Иммобилизованные ферменты

Обычные ферменты используются в различных биотехнологических процессах только в одном производственном цикле – одноразово.

Достижения молекулярной биологии, биохимии, органического синтеза и т.д. позволило создать ферментные препараты многоразового использования – иммобилизованные ферменты.

Иммобилизованные ферменты (или нерастворимые ферменты) – это искусственно полученный комплекс фермента с нерастворимым в воде носителем. Иммобилизация (от латинского immobilis – «неподвижный») осуществляется: путём физической адсорбции фермента на нерастворимом материале; включения фермента в ячейки геля, из которого фермент не может освободиться, в то же время ячейки позволяют проникать низкомолекулярному субстрату к ферменту; а также ковалентным связыванием фермента с носителем и т.д.

В качестве адсорбентов используют стекло, гидроксилаппатит, целлюлозу. Для включения фермента в ячейки геля используют разнообразный гелеобразующий материал, чаще всего полиакриламидный гель. В качестве материала для ковалентного связывания ферментов применяют полипептиды, производные стирола, полиакриламид, нейлон и т.д. При ковалентном связывании ферменты находятся на химическом «поводке» у нерастворимого носителя.

При получении иммобилизированных ферментов принимают все меры предосторожности для сохранения активности фермента (не затронутьь группировки активного центра).

Иммобилизированные ферменты обычно менее активны чем исходные, поскольку связывание с носителем вносит некоторые конформационные изменения в молекулу фермента, а следовательно, в его активный центр.

Иммобилизированные ферменты обладают многими преимуществами по сравнению с обычными препаратами ферментов. К ним относятся: более низкая стоимость, связанная с возможностью их многоразового использования; повышенная стабильность при хранении и использовании; отсутствие примесей фермента в продуктах реакции; возможность организации непрерывно-поточного процесса катализа и более строгого контроля за ним.

Несмотря на большие потенциальные возможности использования иммобилизованных ферментов в производстве, в настоящее время реализованы лишь немногие, например:

- разделение изомеров аминокислот, получение сиропов с высоким содержанием фруктозы с использованием глюкозоизомеразы, получение безлактозного молока с использованием β-галактозидазы.

С помощью иммобилизированных ферментов осуществляется промышленный синтез некоторых аминокислот, витаминов и гормонов; разработаны высокочувствительные методы анализа некоторых лекарств. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин), иммобилизированные на марлевых салфетках, тампонах, применяют в хирургической практике для очищения гнойных ран, омертвевших тканей.