Разделение может быть достигнуто адсорбционным или ковалентным свя-

Зыванием фермента с нерастворимыми носителями, либо связыванием от-

Дельных молекул фермента с образованием агрегатов. При иммобилизации

Ферментов происходит стабилизация каталитической активности, так как

Этот процесс препятствует денатурации белков. Иммобилизованный фер-

Мент, имеющий ограниченную возможность для конформационных пере-

Строек, быстрее растворимого находит кратчайший путь к функционально

Активной конформации. Иммобилизованные ферменты приобретают, поми-

Мо стабильности, отдельные свойства, не характерные для их свободного

Состояния, например, возможность функционировать в неводной среде, бо-

Лее широкие зоны оптимума по температуре и рН. По образному выраже-

нию А. М. Егорова (1987) «Иммобилизованные ферменты как гребцы-

Невольники на галерах, прикованные каждый к своей скамье, пространст-

Венно разобщены на носителе. Это означает резкое затруднение межмоле-

Кулярных взаимодействий типа агрегации, которые могут вызвать инакти-

вацию фермента». При этом фермент из разряда гомогенных катализаторов

Переходит в разряд гетерогенных, то есть находится в фазе, не связанной ни

С исходным субстратом, ни с образуемым продуктом. Это позволяет органи-

Зовывать на базе иммобилизованных ферментов различные более эффек-

Тивные биотехнологические процессы многократного периодического, а

Также непрерывного действия с использованием принципа взаимодействия

Подвижной и неподвижной фаз.

Длительность сохранения каталитической активности и ряд свойств

Ферментов определяются правильностью выбора носителя, метода и

Условий проведения иммобилизации. Существует несколько принципи-

ально различных подходов, позволяющих связать фермент с носителем:

Адсорбционные методы и методы химического связывания на поверхно-

Сти, методы механического включения или захвата, методы химическо-

го присоединения (рис. 3.2).

Методы иммобилизации путем адсорбции основаны на фиксировании

фермента на поверхности различных материалов – неорганических (сили-

Кагель, пористое стекло, керамика, песок, обожженная глина, гидроокиси

Титана, циркония, железа) и органических (хитин, целлюлоза, полиэтилен,

Ионообменные смолы, вспененная резина, полиуретан с ячеистой структу-

Рой). Насколько разнообразны материалы, применяемые для адсорбции

Ферментов, настолько различны механизмы и прочность связывания фер-

Мента с носителем. Характеризуя эти связи, можно говорить о широком

Их спектре, от простого обрастания носителя до образования полярных,

ионных и ковалентных связей. Адсорбция – это самый простой метод им-

B Г

Рис. 3.2. Основные методы иммобилизации ферментов.

А – абсорбция на крупнопористом носителе; Б – ковалентное связывание; В – адсорбция;

Г – поперечная сшивка; Д – включение в гель.

Мобилизации ферментов на поверхности нерастворимых носителей.

Процедура иммобилизации состоит в смешивании в определенных ус-

Ловиях фермента с носителем и инкубации смеси. Затем при помощи

Фильтрования и центрифугирования проводят отделение нерастворимого

Компонента смеси от растворимого. В процессе адсорбции фермента на

Носителе при их взаимодействии возникают солевые связи, а также другие

слабые взаимодействия (водородные, ван-дер-ваальсовы). Адсорбция –

Мягкий метод иммобилизации, при котором влияние носителя на актив-

Ность фермента минимально, поэтому, как правило, ферменты хорошо

сохраняют активность. Недостаток данного метода – непрочность связей.

Поэтому при незначительном изменении условий среды (рН, температу-

Ры, ионной силы, концентрации продукта) возможна десорбция фермента

С поверхности носителя. Более прочными являются связи, основанные на

Ионном взаимодействии, когда адсорбция поддерживается при определен-