Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

лизации дрожжевых / бактериальных клеток для получения этанола служит их сорбция за счет ионных сил на микропористой ионно-обменной смоле (A. J. Daugulis et al., 1985). АдсорбирунгТ аминоацилазу для промышленного разделения смесей L- и D-аминокислот (японская фирма «Танабэ сэйяку»). Клетки дрожжей, адсорбированные на керамике и других носителях, обладают большей дыхательной активностью, чем свободные дрожжевые клетки (V. Vojtlsek, V. Jirku, 1984).

В современных разработках прослеживается тенденция к использованию синтетических крупнопористых материалов, своеобразных «губок», впитывающих клеточную массу. Распространенным губчатым материалом служит полиуретан, образующий твердую «пену» с открытыми ячейками. Этот материал в виде мелко нарезанных частиц помещают в биореактор с клетками. Клетки, проникая в ячейки носителя, быстро растут. Такая система применяется в очистке сточных вод (R. P. Triolo, 1985). Рис. 19. Основные методы иммобилизации биокаталитических систем: а — адсорбция или химическое связывание на поверхности; б — включение в полимерную структуру; в — инкапсулирование; г ~~ поперечная сшивка с помощью би- или полифункциональных агентов

Этот пример говорит о простоте рассматриваемого метода иммобилизации. Она сводится к добавлению частиц носителя в перемешиваемую суспензию клеток или пропусканию такой суспензии через колонку с частицами носителя. Для иммобилизации без химической сшивки характерно слабое влияние носителя на свойства биокаталитической системы. Ферменты сохраняют свою природную активность, а клетки — жизнеспособность. В то же время непрочный характер связи носителя с ферментом (клеткой) ведет к их десорбции, снижающей надежность метода.

Относительно более прочными являются ионные взаимодействия, при которых адсорбция поддерживается при определенных рН и ионной силе омывающего раствора. Для ионной адсорбции применяют различные носители. Если необходимо регенерировать биокатализатор, то заменой раствора можно десорбиро-вать фермент (клетки), т. е. взаимодействия биокатализатора и носителя могут быть поставлены под контроль технолога.

Однако взаимодействия между биокатализатором и носителем теряют прочность при высокой ионной силе раствора, например при получении аспарагиновой кислоты из фумарата аммония. В этих условиях надежнее адсорбция на принципах дисперсионных (гидрофобных) взаимодействий. Используемый для получения аспарагиновой кислоты фермент аспартазу адсорбируют на хлопчатобумажной ткани, к поверхности которой пришиты гидрофобные алкильные или арильные группы (Н. Yamasaki et al., 1986).

Что касается прочной химической сшивки биокатализатора с носителем, то этот метод претерпел долгую историю, связанную с теоретическими исследованиями. Он допускает многочисленные модификации. Практически все функциональные группы белков (а- и е-аминогруппы, а-, 0-, у-карбоксильные группы, сульфгидрильные группы цистеина, ароматические кольца тирозина и триптофана, имидазольная группа гистидина, гидроксиль-ная группа аминокислот) могут быть использованы для сшивки биокатализатора и носителя. В частности, широко применяют реакции, ведущие к образованию пептидных связей между аминогруппами биокатализатора и карбоксильными группами носителя или, наоборот, между карбоксильными группами катализатора и аминогруппами носителя. Для реакции необходим водоотнимающий агент, например дициклогексилкарбодиимид. Многообразны сшивающие агенты. К ним относятся также суль-фурилхлорид, гидразин и др. Они образуют различные связи между биокатализатором и носителем. Например, бромциан и О—С—О—СН2—СНз сшивают гидроксил и аминогруппу. II

О

Проводят реакции между носителем и биокатализатором без участия сшивающих агентов. Одна из подобных реакций зависит от наличия в химической структуре носителя групп —О—Q=Q (остаток малеинового ангидрида), которые выступают в прямое взаимодействие с аминогруппами катализатора, образуя пептидные связи. Для реализации подобной реакции к синтетическим полимерным материалам прививают дополнительные структуры, содержащие малеиновый ангидрид. Таким способом успешно иммобилизованы бычий сывороточный альбумин, глюкозооксида-за, щелочная фосфатаза, клетки Bacillus stearothermophilus (С. G. Beddows et al., 1985).

Использование привитых полимеров — плодотворный и перспективный подход. Прививая к полимеру те или иные боковые ветви, можно гибко регулировать его свойства и реакционную способность, создавать на его поверхности микроокружение, оптимальное для стабильного функционирования биокатализатора. Представляет интерес иммобилизация микросом на полиэтилене с привитыми полиакриловой кислотой и поливиниловым спиртом. В этих условиях микросомы сохраняют высокую, стабильную монооксигеназную активность. Дополнительной стабилизации ферментативной активности способствует добавление глицерина — пример успешного сочетания двух методов стабилизации фермента: иммобилизация в сочетании с обработкой стабилизирующим агентом (Т. И. Давиденко и др., 1985).

Иммобилизация пу

страница 49
< 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
(24.04.2017)