Іммобілізовані ферменти та їх застосування

Іммобілізовані ферменти та їх застосування

Ферменти виявляють свою активність не тільки в мікропросторі клітини, але й поза організмом. Вони є виключно активними і специфічними каталізаторами, котрі мають недосяжну для хімічних каталізаторів активність і вибірковість і, крім того, прискорюють багато реакцій, для яких взагалі не відомі хімічні каталізатори. Тому практичне використання ферментів відкриває величезні можливості для розробки багатьох хімічних процесів, які йдуть у м'яких умовах з високим виходом цільових продуктів. Однак, по-перше, ферменти, ідеально пристосовані для роботи в живій клітині і у разі вилучення зі свого оточення стають дуже нестійкими і не можуть функціонувати достатньо тривалий термін. По-друге, ферменти, як правило, є гомогенними каталізаторами, що дуже незручно з технологічної точки зору, оскільки такий каталізатор важко відокремити від продуктів реакції і використати знову. По-третє, деякі хіміко-технологічні процеси бажано проводити за підвищеної температури, наприклад, для того, щоб не допустити забруднення продуктів синтезу (особливо лікарських препаратів) мікрофлорою; проте з підвищенням температури стабільність ферментів катастрофічно знижується. Окрім того, дуже часто потрібні органічні речовини можна одержувати з високим виходом лише в тому випадку, коли реакція йде виключно в середовищі органічного розчинника. Але в цих умовах звичайні ферменти також не здатні нормально працювати і швидко втрачають каталітичну активність. З цього випливає, що фермент, виділений із живої клітини, потребує значного вдосконалення.

За останні 15-20 років проблему вдалося розв'язати, і ферменти стали повноправними компонентами технологічних схем виробництва. Це було досягнуто шляхом розвитку методів іммобілізації ферментів, тобто фіксації їх на якихось нерозчинних матеріалах, які запобігають руйнуванню ферментів, збільшують термін їхньої дії, перетворюють їх у гетерогенний каталізатор (наприклад, у вигляді зерен).

Під іммобілізацією розуміють таку процедуру, внаслідок якої молекула ферменту тим чи іншим способом прикріплюється до певних об'єктів (носіїв), нерозчинних у воді (англ

- нерухомий). Ці об'єкти разом із ферментом легко відокремлюються від розчину після завершення реакції. Хімічне «пришивання» ферменту до носія закріплює конформацію ферменту, що й є причиною підвищення стійкості та зниження лабільності.

Іммобілізовані ферменти є начебто моделлю структурно організованих у клітині ферментів (мембрана - це та ж нерозчинна основа для сполучення із ферментом).

Приблизно в 70-х рр. XX ст. на стику певних хімічних і біологічних дисциплін сформувався новий науково-інженерний напрямок: інженерна ензимологія (найважливіший розділ біотехнології), стрімкий розвиток якої зумовив створення нових типів гетерогенних біоорганічних каталізаторів - іммобілізованих ферментів.

Ферменти і ферментні системи традиційно застосовуються в найрізноманітніших галузях практичної діяльності: у харчовій, фармацевтичній, текстильній, хутровій, шкіряній та інших галузях промисловості, у медицині, сільському господарстві, органічному синтезі, хімічному аналізі. Останніми роками ферменти стали застосовувати для здійснення таких реакцій органічної хімії, як окислення, відновлення, метилювання, ацетилювання, дезамінування, декарбоксилювання, дегідратація, конденсація для поділу і відокремлення ізомерів тощо. Вже зараз стало очевидним, що застосування біокаталізу в тонкому органічному синтезі відкриває шлях до безвідходних і низькотемпературних процесів, які протікають до того ж у неагресивних середовищах. Немає сумнівів, що впровадження біокаталітичних процесів у хімічну технологію неминуче сприятиме економії сировини й енергії, зменшенню шкоди, якої сучасна промисловість завдає навколишньому середовищу. Оволодіння тонкими механізмами дії ферментів, без сумніву, надасть необмежені можливості одержання у величезних кількостях і з великою швидкістю корисних речовин у лабораторних і

1 2 3 4 5

Схожі роботи

Реферати

Курсові

Дипломні