Глава история изучения ферментов

ГЛАВА 2. БИООБЪЕКТ - ФЕРМЕНТЫ
2.1. Иммобилизация ферментов
За последние 15-20 лет ферменты стали полноправными компонентами технологических схем производства. Это было достигнуто путем развития методов иммобилизации ферментов, то есть фиксации их на каких-то нерастворимых материалах. Иммобилизация предотвращает разрушение ферментов, увеличивают срок их действия, превращает их в гетерогенный катализатор (например, в виде зерен).
Под иммобилизацией понимают такую процедуру, в результате которой молекула фермента тем или иным способом прикрепляется к определенным объектам (носителям), нерастворимых в воде (англ. immobilis - неподвижный). Эти объекты вместе с ферментом легко отделяются от раствора после завершения реакции. Химическое «пришивание» фермента к носителю закрепляет конформацию фермента, и является причиной повышения устойчивости и снижения лабильности.
Иммобилизованные ферменты есть вроде модели структурно организованных в клетке ферментов (мембрана - это то же нерастворимое основание для сообщения с ферментом). Примерно в 70-х гг. XX в. на стыке определенных химических и биологических дисциплин сформировалось новое научно-инженерное направление: инженерная энзимология (важнейший раздел биотехнологии), стремительное развитие которой обусловил создание новых типов гетерогенных биоорганических катализаторов - иммобилизованных ферментов.
По сравнению с нативными предшественниками иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ при их использовании с прикладной целью.
Во-первых, иммобилизованный фермент как гетерогенный катализатор можно легко удалить с реакционной среды, что дает возможность:
- остановить в нужный момент реакцию;
- еще раз использовать катализатор;
- получить продукт, не загрязненный ферментом, что особенно важно для пищевого и фармацевтического производства.
Во-вторых, использование гетерогенных катализаторов позволяет осуществлять ферментативный процесс непрерывно, например, в проточных колонках, и регулировать скорость реакции, которую катализируют, а также регулируют выход продукта путем изменения скорости потока.
В-третьих, иммобилизация или модификация фермента способствует целенаправленному изменению свойств катализаторов, в том числе его специфичности, зависимости каталитической активности от рН, ионного состава и других параметров среды, и, что очень важно, его стабильности относительно разного рода денатурирующих воздействий.
В-четвертых, иммобилизация ферментов дает возможность регулировать их каталитическую активность путем изменения свойств носителя под влиянием некоторых физических факторов (свет, звук и др.).