تثبیت آنزیم: تفاوت میان نسخه‌ها
Happy.vernal (بحث | مشارکت‌ها) ایجاد شده توسط ترجمهٔ صفحهٔ «Immobilized enzyme» |
(بدون تفاوت)
|
نسخهٔ ۵ مارس ۲۰۱۹، ساعت ۱۱:۲۹
یبآنزیم تثبیت شده یک آنزیم متصل به مواد بی اثر و نامحلولی مانند آلژینات کلسیم (از ترکیب محلول آلژینات سدیم و آنزیم محلول در کلرید کلسیم بدست می آید). این می تواند باعث مقاومت بیشتری در برابر تغییر در شرایط مانند تغییر pH یا دما بشود. همچنین اجازه می دهد تا آنزیم ها در طول واکنش در یک محل ثابت باقی بماند و پس از آن آنها به راحتی از محصولات جدا می شوند و ممکن است مجددا مورد استفاده قرار گیرند - فرآیند بسیار کارآمد و بنابراین واکنش های کاتالیز شده به وسیله آنزیم ها می توانند به طور گسترده ای در صنایع استفاده شوند. یک جایگزین برای تثبیت شدن آنزیم، تثبیت کامل سلول است . [۱] [۲]
استفاده تجاری
آنزیم های تثبیت شده برای استفاده تجاری بسیار مهم هستند، زیرا مقرون به صرفه هستند همچنین در واکنشی که استفاده می شوند با توجه به ویژگی های آنزیم فواید بسیاری را در پی خواهند داشت که عبارتند از:
- راحتی در استفاده : مقادیر بسیار کم پروتئین در واکنش حل می شود، بنابراین جداسازی می تواند بسیار ساده تر باشد. پس از اتمام، مخلوط واکنش ها به طور معمول تنها شامل محصولات واکنش و حلال هستند.
- مقرون به صرفه بودن : آنزیم تثبیت شده به راحتی از واکنش حذف می شود و این باعث می شود که بیو کاتالیزور به راحتی بازیافت شود. این امر در پروسه هایی مانند تولید شیر بدون لاکتوز بسیار مفید است، زیرا شیر را می توان از ظرفی که حاوی آنزیم ( لاکتاز ) است گذراند و سپس آنزیم برای دور بعدی ورود شیر به مخزن نیز قابل استفاده است.
- پایداری : آنزیم های تثبیت شده معمولا نسبت به آنزیم های آزاد و محلول در برابر دما و محیط واکنش پایداری بیشتری دارند یعنی در گستره دمایی و محیطی وسیع تری پایدار باقی می مانند و فعالیت خود را از دست نمی دهند. [۳]
در گذشته، پودر های شستشوی بیولوژیکی و مواد شوینده حاوی مقدار زیادی پروتئازها و لیپاز ها بودند که آلودگی را از بین می برد. با این حال، هنگامی که محصولات تمیز کننده با پوست انسان تماس برقرار می کرد، باعث به وجود آمدن واکنش های آلرژیک می شدند. به همین دلیل تثبیت آنزیم علاوه بر مزایای اقتصادی تا این اندازه حائز اهمیت شده است.
تثبیت آنزیم
راه های مختلفی وجود دارد که می توان آنزیم را تثبیت کرد :
- اتصال وابستگی به برچسب : آنزیم ها ممکن است بر روی یک سطح متصل شوند، به عنوان مثال در یک ماده متخلخل، با استفاده از اتصال کوالانسی یا غیر کوالانسی گوره های پروتئینی . این فن آوری برای فرآیند های خالص سازی پروتئین ساخته شده است. این تکنیک به طور کلی قابل اجرا است و می تواند خلوص بالا را بدون نیاز به مراحل خالص سازی اولیه انجام دهد. از شیشه های متخلخل و مشتقات آن استفاده می شود، به طوری که سطح متخلخل می تواند از لحاظ هیدروفوبی با آنزیم مورد نظر سازگار شود. [۴]
- جذب بر روی شیشه، آلژینات دانه یا ماتریکس: آنزیم به سطح خارجی مواد بی اثر متصل است. به طور کلی، این روش در میان سایر روش ها که در اینجا لیست شده اند، آهسته ترین روش تثبیت می باشد. همانطور که جذب یک واکنش شیمیایی نیست ، سایت فعال آنزیم ممکن است توسط ماتریکس یا ماده بی اثر مسدود شود و فعالیت آنزیم را به طور چشم گیری کاهش می دهد.
- به دام انداختن: آنزیم در دانه های نامحلول یا میکروسفرها، مانند دانه های آلژینات کلسیم ، به دام انداخته شود. با این حال، این مواد نامحلول مانع ورود سوبسترا و خروج محصولات می شوند.
- روش کراس لینک : مولکول های آنزیم با پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند تا ماتریکس تقریبا فقط از آنزیم به وجود بیاید . این واکنش به این صورت خواهد بود که محل اتصال،سایت فعال آنزیم را پوشش نمی دهد، فعالیت این آنزیم تنها توسط تثبیت شدن تحت تاثیر قرار می گیرد. ویژگی خود بهبودی ای که توسط تک لایه هایی که به وسیله جذب شیمیایی ایجاد می شوند، به خاطر غیر انعطاف پذیر بودن پیوند های کووالانسی از بین می روند. استفاده از مولکول فضا ایجاد کن مانند پلی ( اتیلن گلیکول ) کمک می کند تا توسط سوبسترا در این مورد کاهش یابد.
- پیوند کووالانتی : آنزیم به طور غیرمستقیم به یک ماده غیر قابل حل (از قبیل ژل سیلیکا یا دانه های پلیمری بزرگ با گروه های اپوکسی) محدود می شود. این روش قوی ترین اثر متقابل آنزیم / حمایت را فراهم می کند و بنابراین کمترین نشت پروتئین در طی کاتالیزوری را فراهم می کند. [۵]
- ↑ Zaushitsyna, O.; Berillo, D.; Kirsebom, H.; Mattiasson, B. (2013). "Cryostructured and Crosslinked Viable Cells Forming Monoliths Suitable for Bioreactor Applications". Topics in Catalysis. 57 (5): 339. doi:10.1007/s11244-013-0189-9.
- ↑ Aragão Börner, R.; Zaushitsyna, O.; Berillo, D.; Scaccia, N.; Mattiasson, B.; Kirsebom, H. (2014). "Immobilization of Clostridium acetobutylicum DSM 792 as macroporous aggregates through cryogelation for butanol production". Process Biochemistry. 49: 10. doi:10.1016/j.procbio.2013.09.027.
- ↑ Wu, Hong; Liang, Yanpeng; Shi, Jiafu; Wang, Xiaoli; Yang, Dong; Jiang, Zhongyi (April 2013). "Enhanced stability of catalase covalently immobilized on functionalized titania submicrospheres". Materials Science and Engineering: C. 33 (3): 1438–1445. doi:10.1016/j.msec.2012.12.048.
- ↑ Engelmark Cassimjee, K.; Kadow, M.; Wikmark, Y.; Svedendahl Humble, M.; Rothstein, M. L.; Rothstein, D. M.; Bäckvall, J. -E. (2014). "A general protein purification and immobilization method on controlled porosity glass: Biocatalytic applications". Chemical Communications. 50 (65): 9134. doi:10.1039/C4CC02605E. PMID 24989793.
- ↑ Zucca, Paolo; Sanjust, Enrico (9 September 2014). "Inorganic Materials as Supports for Covalent Enzyme Immobilization: Methods and Mechanisms". Molecules. 19 (9): 14139–14194. doi:10.3390/molecules190914139.