Enzime Imobilizate

Justificarea utilizarii catalizatorilor enzimatici

• Utilizarea sistemelor biologice drept catalizatori eficienti si specifici pentru transformarea unor compusi organici în substante biologic active = una din cele mai importante directii ale dezvoltarii înregistrate în ultimii ani în biotehnologie

• O mare varietate de reactii organice poate fi catalizata de sisteme biologice (enzime, organite celulare, celule)

• Problema cheie rezida in alegerea catalizatorului adecvat pentru efectuarea reactiei dorite.

• Transformarea compusilor organici cu ajutorul unor biocatalizatori specifici poate constitui o alternativa care, fata de sinteza chimica clasica si catalizatori traditionali, prezinta ca avantaje esentiale:

- 1. simplificarea procedeelor ca urmare a specificitatii de actiune a biocatalizatorilor

- 2.cresterea remarcabila a vitezelor de reactie ca urmare a activitatii catalitice foarte ridicate a enzimelor.

- 3. conditii blânde de reactie (temperatura, presiune ambianta, pH apropiat de cel fiziologic) , fara a necesita prezenta unor substante cu toxicitate deosebita în mediul de reactie

Acestea avantaje se traduc la nivel economic în îmbunatatirea randamentelor de transformare, precum si a calitatii produselor.

Totusi, aceste avantaje sunt mult diminuate de costurile suplimentare necesare proceselor de izolare a enzimelor, ca si de stabilitatea relativ scazuta a preparatelor enzimatice solubile.

Avantaje ale utilizarii enzimelor imobilizate

Obtinerea enzimelor imobilizate = una din realizarile remarcabile ale biotehnologiei moderne, cu aplicatii multiple si deosebit de importante atât pentru cercetarea fundamentala cât si mai ales în domeniul industrial,

Prin imobilizare, enzimele dobândesc o serie de proprietati noi, avantajoase în comparatie cu cele ale enzimelor native, neimobilizate:

- enzimele devin mai stabile în solutii apoase si mai putin sensibile la temperaturi crescute si la variatii de pH ale mediului de reactie.

- ele dobândesc, de regula, o rezistenta sporita la actiunea inhibitoare a metalelor grele si a inhibitorilor lor naturali si de sinteza.

- principalul avantaj al enzimelor imobilizate consta în posibilitatea utilizării lor repetate.

Implicatii tehnologice ale utilizarii enzimelor imobilizate

• In finalul reactiei catalitice, enzimele imobilizate pot fi usor si complet separate din mediul de reactie prin simpla filtrare sau centrifugare si folosite din nou, dupa o prealabila spalare.

• În plus, prin utilizarea drept catalizator a enzimelor imobilizate se evita impurificarea produsului de reactie cu proteina enzimatica inactivata, ceea ce permite în ultima instanta izolarea produsului de reactie cu randamente superioare.

• Importanta practica a enzimelor imobilizate mai rezida si în faptul ca ele pot fi adaugate si îndepartate în orice moment din amestecul de reactie, ceea ce permite dirijarea si automatizarea completa a reactiei biocatalitice.

• În ultima perioada s-au dezvoltat procese biocatalitice eficiente bazate pe utilizarea celulelor microbiene imobilizate.

• Acest tip de biocatalizator afecteaza nesemnificativ costurile procesului biocatalitic în care este implicat, întrucât sunt eliminate cheltuielile legate de izolarea enzimei.

• Asemenea procedee se aplica la ora actuala cu succes în industria alimentara, farmaceutica si chimica.

Concluzii privind utilizarea catalizatorilor enzimatici

• Folosirea enzimelor ca biocatalizatori in sinteza chimica, a constituit un succes al ultimelor decenii.

• Avantajele sintezei chimice în cataliză enzimatică sunt:

- gradul ridicat de conversie al substratului,

- randamentele mari

• Aceste avantaje sunt estompate de dezavantajele provenite din costurile suplimentare datorate izolarii enzimei, ca si din stabilitatea redusa a enzimei native purificată.

• Perfecţionarea procedeelor de izolare a enzimelor a permis reducerea parţială a costurilor implicate de această etapă a obţinerii catalizatorilor enzimatici.

• In acelasi timp, dezvoltarea tehnicilor de imobilizare a enzimelor a creat premizele obţinerii unor biocatalizatori cu performanţe superioare, rezultate din stabilitatea lor crescuta si din posibilitatea de a fi reutilizate.

METODE DE IMOBILIZARE A ENZIMELOR

• In solutie, enzimele solubile se comporta ca orice substanta, adica se disperseaza in solvent, avand libertate completa de miscare.

• Imobilizarea enzimelor poate fi considerata ca o tehnica speciala avand ca scop restrangerea libertatii de miscare a enzimelor.

• Putem defini enzimele imobilizate ca fiind enzime localizate intr-o anumita regiune din spatiu, bine delimitata, care isi mentin activitatea catalitica si care se pot folosi in mod repetat sau continuu

• Se cunosc trei metode generale de imobilizare a enzimelor

- legarea de suport

- reticularea

- entraparea