Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

тем химического присоединения биокатализатора к носителю отличается высокой эффективностью и прочностью связи. Влияние иммобилизации на активность фермента (клеток) различно и определяется как непосредственным изменением структуры фермента, его конформации, так и диффузионными ограничениями для доступа субстрата (кофактора). С целью уменьшения диффузионных затруднений для ферментативной реакции биокатализатор иногда выводят из микроокружения молекул носителя. Его пришивают к носителю через спейсер, достаточно длинную последовательность химических группировок. Например, при иммобилизации галактозилтрансферазы на сефарозе между носителем и ферментом вставляют последовательность -CH2NH(CH2)5CO— (A. G. Demers, S. S. Wong, 1985). Проблемой является выбор оптимальной длины спейсера, при которой предотвращаются нежелательные последствия иммобилизации (диффузионные затруднения, искажение структуры биокатализатора) и в полной мере используются ее полезные эффекты (прочная фиксация биокатализатора и его длительное функционирование).

С целью снижения отрицательного влияния химической сшивки с носителем на функционирование фермента (клетки) проводят удаление места сшивки от активного центра фермента (соответственно от жизненно важных органелл клетки). Если фермент имеет гликоиротеидную природу, ковалентную сшивку проводят по углеводной, а не белковой части ферментной молекулы. Спиртовые группы Сахаров окисляют периодатом до альдегидных групп, которые затем вводят в реакцию с аминогруппами носителя (J. Kas et al., 1984).

Как особый случай без использования сшивающего агента можно рассматривать иммобилизацию клеток на носителях из полимерных гидроксидов циркония, титана, олова и железа (V. Vojtisek, V. Jirku, 1984). Гидроксильные группы вытесняются из координационной сферы того или иного металла функциональными группами клеточных стенок. Между носителем и биокатализатором устанавливаются координационная или кова-лентная связь.

Иммобилизация путем включения в полимерную структуру.

Таким методом биокатализатор вносят в полимерную структуру: получаются гранулы, пленки, волокна, несущие биокатализатор. Метод перспективен, в особенности в применении к целым клеткам. Клетки сохраняют жизнеспособность и высокую каталитическую активность, способны реализовать многостадийные, полиферментные реакции. Применяют как природные, так и синтетические полимерные материалы: альгинат, каррагинан, коллаген, желатину, целлюлозу, хитин, полиакриламид, фоточувствительные полимеры.

Способ включения биологического материала в полимерную структуру определяется спецификой полимера. Полимеризация альгината и каррагинана, добываемых из морских водорослей, зависит от Са2+ (для альгината) и Al34, Мо2+, Fe3+, К+ и NH^ (для каррагинана). Биокатализатор вносят в раствор мономеров альгината/каррагинана и полученную смесь по каплям добавляют в водный раствор соответствующих катионов. Образуются сферические полимерные частицы, несущие иммобилизованный биокатализатор.

Важным технологическим параметром является однородность полученных гранул. Однородные гранулы образуются при пропускании раствора «будущего полимера» с биокатализатором через специальные иглы, формирующие капли стандартных размеров. Предложена новая и, по-видимому, более перспективная технология, основанная на образовании однородных капель при разрыве струи жидкости под влиянием резонанса, создаваемого специальным вибратором (А. С. Hulst et al., 1985). Эта технология успешно применена при получении гранул альгината кальция со включенными клетками пекарских дрожжей и клетками растения Haplopappus gracilis. Используют также приспособления типа пульверизатора, дающего мелкие (менее 1 мм) однородные капли (Т. Rehg et al., 1986).

Описанную методику получения гранул альгината/каррагинана обозначают как внешнее гелеобразование, противопоставляя ей разработанную в последние годы методику внутреннего гелеобразования. К раствору альгината/каррагинана, содержащему биокатализатор, добавляют соли (например, цитрат кальция для альгината), смесь оставляют на два часа для гелеобразования. Достоинством метода является возможность изготовить гель, однородный по всему объему использованного сосуда (A. Johansen, J. М. Flink, 1986).

Иммобилизация в полиакриламидном геле (ПААГ) состоит во внесении биокатализатора в раствор мономера (акриламида), причем к поверхностным функциональным группам биокатализатора присоединяют аналог мономера — Г\|,М1-метилендиакри-ламид. При соответствующих условиях формируется полимер, в который ковалентно вшит биокатализатор. Иммобилизация в коллагене сводится к интенсивному перемешиванию клеток в водной среде, содержащей частицы этого нерастворимого в воде белка. Когда используют желатину или агар-агар, то биокатализатор вносят в нагретый раствор этих полимеров с последующим охлаждением, вызывающим гелеобразование.

Полимерные материалы различаются по своим свойствам и области применения в качестве носителей биокаталитических систем. Альгинат дает гели

страница 50
< 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
(21.07.2017)