Іммобілізація ферментів

• Гетерогенний каталізатор можна легко відділити від реакційного середовища, що дає змогу у потрібний момент зупинити реакцію, використовувати його повторно й отримати чистий продукт, не забруднений ферментом.

• Використання іммобілізованих каталізаторів дає змогу проводити ферментний процес безперервно, регулювати швидкість реакції і вихід продукту.

• Іммобілізація ферменту дає можливість регулювати їх каталітичну активність за рахунок зміни властивостей носія під дією деяких фізичних факторів, таких, наприклад, як світло чи звук.

• Іммобілізація і модифікація ферментів сприяє цілеспрямованим змінам властивостей каталізатора, у тому числі специфічності, залежності каталітичної активності від рН, іонного складу та інших параметрів середовища

Для створення іммобілізованих ферментів необхідно мати джерело ферменту, носій і спосіб іммобілізації.

Найширше використовують полімерні носії на основі природних (похідні целюлози, агарози, декстрану) і синтетичних (полістирол, акриламід, нейлон, поліамінокислоти) полімерів. При використанні целюлози та її похідних як носіїв були отримані іммобілізовані ферменти: трипсин, папаїн, хімотрипсин, глюкозооксидаза, каталаза, пероксидаза, піруваткіназа, лактатдегідрогеназа. протеаза, амілаза, глюкоамілаза. аспарагіназа, фосфатаза лужна і кисла, аміноамілаза, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза та ін.

Синтетичні полімерні носії використовуються для отримання ковалентно зв'язаних іммобілізованих ферментів. Перевагами неорганічних носіїв є те, що вони не піддаються біологічній атаці, хімічно інертні до більшості розчинників, механічно міцні, мають жорстку основу, структура якої не залежить від природи розчинника. До такого типу адсорбентів-носіїв належать каолін, кварц, діатоміти, макропористі силікагелі, аеросилогелі (силохроми), макропористе скло та ін. Останнім часом все частіше як носії використовують пористі скла. Із застосуванням пористого скла були отримані такі іммобілізовані ферменти: рибонуклеаза, протеїназа, глюкозооксидаза, каталаза, пероксидаза, глюкоамілаза та ін.[1]

Незалежно від хімічної природи, до носіїв іммобілізованих ферментів ставлять такі вимоги:

• Висока хімічна і біологічна стійкість.

• Висока механічна міцність.

• Велика питома поверхня, висока ємність, пористість і достатня проникливість для ферменту і субстрату.

• Можливість отримання у вигляді зручних у технологічному плані форм.

• Легке переведення в реакційноздату форму.

• Висока гідрофільність, що забезпечу можливість проведення реакції зв'язування ферменту з носієм у водному середовищі.

• Низька собівартість.

Існує п'ять основних способів іммобілізації ферментів. Деякі з них представлені на рис. 1:

. Адсорбція ферменту на нерозчинному носії, наприклад, на скляних кульках, кераміці, частинках целюлози, активованому вугіллі.

. Ковалентне приєднання ферменту до нерозчинного носія, наприклад, до гідроксилів металів.

. Включення ферменту в нерозчинний водопроникний полімер, наприклад, у крохмаль, силікагель, карагінан, поліуретан.

. Розміщення ферменту на напівпроникній мембрані (мікрокапсулювання).

. Надання нерозчинності ферментові шляхом його поперечного зв'язування з біфункціональним агентом, наприклад, глутаровим альдегідом.

Рис 1. Способи іммобілізації ферментів (за Й.Ленгелером, Г.Древсом. Г.Шлегелем.

2005)

Загалом, іммобілізація ферментів може бути здійснена двома принципово різними способами: без утворення ковалентних зв’язків між матрицею і білковою молекулою (фізичні методи іммобілізації) і з утворенням ковалентного зв’язку (хімічні методи).

Подібні статті

Походження та філогенез плазунів
Впродовж мільярдів років Земля змінювалася – в небо здіймалися гори, море заливало суходіл, острови підіймалися з глибин океану й перетворювалися на материки, але найбільших змін планета зазнала після виникнення життя близько 3,5 мільярди ...

Кровоносна система
Розвиток сільського господарства та загальне зростання антропічного впливу на водне середовище загострило проблему виживання водних тварин і, зокрема, риб, в умовах пестицидного навантаження. Забруднення внутрішніх водойм, в тому числі риб ...