img037

Opracowuje się wciąż nowe techniki otrzymywania immobilizowanych biokatalizatorów, co wynika z wielu powodów. Należą do nich:

•    wysoka cena biokatalizatorów, takich jak: wewnątrzkomórkowe enzymy, mutanty szczepów

0    specyficznych właściwościach, drobnoustroje konstruowane genetycznie; tylko przy wielokrotnym ich użyciu w procesie ich stosowanie jest ekonomicznie opłacalne,

•    konieczność znacznego zwiększenia stężenia biokatalizatora w stosunku do substratu(ów) w celu przyspieszenia procesu (np., w celu eliminacji niepożądanych reakcji wtórnych),

•    wprowadzanie procesów ciągłych, które są bardziej ekonomiczne w stosunku do procesów okresowych; immobilizacja biokatalizatora daje możliwość łatwego zatrzymania go w reaktorze i oddzielania produktów z mieszaniny reakcyjnej,

•    ułatwienie kontroli i regulacji przebiegu procesu biotechnologicznego,

•    przedłużenie stabilności biokatalizatora w warunkach procesu (stabilność operacyjna)

1    podczas jego przechowywania, co stanowi istotny problem, np. w procesach biodegradacji toksycznych zanieczyszczeń w ściekach.

Otrzymywanie immobilizowanych biokatalizatorów, zawierających całe komórki drobnoustrojów jako źródło enzymów, oprócz wielu innych zalet, umożliwia pominięcie kosztownych i pracochłonnych procesów izolacji i oczyszczania białek enzymatycznych.

Klasyczne metody unieruchamiania biokatalizatorów polegają na ich wiązaniu wewnątrz lub na powierzchni nośników nierozpuszczalnych (Rys.l).

Rysunek 1. Podstawowe sposoby unieruchamiania i formy unieruchomionych biokatalizatorów. A - adsorpcja; B - wiązania kowalencyjne; pułapkowanie: C - w membranie, D - w kuleczkach żelu, E - we włóknach; F - kapsułkowanie, G - zamykanie między membranami lub w półprzepuszczalnych wężach; H - sieciowanie przestrzenne; I - otrzymywanie naturalnych kuleczek i kłaczków biomasy. Wg Biotechnologia, A. Chmiel.

ZADANIE: Obliczenie aktywności p-fruktoofuranozydazy iminobilizowanej w żelu alginianowo-poliwinylowym zestalonym jonami Ca⁺² i usieciowanym aldehydem glutarowym.

Obliczyć aktywność immobilizowanego preparatu P-fruktofuranozydazy stosowanego w ćwiczeniu 4.2 do hydrolizy sacharozy. Aktywność wyrazić w przeliczeniu na:

(a)    1 g immobilizowanego biokatalizatora (żelu),

W [pmol min g- biokaulizatora] ⁼ [J § biokatalizatora]

(b)    1 g białka zawartego w immobilizowanym preparacie inwertazy

w [pmol min '* g'^lb«ika])

Definicja jednostki aktywności inwertazy:

1 jednostka aktywności P-fruktofuranozydazy (J) odpowiada ilości mikromoli cukrów redukujących, które powstały z sacharozy w ciągu 1 min.

Uwagi dodatkowe

■    Stosowane za zajęciach immobilizowane preparaty zawierają inwertazę (P-fruktofuranozydazę) drożdżową (firmy Sigma). Oznaczono, że 1 g handlowego preparatu rozpuszczalnej inwertazy zawiera 0,264 g białka

■    Zawartość preparatu inwertazy w 1 g żelu, w poszczególnych próbkach biokatalizatorów, podaje prowadzący zajęcia.