Иммобилизованные ферменты - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
фермента с носителем в водной среде; 7 - невысокая стоимость. Отсутствие
носителей, удовлетворяющих одновременно всем этим требованиям, и
разнообразие задач, стоящих перед экспериментаторами, обусловливают
широкий набор применяемых для иммобилизации материалов.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ НОСИТЕЛИ
Существующие в настоящее время органические полимерные носители можно
разделить на два класса: 1 - природные полимеры, 2 - синтетические
полимерные носители. В свою очередь класс природных полимеров можно
подразделить на группы в соответствии с их биохимйческой классификацией:
полисахаридные, белковые и липидные носители. Синтетические полимеры
также могут быть подразделены на группы, например, в соответствии с
химическим строением основной цепи макромолекул: полиметиленовые,
полиамидные и полиэфирные носители.
К рассматриваемым носителям предъявляется ряд дополнительных требований,
обусловленных методом иммобилизации, свойствами иммобилизуемого фермента
и способом дальнейшего
9
использования препарата: 1 - при ковалентной иммобилизации носитель
должен связываться только с теми функциональными группами на белке,
которые не являются ответственными за катализ, и 2 - они не должны
оказывать ингибирующего действия на фермент. При проведении иммобилизации
необходимо также учитывать, что наличие противоположных знаков заряда на
носителе и ферменте облегчает связывание фермента, одноименных -
затрудняет; уменьшение размера частиц носителя способствует увеличению
количества связанного препарата.
Наиболее широко используются для иммобилизации ферментов природные
полисахариды и синтетические носители поли-метиленового типа. Остальные
типы носителей применяются значительно реже.
Рассмотрим основные классы полимерных носителей.
§ 1. Природные носители
Большое значение природных полимеров в качестве носителей для
иммобилизации объясняется их доступностью и наличием реакционно-способных
функциональных групп (в исходном или модифицированном препарате), легко
вступающих в различные химические реакции, а также высокой
гидрофильностью. К недостаткам природных носителей можно отнести
неустойчивость к воздействию микроорганизмов и относительно высокую
стоимость многих из них.
Полисахариды. Наиболее часто для иммобилизации используют целлюлозу,
декстран, агарозу и их производные.
Целлюлоза представляет собой поли-1,4-|3-?)-глюкопиранозил-?)-
глюкопиранозу
Целлюлоза отличается высокой степенью гидрофильности, а наличие большого
числа гидроксильных групп дает возможность ее легко модифицировать путем
введения различных заместителей. Препараты целлюлозы для придания им
химической устойчивости "сшивают" эпихлоргидрином. Для увеличения
механической прочности целлюлозу гранулируют путем частичного гидролиза,
в результате которого разрушаются ее аморфные участки. На их место для
сохранения пористости между кристаллическими участками вводят химические
сшивки. Гранулированная целлюлоза благодаря простоте получения,
сравнительно низкой стоимости относится к удобным носителям для
иммобилизации ферментов и аффинной хроматографии.
Гранулированную целлюлозу довольно легко превращают в
Ю
Таблица 1. Целлюлоза и некоторые ее производные
Заместитель по ОН-группе Название препарата Фирма
0(CH2)2NH2 ОРОзН 0(CH2)2N(C2Hs)2 ОСН2СООН 0(CH2)2NH2 Целлюлоза
Аминоэтялцеллюлоза Фосфорилцеллюлоза (Р-10) Целлюлоза -"-
Диэтиламиноэтилцел-люлоза Карбокснметилцеллю- лоза Амнноэтилцеллюлоза
"Whatman" (Англия) То же -"- "Sigma" (США) "Bio-Rad-Labs" (США) -"-
-"-
OCO-^^S-nh2 ->- ОСОСН2Вг (О (СНа) 2N (С2Н5) 2 loco^J) п-
Аминобензоилцеллю- лоза --*- Бромацетилцеллюлоза Бензоилдиэтнламино-
этнлцеллюлоза -"- "Serva" (ФРГ) "Reanal" (ВНР) То же "¦
OCH2CONHNH2 OCOCHjBr Г идразидкарбокснметил-целлюлоза Брома цетил
целлюлоза "Miles Labs" (Англия) То же
ОСН2ОСНг- м-Амннобензилокснме- тилцеллюлоза То же
nh2 0(CH2)2N(C2Hs)2 OCH2COOH ДЭАЭ-целлюлоза КМ-целлюлоза НПО "Биохим-
реактнв" То же
och2^>-nh2 п-Амннобензнлцеллюлоза -"-
0(CH2)2S03H 0(CH2)2N(C2H5)3 Сульфоэтил целлюлоза Триэт ил аммонийэт ил-
целлюлоза -"- -"-
различные ионообменные производные. В табл. 1 приведены основные
промышленные марки целлюлозы, выпускаемые различными фирмами.
Недостатком целлюлозы как носителя можно считать ее неустойчивость к
воздействию сильных кислот, щелочей и окислителей.
Хитин - природный аминополисахарид. Его можно рассматривать как
целлюлозу, в которой СНгОН-группа заменена ацет-амидным остатком:
И
СН2ОН
СН2ОН
NH
NH
в хитозане R =-Н)
R
R
Хитин - основной компонент наружного скелета ракообразных, насекомых, а
также клеточных оболочек некоторых грибов. Это соединение является
отходом промышленной переработки креветок и крабов, поэтому доступно в
больших количествах при относительно низкой стоимости.
Хитин обладает пористой структурой, не растворяется в воде, разбавленных
кислотах и щелочах, а также в органических растворителях. Для переведения
в реакционноспособную форму он может быть модифицирован глутаровым
