ИММОБИЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ

Этот процесс основан на физико-химических принципах позволяющих закрепить структуру фермента

так, чтобы активных центр его молекулы был активен длительное время.

и подготовка более стабильных форм биокатализаторов;
Создание иммобилизированных ферментов;
Основная задача при

создании иммобилизированных ферментов: образование гетерогенных катализаторов, связанных с определёнными носителями.

инвертазу на активированный уголь;
1939 г. Пфанмюллер Дж., Шлейх Г. получили

первый патент на иммобилизацию ферментов, прикрепив протеолитические ферменты на древесные опилки;
1951 г. Кембелл прикрепил фермент на целлюлозу;
1953 г. Грубхофер Н., Шлейт Д. нанесли на нерастворимый носитель пепсин, амилазу, РНК-азу;
1969 г. в Японии налажено производство L-аминокислот;
1970 г. Вайсман Дж., Сесс Дж. применили липосомы;
1971 г. состоялась 1-я конференция по инженерной энзимологии в США, где был узаконен термин иммобилизованные ферменты;
1973 г. запуск промышленных установок для производства глюкозофруктозных сиропов.

это богатые ферментами поджелудочная железа и слизистая оболочка желудка);
Некоторые растения

(например, такие гидролитические ферменты, как папаин и рицин извлекают соответственно из сока дынного дерева и инжирного дерева из ячменя − амилазу;
Микроорганизмы.

фермента − очистка из биологического материала, применение убитых или живых

клеток;
Наличие носителя и прикрепление фермента.

липидные, белковые (гели - белки коллаген, желатин)
Синтетические полимеры могут быть

в виде волокон, гранул, трубок; по составу это:
производные целлюлозы, ДЭАЭ-целлюлоза, КМ-целлюлоза, нейлон, полистирол, полиэтилен, гели (полиакриламид), сефадексы; липосомы, акриловая кислота, N -винилпирролидон (полиамидная кислота), полиуретан
Неорганические:
стекло, гидроокись алюминия, титана, циркония, железа, глина, стекло, керамика, песок, силикагель, цеолиты, алюмосиликаты, металлы и их оксиды

внутреннюю поверхность
проницаем для субстрата и продукта реакции

в которой для него доступной является лишь ограниченная часть общего

объема. При физической иммобилизации фермент не связан с носителем ковалентными связями.
Существует четыре типа связывания ферментов:
адсорбция на нерастворимых носителях;
включение в поры геля;
пространственное отделение фермента от остального объема реакционной системы с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны);
включение в двухфазную среду, где фермент растворим, и может находиться только в одной из фаз.
Химический метод иммобилизации заключается в том, что путем химического взаимодействия на структуру фермента в его молекуле создаются новые ковалентные связи между белком и носителем.

в биореакторе в виде неподвижной фазы, через которую протекает среда

с субстратом. Это циркуляционные реакторы, чаще всего колоночного типа − это одностадийный процесс. Если используют целые клетки, то создают многостадийный процесс.

из рацемических смесей с помощью аминоацилазы иммобилизованной на ДЭАЭ-целлюлозе);
производство

глюкозо-фруктозных сиропов (в 1973 г. в США глюкоизомеразу применили для крупнотоннажного производства, а в 1980 г. 10% сахара заменено на сироп в Японии и 40 % в США).
Ферменты в фармакологии и здравоохранении:
производство антибиотиков; с 1974 г. в РФ получают 6-аминопенициллановую кислоту и далее полусинтетические антибиотики производят с помощью иммобилизованных ферментов;
энзимодиагностикумы, заместительная энзимотерапия, система «искусственная почка».
Производство альтернативных источников энергии:
биоэтанол и биогаз − благодаря ферментативной конверсии целлюлозы в глюкозу
Очистка окружающей среды
Ферменты для моющих средств

медицины до военной промышленности, от переработки пищевых продуктов до микроэлектронных

сенсоров используются уникальные способности биологических систем.
В данных условиях на первое место выдвигаются проблемы, связанные с выбором технологически оправданного варианта для решения поставленных задач. Поэтому и возникла идея закрепления фермента или клетки на или в нерастворимом носителе с целью определения преимущества данного подхода.
Для успешной разработки какого-либо процесса на основе иммобилизованных препаратов необходимо представлять себе совокупность всех имеющихся проблем, хорошо ориентироваться в научной и патентной литературе и знать основные методы создания биокатализатора.