Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


»ммобилизованные ферменты




»ммобилизованными называют такие ферменты, которые выделены из клетки, искусственно закреплены на носителе и сохран€ют свойственную им каталитическую активность.

»ммобилизаци€ Ч это технологи€, согласно которой молекулу фермента включают в какую-либо фазу или соедин€ют с нерастворимым носителем.  омплекс Ђфермент Ч носительї отделен от раствора, но при этом может обмениватьс€ с ним молекулами субстрата, эффектора или ингибитора. ¬ промышленных цел€х дл€ иммобилизации используют главным образом энзимы, выделенные из микроорганизмов. ќни примерно в 100 раз дешевле, чем ферменты животного или растительного происхождени€, и более доступны.

ѕо сравнению со свободными ферментативными препаратами, иммобилизованные ферменты имеют существенные преимущества:

Ч они обладают высокой стабильностью, в несколько тыс€ч раз превышающей стабильность свободных ферментов, и поэтому достаточно долговечны;

Ч они легко отделимы от реакционной среды, что позвол€ет получать чистые продукты реакции;

Ч иммобилизаци€ дает возможность многократно использовать ферментативный препарат;

Ч иммобилизованные ферменты технологичны, что позвол€ет либо вести процесс непрерывно, регулировать его скорость и, соответственно, выход продукта, либо в любой момент остановить реакцию;

Ч с помощью подбора носителей и методов иммобилизации можно целенаправленно измен€ть некоторые свойства ферментов (специфичность, рЌ- и температурозависимость, стабильность) дл€ оптимизации процесса.

ѕроцесс иммобилизации как способ сохранени€ активности выделенного из клетки фермента был открыт еще в начале XX в. ¬ 1916 г. ƒж. Ќельсон и ≈. √риффин показали, что сахараза, адсорбированна€ на угле, сохран€ла свою каталитическую активность. ќднако первый патент на применение иммобилизованных ферментов был выдан только в 1939 г. ƒж. ѕфанмюлеру и √. Ўлейху, которые предложили использовать протеолитические ферменты, адсорбированные на древесных опилках, дл€ обработки шкур животных. ¬ 1953 г. Ќ. √рубхофер и ƒ. Ўлейт разработали принципиально новый метод дл€ иммобилизации ферментов Ч ковалентное св€зывание. „то касаетс€ термина Ђиммобилизованные ферментыї, то он был узаконен в 1971 г. на первой конференции по инженерной энзимологии, котора€ проходила в —Ўј.

Ќосители дл€ иммобилизации ферментов должны обладать определенными свойствами:

Ч высокой биологической и химической стойкостью;

Ч нерастворимостью;

Ч высокой механической прочностью;

Ч значительной гидрофильностью, котора€ обеспечивает св€зывание фермента с носителем в водной среде;

Ч достаточной проницаемостью дл€ ферментов, коферментов, субстратов и продуктов реакции, пористостью,большой удельной поверхностью;

Ч легкостью активации комплекса Ђфермент Ч носительї;

Ч возможностью создани€ различных структур (мембран, пластин, трубочек, гранул);

Ч низкой стоимостью.

¬ зависимости от структуры, носители подраздел€ют на природные и синтетические, органические и неорганические, полимерные и низкомолекул€рные.

ѕриродные полимерные носители по своей химической природе подраздел€ют на белковые (кератин, фиброин, коллаген, желатин), полисахаридные (целлюлоза, декстран, агароза, каррагинан, альгиновые кислоты и их соли, аминополисахариды Ч хитин и хитозан) и липидные (модель Ђфермент Ч липидї в виде моносло€ или бисло€ сферической формы Ч липосома), наиболее приближенные к естественным комплексам, существующим в клетке.

—интетические полимерные носители подраздел€ют на три группы Ч полиметиленовые, полиамидные и полиэфирные. Ѕлагодар€ разнообразию, механической прочности и доступности, они широко используютс€ дл€ иммобилизации.  роме того, при производстве синтетических полимеров можно значительно разнообразить их форму (гранулы, трубочки и т. д.), варьировать величину пор, вводить различные функциональные группы.

Ќосители неорганической природы могут быть представлены материалами из глины, стекла, керамики, сили-кагел€, графитовой сажи, а также оксидами металлов и т. д. ѕреимущества этой группы носителей состо€т в легкости регенерации, возможности получени€ любой их формы при производстве и вариабельности размера пор.

ћетоды иммобилизации ферментов. »ммобилизацию ферментов можно осуществл€ть физическими и химическими методами (рис. 7.3).

‘изические методы основаны на адсорбции фермента на нерастворимом носителе, на включении фермента в поры поперечносшитого гел€, в полупроницаемые структуры.

