Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

ционально важных параметров (G. Talsky et al., 1984). Подобные модификации могут иметь и положительное, и отрицательное значение в зависимости от поставленной задачи.

Испытывая различные способы иммобилизации, исследователь стремится к сохранению функциональных характеристик фермента или к их целенаправленному изменению. Так, иммобилизацией фермента на анионном или катионном полиэлектролите можно добиться сдвига его оптимума рН, соответственно, в щелочную или кислую сторону (К. Мартинек, 1984). Положительное значение имеет расширение оптимальной зоны рН са-харофосфорилазы Leuconostoc mesenteroides при ее иммобилизации в желатине с последующей сшивкой глутаровым альдегидом (Е. J. Vandamme et al., 1984).

Иммобилизация приводит к снижению эффективности ингибиторов ферментов. Одной из причин здесь, по-видимому, является затрудненный доступ ингибиторов к иммобилизованному ферменту. Это подтверждается тем, что ингибирующее действие высокомолекулярных соединений снижается в большей степени, чем низкомолекулярных. Иммобилизованный трипсин сохраняет чувствительность к низкомолекулярному ингибитору фенилметан-сульфонилфториду, но не к ингибитору из сои с молекулярной массой 22 кД или овомукоиду с массой 33 кД (J. Kas et al.,

В то же время известны случаи, когда иммобилизация повышает устойчивость ферментов и к низкомолекулярным ингибиторам. Иммобилизация L-аланинаминотрансферазы на коллаге-новой мембране ведет к снижению ингибирующего действия двухвалентных катионов (Gzia et al., 1984).

Важное практическое значение иммобилизации заключается в том, что ферментам можно придать способность функционировать в неводной среде, в частности в органических растворителях. Строго грворя, речь идет о двухфазных системах, так как носитель фермента удерживает в себе воду и именно этим водным микроокружением обусловлено сохранение каталитической активности.

Проблема регенерации кофакторов. Одностадийные реакции, не требующие кофакторов (получение L-аминокислот из рацематов, превращение глюкозы во фруктозу, гидролиз лактозы и т.д.), относят к ферментативным биотехнологическим процессам первого поколения. Некоторые из них ныне применяют в промышленном масштабе.

Переход к процессам второго поколения связан с освоением более сложных, в том числе многостадийных процессов, которые зависят от растворимых кофакторов, включая АТР, NAD (Р), флавины. Примером служит получение L-аминокислот из кето-кислот:

Реакция зависит от NADH, пополнение фонда которого достигается окислением формиата до СОг. Здесь Et и Е2 — соответственно дегидрогеназы кетокислот и формиата.

NADH и другие растворимые кофакторы уносятся током жидкости в проточном непрерывно действующем биореакторе с иммобилизованными ферментами, а постоянное добавление

1984).

HOOC-CO - R

со2

HOOC-HCNHj -R

HCOOH новых порций кофакторов крайне неэкономично. В то же время простая иммобилизация кофактора недопустима, так как он должен совершать челночные движения между несколькими ферментами (в приведенном примере — между двумя дегидрогена-зами) и, следовательно, обладать определенной степенью подвижности.

Возможны два подхода к решению проблемы регенерации кофактора.

1. Кофактор может быть пришит к ферменту или его носителю через пространственную ножку: достаточно длинную и гибкую для челночных движений кофактора. Подобные препараты дороги и недостаточно эффективны (W. Hartmeier, 1985)

2. Масса молекулы кофактора может быть значительно увеличена за счет присоединения к водорастворимым полимерам — декстрану, полиэтиленгликолю. Такой «разбухший» кофактор сравнительно легко удерживается в биореакторе, если на пути оттока жидкости из аппарата поставить ультрафильтр. Этот подход более перспективен и использован во многих биотехнологических разработках.

Иммобилизованные клетки. Определенная переориентация с иммобилизованных ферментов на иммобилизованные клетки, наблюдаемая в настоящее время, связана с тем, что: а) при использовании целых клеток не требуется проводить отделения и очистки фермента; б) клетки осуществляют как одно-, так и многостадийные процессы, имея необходимые для этого кофакторы. Конечно, метод иммобилизованных ферментов не имеет альтернативы, если речь идет о внеклеточных (экскретируемых) ферментах, например о целлюлозах.

В промышленных масштабах часто используют иммобилизованные убитые клетки, способные обычно лишь к одностадийным процессам. Такие клетки служат эквивалентом инкапсулированного фермента. Остальное клеточное содержимое — ненужный балласт, нередко представляющий угрозу для целевого фермента. Протеазы, способные инактивировать целевой фермент, и другие агенты, которые могут вызвать нежелательные химические реакции, стремятся тем или иным способом удалить из клетки (например, путем вымывания), инактивировать или вывести из сферы действия внутриклеточными сшивками.

Иммобилизация и рост клеток. Живые клетки более перспективны и в то же время являются более «капризными» биокатализаторами, чем нежив

страница 55
< 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
(29.04.2017)