Презентация / Инженерная энзимология_лекция

Носители для иммобилизованных ферментов.

Считается, что идеальные материалы, используемые для иммобилизации ферментов, должны обладать следующими основными свойствами:

нерастворимостью в воде; высокой химической и биологической стойкостью;

значительной гидрофильностью (смачиваемостью);

достаточной проницаемостью, как для ферментов, так и для коферментов,

субстратов и продуктов реакции; способностью носителя легко активироваться (переходить в реакционноспособную форму).

материал носителя должен быть нетоксичным для человека и микроорганизмов-продуцентов, а так же должен не влиять на физикохимические свойства реакционной среды (значение рН, концентрацию определенных ионов), которые могут повлиять на активность фермента.

Среди природных полимеров выделяют белковые, полисахаридные и липидные носители, а среди синтетических - полиметиленовые, полиамидные и полиэфирные.

К преимуществам природных носителей следует отнести их доступность, полифункциональность и гидрофильность, а к недостаткам - биодеградируемость и достаточно высокую стоимость.

В качестве природных носителей наиболее часто используют полисахариды:

производные целлюлозы - поли-1,4-(3-D-глюкопиранозил-D rлюкопиранозы);

производные декстрана - поли-1,6-(а-D-глюкопиранозил-D rлюкопиранозы);

производные агарозы - поли-(3-галактопиразонил-3,6-ангид 9-а-L-галактопиранозы).

и белки (гели желатины или коллагена).

Белки способны к биодеградации, что очень важно при конструировании иммобилизованных ферментов для медицинских целей.

К недостаткам белков как носителей в этом случае следует отнести их высокую иммуногенность.

Синтетические полимерные носители.

Благодаря разнообразию и доступности материалы этой группы широко используются как носители для иммобилизации.

К ним относятся полимеры на основе стирола, акриловой кислоты, поливинилового спирта; полиамидные и полиуретановые полимеры.

Большинство синтетических полимерных носителей обладают механической прочностью, а при образовании связи с ферментом обеспечивают возможность варьирования в широких пределах величины пор, введения различных функциональных групп.

Адсорбция ферментов на нерастворимых носителях

электростатические, гидрофобные, дисперсионные взаимодействия; водородные связи

носители: кремнезем, активированный уголь, графитовая сажа, глина, пористое стекло, полисахариды, синтетические полимеры, оксиды алюминия, титана и других металлов

недостаток - невысокая прочность связывания фермента с носителем

Иммобилизация ферментов путем включения в гель

фермент вводят в водный раствор мономера, а затем проводят полимеризацию, в результате которой возникает пространственная структура полимерного геля с включенными в его ячейки молекулами фермента.

Во втором случае фермент вносят в раствор уже готового полимера, который впоследствии переводят в гелеобразное состояние.

метод непригоден для иммобилизации ферментов, действующих на водонерастворимые субстраты.

Многие субстраты с большим размером молекул не проникают в поры такого геля

Иммобилизация ферментов в полупроницаемые структуры

Отделение водного раствора фермента от водного раствора субстрата с помощью полупроницаемой мембраны, пропускающей низкомолекулярные молекулы субстратов и кофакторов, но задерживающей большие молекулы фермента.

Разработано несколько модификаций этого метода, из которых интерес представляет микрокапсулирование и включение ферментов в липосомы.