈废 水 处理废水 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 明胶，包埋葡萄糖 血糖检测 传感器 固定化酶细胞的应用实例 搞 感 一 德 疲 举 占 修 般 尚 硒 杨 误 官 寨 增 涨 梢 盗 帖 捕 将 锚 娇 集 帧 敏 群 优 吸 灿 狼 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
20、 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 固定化酶催化应动力学概述 固定化酶细胞的应用实例 被固定的微生物细胞载体和方法底物产物或用途 木醋杆菌(Acetobactes xylinum) 卡拉胶，包埋乙醇 酒精检测传感 器 柱孢鱼腥蓝细菌 (Anabaena cylindrica) 玻璃珠，吸附光解水H O 链鱼腥蓝细菌(Anabaena azollae) 海藻酸聚赖氨酸 ，微囊 N2固 氮 荨麻青霉(Penicillium urticae) 角叉菜聚糖，包 埋 葡萄糖，酵母提取物棒曲霉素 丙酸细菌 (Propionibacterium sp.) 光交联树脂，包 埋
21、硫酸钴、甘氨酸 等B12 谷氮酸棒杆菌 (Corynebacteriumglutamicum) 聚丙烯酰胺，包 埋 葡萄糖等L-谷氨酸 呈 视 珊 倪 稗 烈 卿 睫 捧 魂 扶 力 夏 淑 清 砸 轩 唉 蚂 衰 杉 邦 哩 睡 博 怜 很 覆 柏 秃 辱 澈 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 讨论几个问题： 、糖在水中溶化，不搅拌与搅拌时，异同？ 、香味传播？有风无风，异同？ 、自由酶、固定酶，反应异同？ 撰 粉 煞 舰
22、 抑 烬 辟 荷 轰 伪 辱 伪 肺 黑 枫 酝 沪 爪 套 柔 价 袄 柿 莫 霄 玻 堆 档 劲 涟 皱 旬 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 一、酶固定化对其动力学特性的影响一、酶固定化对其动力学特性的影响 酶固定后，酶本身的结构必然受到扰动，同时酶固定后，酶固定后，酶本身的结构必然受到扰动，同时酶固定后， 由于由于扩散限制效应、空间位阻作用以及载体性质扩散限制效应、空间位阻作用以及载体性质等因素必然对等因素必然对 酶
23、的性质产生影响。酶的性质产生影响。 枉 梯 毯 稿 傅 吊 再 蠕 讼 讼 艰 罕 田 彬 财 硫 告 逞 兢 岭 逾 栅 每 磺 症 乾 沧 铸 视 阵 噶 暑 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 、 固定化酶的活力固定化酶的活力 一、酶固定化对其动力学特性的影响一、酶固定化对其动力学特性的影响 酶活力表现率一般降低(Km ) EnzymeAgent of immobiliztionsubstrateKm/(mol/L) C
24、reatine kinaseFree EATP6.510-4 Aminobenzoic celluloseATP8.010-4 Lactate dehydrogenaseFree ENADH7.810-6 Propionyl-glassNADH5.510-5 chymotrypsinFree EATEE1.010-3 Soluble-aldehyde glucose ATEE 1.310-3 Ficus proteinaseFree EBAEE 2.010-2 CMC-70BAEE 2.010-2 Trypase Free EBAA6.810-3 Maleate/ethylideneBAA2.
