IMMOBILIZACJA
- unieruchomienie, ograniczenie ruchliwości katalizatora (enzymy, komórki, organella)
- enzymy trzeba wyizolować i oczyścić
Po co sie to robi?
Jest to opłacalne, gdyż rozwiązuje problemy produkcji ciągłej
Może być większe upakowanie katalizatora w reaktorze
Omijamy problem usunięcia katalizatora z produktu
Większą stabilność, trwalsza struktura białkowa
Wady:
Większe koszty inwestycyjne
Szybkość reakcji wolniejsza - ograniczenia dyfuzji
Cześć katalizatora może ulec dezaktywacji
Dyfuzja - proces wolny, szybkość transportu wywołana gradientem stężeń
1. Fizyczne metody immobilizacji Sorpcja (ad-, ab-) - katalizator jest związany z powierzchnia jakiegoś nośnika
oddziaływaniami:
- Elektrostatycznymi
- Oddziaływaniami Van der Waalsą
- Hydrofobowymi
Ograniczony ruch w przestrzeni komórek, ale nie unieruchamiamy na żadnym nośniku
- w odpływie jest membrana półprzepuszczalna, która nie zatrzymuje produktu, a
zatrzymuje katalizator, mankamentem jest niedoskonałość membran, bardzo szybko ulęgają zatkaniu, co sprawia, że są mało wydajne
Jak zwiększyć wydajność:
- Zwiększenie powierzchni membrany
- Mieszanie, żeby oderwać cząstki osądzone na membranie
Zwinięta membrana - jest porowata, pory są asymetryczne - rozszerzają sie na zewnątrz, z
takich kapilar tworzy sie tzw. moduły
Moduł membranowy - rura zamknięta z każdej strony dnami sitowymi, które dają dostęp do
światła kapilar, takie moduły służą też do hodowli tkankowych, mikrorurki pełnia role naczyń
krwionośnych, które dostarczają związki odżywcze, a odbierają metabolity
Mikrokapsułkowanie - zamyka sie komórki w niewielkich przestrzeniach za pomocą
jakiegoś polimeru np. membrany z nylonu (poliamidy), taka membrana ma odpowiednie
pory zapewniające kontakt z otoczeniem, aby pobierać związki odżywcze i oddawać
metabolity, takie mikrokapsułki można wykorzystywać jako sztuczne organy
Unieruchamianie w żelach - komórki są zawieszone w roztworze wodnym, wkraplamy
polimer, który w tych warunkach polimeryzują, np. agaroza - polimeryzuje w obecności
jonów wapniowych, otrzymujemy komórki tkwiące w żelu - „pułapkowanie” w sieci
polimerowej, mankamentem tej metody jest to, że dyfuzja substratów i produktów jest
utrudniona
2. Chemiczne metody immobilizacji
(…)
… rozwinięta powierzchnie, żeby był większy stopień upakowania
Posiada grupy funkcyjne, aby umożliwić tworzenie wiązań z katalizatorem
Nośniki syntetyczne:
ceramiczne lub szklane mikrokulki - drogie!
materiały polimerowe: polistyren, poliamid, mogą być mikrokulki, pierścionki, dyski (jak
czerwone krwinki)
Chemiczne wiązania są zazwyczaj trwalsze niż fizyczne, ale immobilizacja taka jest bardziej
skomplikowana.
Nośniki naturalne:
agarozowe
celulozowe
Łatwo przeprowadzić z nimi reakcje wiązania chemicznego, są tańsze niż nośniki
syntetyczne i łatwo dostępne, ale z drugiej strony są nietrwałe - podatne no rozkład
biologiczny (mikroorganizmy go zaatakują i zjedzą)
3. Immobilizacja poprzez wiązania jonowe - wykorzystuje sie rożnego rodzaju
jonowymieniacze, doprowadza sie do wytworzenia wiązań jonowych miedzy…
…, jako występująca naturalnie. Chemiczne metody rozdzielania są bardzo trudne. Immobilizowane komórki E. Coli w kolumnie jonowymiennej związane wiązaniami jonowymi w odpowiednim pH. Przez kolumnę przepuszczano racemat Nacylo(L,D) aminokwasów. Komórki były źródłem acylazy, która odszczepiała grupę acylowa tylko od formy D. Okres półtrwania (czas, po którym aktywność enzymu spadła o połowę) wynosił 62h, czas…
… przebywania - 0,5h. W ten sposób produkowano lizyne, kwas aspartylowy
2. Przemysł cukrowy - w burakach są różne cukry np. rafinoza, która przeszkadza w
krystalizacji sacharozy. Grzyby w postaci suszonej grzybni są źródłem enzymu rafinazy.
Grzyby są immobilizowane, przepuszcza sie sok buraczany, usuwana jest rafinoza.
Immobilizacja polega na tym, że komórki są zbite w jedna masę.
3. Immobilizacja laktazy…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)