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1、1,固定化细胞生产技术,制作人:李莎莎,2,3,什么是固定化细胞?,固定化细胞就是被限制自由移动的细胞,既细胞受到物理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内,但细胞仍保留催化活性并具备能被反复或连续使用的活力。是在酶固定化基础上发展起来的一项技术。,4,5,固定化细胞的优点,1、与游离细胞相比 (1)固定化细胞可以将微生物发酵改为连续酶反应 (2)可以获得更高的细胞浓度; (3)细胞可以重复使用; (4)在高稀释率时,不会产生洗脱现象; (5)单位容积的产率高; (6)提高遗传稳定性; (7)细胞不会受到剪切效应的影响。 (8)发酵液中菌体含量少,有利与产品的分离纯化。,6,与固定化酶相比,固
2、定化细胞具有以下优点: (1)免去了破碎细胞提取酶的手续 (2)酶在细胞内的稳定性较高,完整细胞固定化后酶活性损失少 (3)固定化细胞制备的成本比固定化酶低 (4)无需辅酶再生,2、与固定化酶相比,7,固定化细胞的缺点,虽然固定化细胞具有上述许多优点,但也有不足之处,具体表现在: 1、仅能利用胞内酶; 2、细胞膜、细胞壁和载体都存在着扩散限制作用; 3、载体形成的孔隙大小影响高分子底物的通透性; 4、可能有副反应。,8,固定化细胞的分类,1、按固定的细胞类型不同分为三类: (1)微生物; (2)动物; (3)植物。 2、按细胞的生理状态不同分为两大类: (1)死细胞:包括完整细胞、细胞碎片、细
3、胞器。适用于一种酶催化的反应。 (2)活细胞:包括增殖细胞、静止细胞、饥饿细胞。适用于多酶反应,特别是需要辅酶的反应。,9,细胞固定化的方法,细胞固定化方法有: 1、无载体法 2、Adsorption(吸附法) 3、covalent bonding(共价结合法) 4、Cross linking(交联法) 5、Encapsulation(微胶囊法),10,一、吸附法,1,原理 利用载体和细胞表面所带电荷的静电引力(van der Walls forces),使细胞吸附于载体上。 吸附法可分为物理吸附和离子吸附两种。该法操作简单,固定化过程对细胞活性影响小。 2,载体的材料 采用吸附法固定细胞,所
4、用的载体主要有:硅藻土、木屑、多孔玻璃、活性炭、 多孔陶瓷、离子交换树脂和等。塑料,11,二、共价结合法,利用细胞表面的反应基团(如氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基)与活化的无机或有机载体反应,形成共价键将细胞固定。 注意: 用该法制备的固定化细胞一般为死细胞。,12,三、交联法,利用双功能或多功能试剂与细胞表面的反应基团(如氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基)反应,从而使细胞固定。 常用的交联剂包括:戊二醛、甲苯二异氰酸酯、双重氮联苯胺。 由于交联试剂的毒性,这一方法具有一定的局限性。,13,四、包埋法,包埋法是细胞固定化最常用的方法。包埋法可以分为: 1,微胶囊法:利用半透性聚合物薄膜将细胞包裹
5、起来,形成微型胶囊; 2,凝胶包埋法:是在无菌条件下,将生物细胞和胶溶液混合在一起,然后再经过相应的造粒处理,形成直径为 1-4mm 的胶粒。 常用的包埋剂为: 聚丙烯酰胺、琼脂、海藻酸、卡拉胶、二醋酸纤维、三醋酸纤维、明 胶等。,14,固定化方法的比较,吸附法:条件温和、方法简便、载体可再生。但操作稳定性差。 共价法:操作稳定性高。但由于试剂的毒性,易引起细胞的破坏。 交联法:可得到高细胞浓度,但机械强度低,无法再生,不适于实际应用。 包埋法:细胞和载体间没有束缚,固定化后,细胞仍保持较高活力。但这类方法只适用于小分子底物。,15,固定化细胞的应用,目前固定化细胞已成功地应用在以下领域: 1,抗生素的生产 2,有机酸的生产 3,氨基酸的生产 4,酶制剂的生产 5,生物转化 6,废水处理 7,基因工程菌的固定化,16,谢谢观看,