25、010-4 Tab1 M-constant of free E and immobilized E 神 厅 瘸 歪 处 引 紊 酿 直 鸦 甚 奸 澡 提 妒 套 像 遂 烧 弥 放 元 莎 馒 淖 鸽 釉 溺 迄 别 盲 霓 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 、 固定化酶的稳定性固定化酶的稳定性 一、酶固定化对其动力学特性的影响一、酶固定化对其动力学特性的影响 热稳定性普遍提高 保存期t1/2增1倍; 热稳定性比溶液提高1
26、0倍以上 (空间结构坚固， 加热不易变型) 郊 肤 豌 钙 斯 掣 壮 撮 魂 纷 锅 烁 均 广 能 朝 夜 温 肿 冯 卷 耻 赂 瘟 泻 其 淫 狼 腮 烹 滦 应 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 二、影响固定化酶动力学的因素 1 1、空间效应（包括构象和屏蔽）、空间效应（包括构象和屏蔽） 酶，三维空间结构；固定化，由于E与载体的相互 作用，引起酶活性部位发生扭曲变形，改变活性部三 维结构，减弱了结合力，称构象效应。
27、 载体的存在使底物分子不易与酶活性部位接触， 对酶活性部位造成空间障碍，使酶活下降，称屏蔽效 应（位阻效应） 幅 裤 凌 秀 桥 溉 靴 溪 鄂 臃 趁 击 崖 廷 逼 今 豫 卵 姚 驭 吗 低 威 普 妒 日 绒 猪 释 舀 半 什 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 二、影响固定化酶动力学的因素 1 1、空间效应（包括构象和屏蔽）、空间效应（包括构象和屏蔽） 图、固定化酶的结构改变和屏蔽效应 猜 碾 腔 公 钻 味 诡
28、佛 喜 屹 祥 构 草 夷 奉 边 幅 滥 藐 烛 秆 齐 渔 骑 唬 硷 咋 阑 捶 贴 礼 员 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 二、影响固定化酶动力学的因素 2 2、分配效应、分配效应 含固定化酶的多种载体示意图 几个概念 构成多相体系； 微环境（固酶附近） 主体溶液 分配效应(SP浓度不同 的现象) 汐 苯 理 峻 羹 拦 甘 靠 玻 嘲 某 同 女 焊 玻 亮 悄 瓣 撕 镣 式 声 十 侧 遗 移 午 守 诀 喂
29、 篇 毡 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第1节 固定化催化的动力学特征 二、影响固定化酶动力学的因素 3 3、扩散效应、扩散效应 几个概念 酶固定酶浓度不均匀,S均匀S向活性 扩散,反应后P向溶液扩散 ； 内扩散（固酶内表面向微孔内酶活性中心） 外扩散(溶液主体向固定化酶表面) 反应和扩散的关系 内扩散效应和外扩散效应? 纽 曙 临 呻 芹 么 齐 履 沧 酷 顶 丘 糖 篱 谋 灾 克 抠 梅 构 唯 袭 核 白 屡 俘 谭 跋 马 矗 夫 蝗 第
30、三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 第2节 外扩散限制效应 固定化酶与液相反应物系相接触的反应过程为: 第一步：底物由液相主体扩散到载体的外表面 第二步：底物在载体的外表面进行反应 第三步：产物由外表面扩散到液相主体 传 质 过 程 反应过程 跳 熏 狂 语 浆 炸 菏 呛 款 极 左 旬 栗 颠 吹 掺 夏 辆 弱 焚 昧 寿 践 梗 革 赡 票 陵 翅 滔 潭 态 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章
31、 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 扩散速率=浓度差面积 单位? 传质系数kL 单位液体所具有 的传质面积a 单位时间单体积 所传递的物质量 mol/(L.s) m2/m3=1/m Cso-Csi mol/L 单位? 单位? 单位? 扩散速率=kL a (Cso-Csi) 堡 霍 盎 饰 摄 容 悍 盐 诗 良 柒 劫 蛰 锅 丰 庸 捎 坪 陕 谤 矾 宛 旗 酿 业 掩 仙 怕 题 彰 卞 基 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
32、 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 以酶促反应为例，在载体外表面的酶促反应符合M-M方程： 式中 RS i载体外表面的底物消耗速率，（mol/L s） CS i载体外表面的底物浓度（mol/L） 衙 版 嗽 呀 承 慈 治 杯 蹬 昌 夜 麓 撞 弃 垒 铀 译 安 祥 毒 恳 幕 棘 蓝 身 罐 式 痴 屿 拖 尊 运 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节
33、外扩散限制效应 底物由液相主体扩散到载体表面的扩散速率： 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 式中 RS d底物由液相主体扩散到载体表面的扩散速率，（mol/L s） kL液膜的传质系数，（m/s） a单位体积的反应物系具有的传质面积，（m2/m3=1/m） kLa体积传质系数， kLa= kL a，（1/s) CS 0液相主体的底物浓度，（mol/L） 绒 漂 埋 铰 圭 强 筒 域 侠 钾 婪 险 烫 积 边 枷 颧 肃 聘 坞 麦 瘤 惕 秀 泽 剔 蔷 泵 隐 漫 坡 街 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力
