111
ishlatiladi. Stirol asosidagi polimerlar turli hil strukturaga ega; yirik g'ovakli, getero g'ovakli va
h.k.
Polimer gidrofil tashuvchilarni tayyorlashda akrilamiddan foydalaniladi. Akrilamid –
akril kislotasining hosilasi.
Poliakrilamid geliga hujayralar va fermentlarni immobilizatsiyalash keng tarqalgan
usullardan biridir. Poliakrilamid geli strukturasi - qattiq, g'alvirsimon, fazoviy. Poliakrilamid
geli kimyoviy moddalar ta'siriga chidamli.
Poliamid tashuvchilar ham sintetik polimer bo'lib, ularning molekulasida amid guruhi -
S(O)-NH- takrorlanib keladi. Ushbu tashuvchidagi amid guruhi kimyoviy moddalar orqali
faollantirilsa, unga kovalent bog' bilan fermentlarni ulash mumkin.
Fermentlar asosida ta'siri uzaytrilgan dori vositalarini tayyorlashda N-vinilpirrolidon
tashuvchisi qo'llaniladi. Sintetik polimer tashuvchilar kamchiliklardan holi emas.
Aksariyat
polimer tashuvchilar organizmda to'planib qoladi (kumulyatsiya). Shuning uchun tibbiy
maqsadlarda ishlatiladigan fermentlar ko'pincha tabiiy polimerlarga (asosan dekstranlar)
immobilizatsiyalanadi. Sintetik polimerlardan esa ko'proq N-vinilpirrolidon asosidagi
tashuvchilar tanlanadi.
Hozirgi kunda parchalanganida zaharli moddalar hosil qilmaydigan yangi sintetik
polimerlar olish ustida tadqiqotlat olib borilyapti.
Fermentlarning immobilizatsiyalash usullari
Fermentlarni immobilizatsiyalashning 2 ta usuli bor:
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
112
Fermentlar immobilizatsiyasining fizikaviy usullari: a - erimaydigan tashuvchiga
adsorbtsiyalash, b – gelga kiritish, c – yarim o'tkazgich membranaga kiritish, d – 2ta fazadan
iborat muhitga kiritish.
Adsorbtsion immobilizatsiya ancha eski usul hisoblanadi. Bu usul dastlab 1916 yil
amalga oshirilgan. Uni bajarish juda oson; fermentning suvli
eritmasi adsorbent orqali
o'tkaziladi.
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.
Adsorbtsion immobilizatsiyaning kamchiliklari:
ferment tashuvchi bilan mustahkam bog'lanmaydi;
tashuvchini tanlash bo'yicha umumiy ko'rsatma yoki qoida mavjud emas;
fermentni tashuvchiga adsorbtsiyalashning optimal sharoitlarini aniqlash qiyin.
Fermentni gelga kiritishda yuqorida zikr qilingan ayrim kamchiliklarni chetlab o'tish
mumkin. Bu usul ham birmuncha oddiy. Ferment bir-biri bilan zich to'qilib gel' hosil qilgan
polimer to'rga kiritiladi. Gel' ichida ferment polimer zanjirlarga vodorod va ion bog'lar
bilan
bog'lanadi. To'r zich bo'lgani uchun ferment uni o'rab turgan eritmaga chiqib ketolmaydi. Lekin
substrat to'r ichkarisiga kira oladi.
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
113
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.
Fermentlarni membranalar yordamida immobilizatsiylash printsipi uncha murakkab
emas; fermentning suvli eritmasi substratning suvli eritmasidan yarim o'tkazgich membrana
orqali ajratib qo'yiladi. Yarim o'tkazgich membrana g'ovaklaridan substrat oson o'tib ketadi.
Ammo ferment molekulasi katta bo'lgani uchun substrat tomonga o'tolmaydi. Usulning
samaradorligi yarim o'tkazgich membrana va uning tabiatiga bog'liq.
Fermentning suvli
eritmasini mahsus mikrokapsulaga kiritish ham mumkin. Mikrokapsula – devori yupqa
polimerdan iborat sharsimon pufakcha.
Organik erituvchida erigan polimerga fermentning suvli eirtmasi aralashtirilsa, emulsiya
hosil bo'ladi. Biroz vaqt o'tgandan so'ng polimerning organik eritmasi kichik-kichik sharchalar
ko'rinishida qotib qoladi. Sharchalarning ichiga ferment joylahib olgan bo'ladi.
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.
Kimyoviy immobilizatsiya fizik usullarga nisbatan murakkab va qimmat. Shuning uchun
biotehnologiya sanoatida ko'proq fizik immobilizatsiyadan foydalaniladi.
