Пользовательский поиск

Стабилизация ферментов при иммобилизации

При иммобилизации часто наблюдают эффекты стабилизации ферментов против тепловой денатурации. Объяснить этот факт мож­но следующим образом. Инактивация ферментов под действием тепла или денатурирующих агентов, таких как мочевина или гуанидилхлорид, связана с разрушением в белке многих внутримо­лекулярных связей. Это приводит к разворачиванию белковых мо­лекул и увеличению их объема. Очевидно, что белки можно ста­билизировать, если жестко закрепить нативную структуру допол­нительными внутримолекулярными связями или связями белка с носителем.

Продолжение ниже

Ферменты в нетрадиционных средах. Мицеллярная энзимология

Ферменты в естественных условиях работают в водной среде или на границе раздела фаз мембрана — водная среда. Развитие ме­тодов химической ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Такой способ часто приводит к положительным результатам. В качестве примера рассмотрим стабилизацию а-химотрипсина, иммобилизованного в полиакриламидный гель путем сополимеризации с ферментом, модифицированным акрилоилхлоридом. Перед иммобилизацией фермент обрабатывали акрилоилхлоридом, обеспечивая введение в белковую молекулу непредельной связи, способной участвовать в реакции радикальной полимеризации. Да­лее исследовали кинетику инактивации свободного и иммобили­зованного фермента при различных температурах.

Константа скорости инактивации к- фермента зависит от тем­пературы. Данные для свободного фермента представлены линией 1, а для иммобилизованного — линией 2. При температуре 60 °С сво­бодный фермент инактивируется настолько быстро, что экспери­ментальное изучение кинетики процесса затруднено. Иммобили­зованный фермент при этом стабилен. Константы скорости инак­тивации свободного и иммобилизованного фермента при темпе­ратуре 60°С различаются на три порядка. Увеличение температуры для иммобилизованного фермента увеличивает скорость его инак­тивации. Однако лишь при температуре 110 °С скорость инактивации иммобилизованного фермента ста­новится соизмеримой со скоростью инактивации свободного фер­мента при 60 °С.

Любой химик знает, что гетерогенный катализатор лучше го­могенного, так как в первом случае легко отделить продукты ре­акции от катализатора. Данное не очень существенное, на первый взгляд, свойство гетерогенно-каталитической системы придает ей колоссальные преимущества: это делает каталитический процесс технологичным.

В случае ферментов химическая энзимология умеет легко пре­вращать водорастворимые белки в гетерогенные катализаторы. Химия белковой молекулы, химия природных и неприродных носителей обеспечили эту область сотнями и тысячами возмож­ностей. Получение иммобилизованного фермента — в настоящее время достаточно тривиальная операция. Однако кто-то когда-то сделал первый шаг, и этот шаг был нетривиальным. Первым ис­следователям не было очевидным, что совмещение «живого» ка­тализатора с «мертвой» подложкой может привести к каким-то Результатам. Результаты же оказались в высшей степени положи­тельными. Кроме получения преимуществ гетерогенного катали- тора ферменты приобрели новые свойства. Оказалось, что можно повлиять на зависимость скорости ферментативной от показателя pH, увеличить стабильность катализатора и защитить его от инактивирующего влияния тепла или денатурирующего агента. Это обеспечило активное развитие области и создание основы полу­чения иммобилизованных ферментов и их использования во мно­гих реакциях.

Однако за новые качества нужно платить. В данном случае пла­той является зависимость кинетики реакций от процессов массопереноса и диффузионного торможения. Процессы массопереноса и диффузии в жидкостях протекают относительно медленно. Они проявляются на границе раздела фаз жидкость — твердое тело (внешняя диффузия) и при переносе вещества в грануле катали­затора (внутренняя диффузия). Оказалось, что эти процессы мож­но количественно описать и предсказать их влияние на скорости реакций.

Результатом этого этапа работы стала возможность априорной оценки каталитической эффективности системы, т. е. степени ис­пользования каталитических возможностей фермента в той или иной системе. Теоретические расчеты и простые эксперименты позволяют выявить, в какой — кинетической (в которой лимити­рует ферментативная реакция) или диффузионной (в которой лимитирует массоперенос) области работает катализатор. Во мно­гих случаях положительным свойством системы является возмож­ность использования катализатора в строго диффузионном режи­ме, обеспечивающем предельно допустимые скорости реакций. Очевидно, что все это позволяет предложить обоснованные реко­мендации для конструирования хорошего катализатора для конк­ретной реакции.

Богатый набор методов химической модификации ферментов и их иммобилизации, широкий выбор носителей, условий и хи­мических агентов при иммобилизации ферментов в большинстве случаев позволяют получать ферменты, достаточно стабильные с практической точки зрения.

Таким образом, химическая энзимология создала целый арсе­нал методов, позволяющих перевести фермент из раствора на но­ситель, что обеспечило широкие возможности практического ис­пользования ферментов.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".