Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

и 3 полипептидной цепи лизоцима заменен изолейцин на цистеин, так что образовалась новая дисульфидная связь с цистеином в положении 97. Это обусловило резкое повышение термостабильности лизоцима (В. Г. Дебабов, 1985).

Принципиально новые возможности для стабилизации ферментов и целых клеток биообъекта открывает их иммобилизация.

Глава

ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ

И БИОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Химическая модификация ферментов, их перенос в неводную среду, обработка с целью стабилизации, белковая инженерия (см. гл. 3, § 6, 7) — все эти методы относятся к компетенции инженерной энзимологии. Центральный метод инженерной энзимологии — иммобилизация ферментов. Иммобилизация — ограничение подвижности молекул ферментов, их конформационных перестроек — основана на физико-химических принципах, позволяющих закрепить структуру фермента таким образом, чтобы активный центр его молекулы сохранял свою работоспособность (каталитическую активность) в течение длительного времени, не подвергаясь структурным изменениям, приводящим к нарушению его конфигурации (рис. 18).

Способы иммобилизации — прикрепление ферментов к поверхности природных или синтетических носителей (адсорбция, химическое связывание), включение ферментов в полимерные гели, мембранные капсулы, полые волокна, поперечная сшивка ферментных молекул. Процессы с использованием иммобилизованных ферментов экономически эффективны. Так, получение фруктозы из глюкозы с применением глюкоизомеразы стало дешевле почти вдвое в результате перехода на технологию, основанную на иммобилизованных ферментных препаратах (А, А. Клесов, 1982).

При иммобилизации ферменты из разряда гомогенных катализаторов (находящихся в той же фазе, что и субстраты реакции) переходят в разряд гетерогенных (образующих особую фазу, отделенную от реагентов). Фермент и реагенты могут быть разделены, что позволяет: а) в нужный момент остановить реакцию; б) регенерировать фермент после окончания реакции и использовать его для нового цикла биотехнологического процесса; в) получить продукт реакции без примеси фермента, что имеет особое значение для пищевой и фармацевтической промышленности. 4*

Рис. 18. Активный центр фермента (а) и его изменения, приводящие к потере активности (б) или стабилизации путем иммобилизации (в)

Процесс можно многократно реализовать в периодическом режиме с использованием одного и того же ферментного препарата. Еще важнее возможность непрерывного режима с использованием известного в химической технологии принципа взаимодействия подвижной и неподвижной фаз. Подвижная фаза — раствор, суспензия, эмульсия реагентов — протекает через реактор, заполненный насадкой с иммобилизованным на носителе биокатализатором.

Фактором, способствующим длительному, в том числе непрерывному, функционированию иммобилизованных биокатализаторов, является их повышенная стабильность, сохранение активности в течение длительного времени как при хранении, так и в ходе биотехнологического процесса.

Принципы иммобилизации ферментов распространились на клетки и их органеллы как полиферментные системы.

Изолированные ферменты и клетки при иммобилизации приобретают свойства, не характерные для них в свободном состоянии. § 1. Методы иммобилизации

Методы иммобилизации являются общими для всех типов биокатализаторов — ферментов, клеток, клеточных органелл, комбинированных препаратов (рис. 19) Однако специфика каждого из них должна быть учтена при выборе предпочтительного метода иммобилизации и конкретных условий его реализации.

Иммобилизация путем адсорбции или химической сшивки. В рамках этого метода биообъект фиксируют на поверхности неорганических (силикагель, пористое стекло, песок, обожженная глина, керамика, бентонит, гидроксид титана, циркония, железа и т. д.) и органических (целлюлоза, хитин и их производные, ионообменные смолы, оксиалкилметакрилат, глицидилметакри-лат, нейлон, полиэтилен, полистирол) носителей. Имеется тенденция ко все более широкому применению материалов, получаемых путем прививки одного полимера к другому — поли (малеиновый ангидрид/стирол) -полиэтилен или поли (малеиновый ангидрид / винилацетат)-полиэтилен (С. G. Beddows, 1985). Материалы разнообразны. Различны также механизм и прочность связей между биокатализатором и носителем — имеется гамма переходов от простого обрастания носителя через физическую адсорбцию, полярные и ионные взаимодействия к координационным и ковалентным химическим связям. Примером разработки, где носителю отводят лишь роль арматуры, является культивирование клеток млекопитающих в биореакторах для получения гормонов и других ценных продуктов. Известно, что рост клеток стимулируется их фиксацией (заякориванием) на твердом субстрате. Фиксация обеспечивается, в частности, насадкой из частиц ДЭАЭ-сефадекса (W. S. Ни et al., 1985). Контакт «клетка (субклеточная структура, фермент) — носитель» прочнее при адсорбции под влиянием дисперсионных, полярных и ионных взаимодействий.

Одним из методов широко практикуемой ныне иммоби

страница 48
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.06.2017)