Іммобілізація ферментів

Як же проходить іммобілізація? Ферменти закріплюють в просторі по-різному, декількома способами. Їх можна адсорбувати на кераміці, склі, силікагелі, оксидах і гідроксидах металів, полісахаридах, органічних смолах і інших носіях. Адсорбція при цьому здійснюється фізичними або іонними силами взаємодії. Поширені також методи механічного включання ферментів в полімерні гелі, в напівпроникні полімерні мікрокапсули, в повні волокна, в рідкі мембрани. Особливий інтерес мають способи, які дозволяють приєднувати ферменти до неорганічних носіїв за допомогою хімічних (ковалентних) зв’язків. Можливе таке прикріплення ферментів до нейлону, полістиролу, поліакриламіду, іонообмінних смол.

Після закріплення на поверхні носія ферменти необхідно стабілізувати. Справа в тому, що вони є поживою для мікроорганізмів. Тому ферменти захищають від них, наприклад стінками мікропористого носія. Існують і інші способи стабілізації ферментів, коли молекули білку попередньо зв’язують „поперечними містками”, а потім вже прикріплюють хімічними зв’язками до твердого матеріалу і механічно включають утворення, що дістали в тісні пори носія. Зафіксований таким чином фермент може працювати в різних умовах, зберігаючи активність при підвищених температурах і в відносно агресивних середовищах.

Також ефективним методом є іммобілізація не тільки ферментів, але й мікроорганізмів. Використання таких іммобілізованих клітин дає ряд переваг: не потрібно виділяти і очищати ферменти, невеликі витрати на виділення і очистку продуктів реакції, можливе створення наполовину безперервних і автоматизованих процесів.[1]

Використання звичайних розчинних ферментів обмежене через високу вартість чистих препаратів, велику лабільність і складність виділення ферментів від реагентів і кінцевих продуктів реакції. А отже, ці дорогі біологічні каталізатори зазвичай знаходять лише одне застосування. Крім того, при використанні розчинних ферментів, неможливо перевести багато періодичних процесів на безперервний технологічний режим і важко припинити ферментативну реакцію на потрібній стадії. У даний час широко застосовують ферментні препарати у харчовій і легкій промисловості використовують іммобілізовані ферменти, які зберігають специфічність і активність типових біокаталізаторів, є більш термостабільними та стійкими до зміни реакції середовища (рН), в якому відбувається модифікація субстрату, і можуть бути застосовані у безперервних процесах.

Історія іммобілізації ферментів бере початок із 1916 р. коли Дж. Нельсон і Е.Гриффін показали, що інвертаза, адсорбована на вугіллі зберігає свою каталітичну активність. Надалі було здійснено адсорбцію на тирсі (деревоопилках)

протеолітичних ферментів для обробки шкіри, використання карбоксиметил-целюлози для іммобілізації цілого ряду ферментів, включення холіестерази у крохмальний гель на поліуретановій пластинці для визначення фосфорорганічних сполук у повітрі.

Наймасштабнішим є процес отримання за допомогою іммобілізованої глюкозо-ізомерази глюкозо-фруктозних сиропів з крохмалю, який попередньо гідролізують до глюкози. Важливе промислове значення мають іммобілізовані ферменти і клітини у виробництві амінокислот.

Отже, іммобілізовані, або нерозчинні ферменти - це штучно одержаний комплекс ферменту з нерозчинним у воді носієм. Процес іммобілізації біологічного матеріалу можна визначити як включення біомолекули у певну ізольовану фазу, що відділена від фази вільного розчину, але може обмінюватися з нею молекулами субстрату, ефектора й інгібітору.[4]

Вивченням основ функціонування та застосування іммобілізованих ферментів і ферментних систем займається інженерна ензимологія. Іммобілізовані ферменти мають ряд переваг порівняно з нативними ферментами:

Подібні статті

Біоморфологічні особливості та cхожість насіння Leontopodium alpinum Cass
Флора високогір’я Українських Карпат характеризується високим ступенем ендемізму та рідкісності. Переважна більшість ендемічних та рідкісних видів сформована з малочисельних популяцій. Дослідження стратегії малочисельних популяцій цих видів пов ...

Мінерали в харчуванні людини
Мінеральні речовини входять в склад тканин організму людини, ферментів, гормонів. Вони відіграють велику роль в пластичних процесах, у формуванні і побудові тканин організму, особливо скелету, підтримання кислотно-лужної рівноваги, створен ...