Enzime

CAP.1 INTRODUCERE

Enzimele sunt catalizatori biologici de regulă proteine simple sau complexe, care catalizează reacţiile ce se petrec în organismele vii şi sunt produse de celule vii:

- sunt substanţe solubile în apă (cu excepţia lipazelor) formând soluţii coloidale

Holoproteide

Enzime

Heteroproteide

- sunt caracterizate prin posibilitatea de a cataliza reacţii în soluţii apoase acide, neutre sau alcaline, la temperatură obişnuită şi presiune normală.

- au fost utilizate de oameni din cele mai vechi timpuri înainte de a li se cunoaşte structura. Folosirea lor a fost mult extinsă în ultimele decenii în domenii ca: industria alimentară, textilă, medicină, biotehnologii, farmaceutică, etc.

Deşi foarte eficiente în procesul de cataliză enzimele prezintă dezavantajul că sunt în general instabile la temperaturi mari şi în prezenţa unor cationi şi anioni. Enzima se poate denatura prin variaţia pH – ului sau în urma diferitelor tratamente fizice şi chimice la care este supusă.

Pentru a elimina aceste dezavantaje, cercetătorii au încercat să fixeze enzima pe suporturi solide de diferite naturi, folosindu-se în acest scop de proprietăţile lor fizice.

Welson şi Griffin au fost primii cercetători care au descoperit că o enzimă fixată pe suport îşi păstrează activitatea enzimatică.

În ceea ce priveşte provenienţa enzimelor sunt preferate enzime microbiene.

Avantaje:

1) au un preţ de cost redus;

2) timp de producere scurt;

3) permite industrializarea procedeelor de obţinere;

4) nu condiţionează producţia de enzimă de alţi parametri(climă, sezon, altitudine, etc.)

Enzimele pot clasificate în două categorii:

- intracelulare (trebuie extrase după dezintegrarea celulei)

- extracelulare (când se regăsesc în mediul de cultură al microorganismului respectiv)

Chibata (1973) a prezentat prima dată în lume imobilizarea de celule microbiene în scopul producerii acidului L – aspartic.

Pentru manifestarea activităţii catalitice a unei enzime este necesară conformaţiei specifice centrului catalitic activ, care interacţionează cu substratul. Centrul catalitic activ prezintă o conformaţie tridimensională necesară pentru exprimarea activităţii catalitice.

De aceea imobilizarea enzimelor trebuie realizată astfel încât să nu fie afectată conformaţia tridimensională a centrului activ, ceea ce ar avea efect scăderea dramatică a activităţii enzimei imobilizate.

Grupările funcţionale ale moleculelor de enzimă implicate în imobilizare sunt:

- grupările amino - libere ;

- grupările carboxil ;

- grupările sulfihdril ale cisteinei;

- grupările inidazol ale histidinei;

- grupările fenolice;

- grupările hidroxil ale serinei şi treoninei;

Pentru menţinerea activităţii enzimatice este important ca grupările funcţionale din centrul activ să nu participe la imobilizare.

2. Metode de imobilizarea a enzimelor

2.1 Clasificarea enzimelor imobilizate

Enzimele imobilizate sunt definite ca „ enzime fizic limitate sau localizate într-o regiune definită a spaţiului cu păstrarea activităţii lor enzimatice şi care pot fi folosite continuu şi repetat. Enzimele sunt imobilizate pe suporturi şi sunt aduse într-o formă insolubilă în apă.

Sistemul de clasificare este următorul:

Clasificarea metodei de imobilizare a enzimelor