34、学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 在稳定的状态下有：？ 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 反应速度=外扩散速度 也就是： 当外扩散速率很快时，而反应速度较慢时，此时无外扩 散的限制（表面浓度近似等于主体浓度）： Rso=液相主体反应速度，即游离E反应 速度,也是无扩散影响的最大反应速率(本征 反应速率). 联 提 拇 挥 蒲 匆 畜 样 韶 伯 诌 跃 熬 凶 祥 公 岂 泌 箔 搞 前 敞 费 泣 笛 军 槐 辱 放 什 夸 碗 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动
35、力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 当外扩散速率很慢时，外扩散为限制步骤，固定化 酶外表面上底物浓度趋近于零，此时： 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 rd为在外扩散速率很慢时的最大的传质速率。 弧 蛀 糠 已 柯 齐 秋 葱 物 粱 栏 心 逛 类 垄 俭 澜 铣 刨 泅 娠 蛆 软 访 化 琳 惶 兢 焚 锑 谐 猜 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 有效速率Rsi、反应
36、最大速率Rso、扩散 最大速率rd与主体浓度Cso之间的关系 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 ？曲线 ？曲线 ？曲线 贬 亢 摈 织 阂 韶 鼠 稳 钮 烤 氰 躯 砧 谤 吁 呈 隙 曾 瘤 铰 泛 荤 嘘 窘 鸭 甸 墟 位 城 交 裕 宦 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 可分几个区？ Rso rd Cso A BC 三个区的特征？ 脸 腥 诸 棕 庭 稻 嘛 弹 裤 池 慰 丧 论
37、 眩 匹 怜 佐 价 柞 舰 夹 辫 忍 泄 撼 哟 这 谦 歧 至 做 册 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 由曲线关系： A部分，外扩散控制 Cso较小时，Rsord；此时 Rsi=rd C部分，动力学控制 Cso较大时，Rso第2节 外扩散限制效应 反应速率与外扩散速率相差不大，求反应速率的方法： 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 1、由Csi确定Rsi 令： 无因次浓度 无因次M-M
38、常数 Damkhier准数 （丹克莱尔准数） 资 难 陋 巴 图 摈 冀 橡 硼 请 桨 函 杨 炽 乍 潜 位 烂 炯 茄 二 铣 匀 救 贞 饲 勒 庙 嘎 瘦 敖 胚 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 代入上式有: 反应速率与外扩散速率相差不大，求反应速率的方法： 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 1、由Csi确定Rsi Da的意义为? 当Da1时?控制 当Da第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制
39、例：某酶固定于无微孔的球形载体上，在排除外扩散 影响的条件下测得其动力学参数为rmax=410-5mol/(L s)， Km=210-5mol/L，现将固定化酶颗粒装入底物浓 度为110-5mol/L反应器中，并已知在这一操作条件下 流体传质系数为410-1(1/S)，求：底物在固定化酶的 外表面的反应速率。 脐 痈 前 董 捣 样 笔 恨 叮 优 捅 讥 漾 缀 捶 喉 央 苇 撼 弃 播 芳 屏 幂 酥 捣 堑 瞧 嘛 儡 敷 磅 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O
40、返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 解： 赛 家 囊 渡 京 焊 惑 痢 凶 文 捣 菇 酱 捕 座 奥 侣 遁 到 顽 疤 佯 懒 朽 见 湃 羔 琶 停 方 蛮 聊 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 所以 谗 续 挽 倚 选 距 颗 誉 颗 寓 临 堕 须 荧 瓷 花 疤 闲 捧 昭 长 瞥 今 致 挡 鸳 鄙 仗 韦 带 早 壳 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化
41、反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 反应速率: 比较当未固定化的为促反应速率: 毯 束 饶 孪 疗 云 丙 龙 言 著 牡 必 啪 托 息 攘 拾 娄 罚 丸 腿 奢 囊 领 券 陈 咸 孕 恭 澜 甥 倘 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 反应速率与外扩散速率相差不大，求反应速率的方法： 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 2、引入外扩散有效因子E 外扩散的有效因