јдсорбци€ ферментов на нерастворимом носителе. ћолекула фермента удерживаетс€ на поверхности носител€ благодар€ электростатическим, гидрофобным, дисперсионным взаимодействи€м или возникновению водородных св€зей. ѕрочность св€зывани€ фермента с носителем небольша€.

»ммобилизаци€ ферментов путем включени€ в гель (обычно Ч полимерный гель). ћетод обеспечивает равномерное распределение фермента в объеме носител€, достаточно прост и примен€етс€ дл€ иммобилизации отдельных молекул определенного энзима, мультиферментных комплексов и интактных клеток. ќднако он непригоден дл€ работы с ферментами, которые воздействуют на водонерастворимые субстраты.

»ммобилизаци€ в полупроницаемые структуры. ¬ этом случае раствор фермента и раствор субстрата раздел€ют с помощью полупроницаемой мембраны (микрокапсулирование, включение в липосомы). ћетод используетс€ главным образом в фундаментальных научных исследовани€х и в медицине.

»спользование химических методов приводит к возникновению ковалентных св€зей между ферментом и носителем. Ётот способ получени€ промышленных биокатализаторов наиболее распространен.

’имическое присоединение энзима к носителю отличаетс€ высокой эффективностью и прочностью св€зи. ќднако химические методы иммобилизации сложны и дороги, но незаменимы в научных исследовани€х при создании ферментов с контролируемыми свойствами. –ассмотрим некоторые из этих методов.

»ммобилизаци€ на носител€х, несущих гидроксигруп-пы. ¬ этой группе наиболее распространен бромциановый метод, который позвол€ет св€зывать фермент с полисаха-ридным или синтетическим носителем.

»ммобилизаци€ на носител€х, несущих аминогруппы. јминогруппы носител€ превращают в соли диазони€, к которым впоследствии присоедин€ют молекулы ферментов за счет взаимодействи€ с фенольными, аминными, имидазольными, тиольными, гуанидиновыми группами этих ферментов. »ммобилизаци€ на носител€х, несущих сульфгидрильные группы. ≈сли и носитель, и фермент несут сульфгидрильные группы, то под воздействием кислорода воздуха эти группы легко окисл€ютс€ с образованием дисульфидных св€зей.

—реди всех методов иммобилизации оптимальным считаетс€ метод включени€ ферментов в полимерные гели. “акже широко распространены адсорбционное присоединение и химические методы, основанные на ковалентном св€зывании. ƒостаточно часто иммобилизацию провод€т за счет включени€ ферментов в мембраны и микрокапсулы, тогда как другие приемы используют в единичных случа€х. ѕрименение иммобилизованных ферментов. »ммобилизованные ферменты наход€т широкое применение в различных отрасл€х народного хоз€йства:

Ч в промышленности Ч в качестве активных компонентов стиральных и моющих средств, в дубильных процессах, в пищевых производствах, например при обработке м€са; в качестве катализаторов при проведении различных технологических процессов, дл€ анализа различных веществ;

Ч в медицине Ч в качестве противовоспалительных, тромболитических и фибринолитических препаратов;

Ч в фармации Ч в медицинской диагностике при анализе лекарственных веществ белковой природы;

Ч в качестве биокатализаторов в биотехнологических производствах.

—озданы искусственные аналитические системы дл€ анализа различных веществ Ч ферментные электроды, проточные анализаторы и т. д. ¬ насто€щее врем€ разрабатываютс€ новые поколени€ биодатчиков на базе аффинных взаимодействий.

7.3. »ммобилизованные полиферментные системы

ќ широком применении ферментов в медицине уже шла речь выше. ќднако использование белковых препаратов в качестве лекарственных средств может быть ограничено их иммуногенностью, аллергенностью, малым временем действи€ в организме человека или животного. ¬ св€зи с этим в медицине более перспективно применение иммобилизованных ферментов, которые менее аллергенны и иммуноген-ны, более стабильны, обладают пролонгированным действием. Ќапример, при включении в липосомы ферменты защищены от эндогенных протеиназ организма пациента, а сами липосомы утилизируютс€ в организме. ¬ иммобилизованном виде примен€ют тромболитические ферменты, предотвращающие образование тромбов в кровеносных сосудах. »ммобилизованные протеолитические ферменты помогают при лечении ожогов, абсцессов, ран. »ммобилизованна€ уреаза используетс€ в аппарате Ђискусственна€ почкаї. ћикрокапсулы, заполненные аспарагиназой, примен€ют дл€ лечени€ аспарагинзависимых опухолей.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2826 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

„то разум человека может постигнуть и во что он может поверить, того он способен достичь © Ќаполеон ’илл
==> читать все изречени€...

2273 - | 2086 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.009 с.