Fermentlarning immobilizatsiyalash usullari

Fermentlarning immobilizatsiyalash usullari

1. kimyoviy immobilizatsiya

2. fizikaviy immobilizatsiya

Fizikaviy immobilizatsiyada ferment tashuvchi bilan kimyoviy bog' orqali bog'lanmaydi. Fizikaviy immobilizatsiya ham o'z navbatida 4 usulda amalga oshiriladi:

• 
  fermentni erimaydigan tashuvchiga adsorbtsiyalash;
  
• 
  fermentni gel' g'ovaklariga kiritish;
  
• 
  ferment molekulasini yarim o'tkazgich membrana yordamida reaktsion muhitdan ajratib qo'yish;
  
• 
  fermentni ikki fazali muhitga kiritish; bunda ferment faqat bitta fazada joylashgan bo'ladi
  

Fermentlar immobilizatsiyasining fizikaviy usullari: a - erimaydigan tashuvchiga adsorbtsiyalash, b – gelga kiritish, c – yarim o'tkazgich membranaga kiritish, d – 2ta fazadan iborat muhitga kiritish.

39-rasm. Adsorbtsion immobilizatsiya.

Bunda ferment tashuvchiga ya'ni adsorbentga adsorbtsiyalanadi. Fermentning adsorbtsiyalanmay qolgan qismi yuvib tashlanadi.

Adsorbtsion immobilizatsiyaning afzalliklari:

• 
  ishlatiladigan tashuvchilar narhining arzonligi;
  
• 
  tashuvchiga istalgan shakl berish imkoniyati;
  
• 
  tashuvchi g'ovaklari o'lchamlarini o'zgartirish imkoniyati;
  
• 
  usulning soddaligi;
  
• 
  ferment tashuvchi g'ovaklari bilan spetsifik bog'lanadi, bu esa fermentni tozalanishiga ham sabab bo'ladi.
  

• 
  ferment tashuvchi bilan mustahkam bog'lanmaydi;
  
• 
  tashuvchini tanlash bo'yicha umumiy ko'rsatma yoki qoida mavjud emas;
  
• 
  fermentni tashuvchiga adsorbtsiyalashning optimal sharoitlarini aniqlash qiyin.
  

Gelning polimer zanjirlari orasidagi bo'shliq suv bilan to'lib turadi. Masalan, akril kislotasi polimerlaridan hosil bo'lgan gellarda polimer konsentratsiyasi va uning tabiatiga qarab 50% dan 90%gacha suv bo'ladi. Fermentni gelga kiritishning 2 usuli bor:

• 
  ferment monomerning suvli eritmasiga solinadi, keyin polimerizatsiya reaktsiyasi o'tkaziladi, natijada tarkibida ferment saqlagan polimer gel' hosil bo'ladi (reaktsion muhitga ko'pincha bifunktsional «tikuvchi» agentlar ham qo'shiladi, ular polimer zanjirlarni bir-biriga bog'laydi va gel' molekulasida 3 qavatli to'r vujudga keladi);
  
• 
  ferment tayyor polimer eritmasiga solinadi, so'ngra polimer gelga aylantiriladi.
  

Fermentni gelga kiritish usuli yordamida istalgan geometrik shakldagi preparat tayyorlash mumkin. Ushbu usul yordamida nafaqat fermentlarni, balki poliferment sistemalar va hujayralarni ham immobilizatsiyalash imkoni mavjud. Bu esa gelga kiritish usulining universalligidan dalolat beradi. Gelga kiritilgan ferment barqaror bo'lib, bakteriyalar «hujumi»dan ham himoyalangan. Chunki bakteriyalar gelning mayda g'ovakli polimer to'ridan o'tolmaydi. Lekin gelning mayda g'ovaklari substrat uchun kichik bo'lib qolishi ehtimoli bor. Substrat ferment joylashgan katakchaga etib borolmasa, fermentativ reaktsiya sodir bo'lmaydi. Shuning uchun agar substrat yuqori molekulyar modda bo'lsa, immobilizatsiyaning bu turidan foydalanish to'g'ri bo'lmaydi.

Organik erituvhchida eritilgan polimer o'rniga yuqori molekulyar massaga ega uglevodorodlardan ham foydalanish mumkin. Immobilizatsiyaning bu usuli fermentni suyuq membranaga kiritish usuli deyiladi. Bunda uglevodorod ferment molekulasini yarim o'tkazgich membrana sifatida qoplab oladi. Fermentlarni liposomaga va turli hil tolalarga kiritib immobilizatsiyalash ham suyuq membranaga kiritish usuliga taalluqlidir.

Immobilizatsiyada membranalardan foydalanish katta samara beradi. Fermentlarni membranalar yordamida immobilizatsiyalash tarkibida ko'p miqdorda ferment saqlagan preparatlar tayyorlash imkonini beradi. Fermentni suyuq membranaga kiritish usuli universal bo'lib, uni nafaqat fermentlarga, balki hujayralar, hujayra fragmentlariga ham qo'llash mumkin. Usulda ishlatilayotgan membranalar yupqa bo'lganligi uchun ferment substrat bilan oson bog'lanadi, fermentativ reaktsiya tezligi pasaymaydi. Usulning kamchiligi – yuqori molekulyar massaga ega substratlar membranaga joylashgan ferment bilan birikolmaydi. Natijada fermentativ reaktsiya ketmaydi.

Fermentlarni ikki fazali sistema orqali ham immobilizatsiyalasa bo'ladi. Ferment fazalarning faqat bittasida eriydi, fazalar oralig'ida esa substrat va reaktsiya mahsuloti bo'ladi. Mahsulot ferment erimaydigan fazaga yig'iladi. Mahsulot yig'ilgan faza muhitdan ajratib olinadi. Ferment erigan faza esa keyingi reaktsiya uchun olib qo'yiladi. Bu usulning boshqa usullardan afzalligi – yuqori molekulyar substratlarni parchalash imkoni borligi.

Kimyoviy immobilizatsiya tashuvchi va ferment orasida kovalent bog' hosil qilishga asoslanadi. Kimyoviy immobilizatsiya asosida olingan preparatlarning 2ta asosiy ustunligi bor:

-birinchidan, tashuvchi va ferment orasidagi kovalent bog' ularni bir-biri bilan mustahkam bog'lanishiga sabab bo'ladi, turli parametrlar, masalan, pH va temperatura keskin o'zgarganida ferment tashuvchidan desorbtsiyalanib ketmaydi (kimyoviy usulda immobilizatsiyalangan fermentlarning bu hususiyatlari tibbiyot va oziq-ovqat mahsulotlarini olishda, kimyoviy analizda juda muhim rol' o'ynaydi);

-ikkinchidan, kimyoviy usulda modifikatsiyalangan fermentning hossalari, masalan, spetsifikligi, katalitik faolligi, barqarorligi va h.k. o'zgaradi.

Kimyoviy immobilizatsiya san'at darajasiga ko'tarilgan usul bo'lib, uning muvaffaqqiyatli chiqishi tadqiqotchining mahoratiga bog'liq. Tadqiqotchining asosiy vazifasi – fermentning katalitik faolligini pasaytirmagan holda uning molekulasida yangi kovalent bog'lar hosil qilish.