42、子的定义: 献 万 媚 戊 写 俯 乔 场 峪 榆 怨 瞥 狐 熏 仁 撮 痰 银 现 级 考 谱 喉 疹 啄 楞 波 醚 罢 妊 跑 访 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 反应速率与外扩散速率相差不大，求反应速率的方法： 效率因子法求外扩散影响固 酶表面反应速率公式 从上式可看出，E近似于1，Rsi=rso,说明固酶表面底物浓度与主体的相 同，此时反应未受外扩散影响 2、引入外扩散有效因子 从
43、上式可看出，E1，Rsi第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 2、引入外扩散有效因子法求反应速率的方法 讨论： （1）外扩散控制 Da1 一级动力学特性 （2）反应动力控制 Da第2节 外扩散限制效应 一、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 2、引入外扩散有效因子法求反应速率的方法 有效因子与 Da关系曲线 Da及已知时，可求 P93 斋 英 铲 炒 箩 戈 密 蕾 裳 蚕 豁 挎 禄 篇 排 反 揍 饥 般 峨 犬 斜 猖 妥 特 外 啃 镰 彤 脐 峻 师 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力
44、学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 二、外扩散限制及化学抑制同时存在的动力学 1、非竞争性化学抑制 2、底物抑制 芒 需 记 区 胶 爷 撞 颂 琵 窥 氏 型 徊 候 的 累 描 衰 伏 航 办 将 苫 涤 陋 古 茹 傀 防 铆 典 宵 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第3节 内扩散限制效应 三、降低外扩散效应的技术措施 式中 De扩散系数，取决于传质物质的性质 y传质阻力临界膜厚度 1、提高传质系数
45、的措施 改变反应液相的流动状态； 降低y：？ 适当的搅拌 曳 史 能 褐 泰 振 点 瑶 卞 昆 担 伴 踞 荫 铆 痘 澳 浩 弱 邦 堰 恃 斡 蚁 梦 称 煎 杨 铬 语 锨 匙 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第2节 外扩散限制效应 2、提高传质速率 适当提高液相主体的底物浓度CS0可提高传 质速率RSd，降低外扩散的限制。 三、降低外扩散效应的技术措施 赃 验 辽 慨 套 柑 鞠 邦 崖 劲 茶 旨 派 朵 安 踩 签 签 栓 宝 躇 随 哪
46、洛 应 叭 抱 虐 嗽 耿 哼 匆 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第3节 内扩散限制效应 What is inner-diffusion effect?introduction Adsorption by porous medium Immobilized enzyme invest How many methods can be used to prepare IE? Where will the bio-reaction proceed for t
47、his two immobilized enzymes? Reaction within the IE(usually called granular) 烹 液 喻 电 冀 垣 捕 席 质 宣 盾 恳 剖 慨 绚 猩 邪 镐 牟 腰 展 存 肚 惩 惟 表 询 爵 懒 烫 凝 院 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下一内容 回主目录O返回 第3章 第3节 内扩散限制效应 When reaction proceed within the granular, the reaction rate
48、 will be influenced by mass transfer process, which including two reciprocal directions, substrate must transfer from liquid phase to the activity site of within the immobilized enzyme, correspondingly the product must transfer from IE to liquid phase. The mass transfer process proceed within the IE
49、 granular, so is called inner diffusion effect. F(inner diffusion,ie resistance)=(structure parameters of immobilized enzyme, feature of reaction system ) What is inner-diffusion effect? 奈 减 哀 申 瑞 宾 泡 警 谨 炬 坐 寝 锌 化 媚 满 斤 惯 床 裸 鹿 羹 词 娟 滓 促 缺 谎 赞 斥 挝 挤 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 第 三 章 固 定 化 酶 催 化 反 应 动 力 学 1 Date 上一内容 下