immobilizzazione enzimatica, Appunti di Chimica

Scarica immobilizzazione enzimatica e più Appunti in PDF di Chimica solo su Docsity! 1 Immobilizzazione degli Enzimi Immobilizzare significa rendere gli E fermi (di solito sono gli E sono in movimento, incontrano il il S e lo trasformano in P). Scopo dell’immobilizzazione: Da un punto di vista industriale l’E può essere uno strumento biotecnologico; l’E è un catalizzatore ovvero una molecola che accelera la reazione (trasformazione di una molecola di S in P). Se il S è una molecola con poco valore e il P, invece, ha un ottimo valore su mercato  il sogno è quello di avere un reattore enzimatico: è uno strumento in cui troviamo le molecole dell’E immobilizzato, dove andiamo a versare il S e recuperiamo il P. Per fare questo occorre riuscire ad intrappolare su una macchina l’E che sia funzionante nel tempo (l’E non deve denaturarsi: voglio sia immobilizzare l’E ma voglio anche che questo sia attivo  Se l’E non funziona o funziona poco il P non verrà fuori.) Ci sono tante modalità per immobilizzare specifici enzimi. Possibili vantaggi dell’E immobilizzato: 1. L’E può essere riusato 2. Può essere usato in processi continui  come nel caso del reattore mostrato. 3. Facile separazione dal P  il P sarà automaticamente allontanato perché l’E è immobilizzato. 4. Meno sensibile agli agenti disattivanti Tenendo prigioniero l’E questo non sarà a contatto con altre molecole come inibitori. 5. L’E sarà + efficiente e acquisirà capacità catalitiche migliori 6. Può essere modulato più facilmente  tenendo immobilizzato l’E questo si può modulare. 7. Può essere finalizzato ad usi particolari (medici o industriali) 2 Possibili problematiche dell’E immobilizzato: 1. Può perdere attività  spesso immobilizzare significa cambiare la struttura tridimensionale dell’E o comunque influenzarla (a meno che non si formino anticorpi) 2. Non essere usabile in processi continui 3. Risultare + sensibile a vari agenti disattivanti  l’immobilizzazione può far si che l’E assuma una struttura che lo porti facilmente alla denaturazione. 4. Essere meno efficiente  sempre a causa di un disturbo della struttura (sicuramente libero l’E funziona meglio). 5. Non essere adatto ad usi particolari (incompatibilità tra la metodologia di immobilizzazione e l’uso stabilito). Metodi di immobilizzazione: • Legame (con qualcosa) • Intrappolamento fisico 5 Spiegazione La resina costituita da sefarosio viene attivata dal Bromuro di Cianogeno (attiva i gruppi -OH) a formare cianato estere che si trasforma in iminocarbamato ciclico; questo gruppo è reattivo per i gruppi amminici degli E lega l’E e si formano 2 diversi derivati: • Isourea derivativa • Carbamato N- sostitutivo. Il legame alla matrice può avvenire anche con Carbodiimmide Ancora una volta si forma un legame covalente tra il gruppo carbossilico della resina e una lisina (gruppo amminico )dell’E! 6 Non è prevedibile quale conformazione (modifica della struttura) assuma l’E dopo l’immobilizzazione perciò si provano i vari metodi di immobilizzazione  ne scelgo una quando l’E è immobilizzato ed attivo Legame tramite Cross-linking Storicamente la prima metodologia di immobilizzazione sviluppata, fa uso di reattivi bifunzionali per il cross-link inter-molecolare Vantaggi • Facilità di reazione Svantaggi • Scarsa stabilità meccanica ed idrodinamica dell’aggregato proteico • Possibile inattivazione covalente dell’E (es modifica di gruppi funzionali del sito attivo, irrigidimento della struttura) Come si realizza il cross-linking? Attraverso molecole “ponte” come la Glutaraldeide possiede 3 gruppi CH2 e alla fine 2 gruppi aldeidici; con un gruppo aldeidico può legarsi ad un residuo di una molecola proteica (ad esempio ad una lisina) e con l’altro gruppo aldeidico si lega ad un altro gruppo amminico di un'altra molecola proteica  si forma una Base di shift. Ogni molecola enzimatica attraverso, una molecola di glutaraldeide, lega un'altra molecola enzimatica  si forma un reticolo (immagine) Inoltre la glutaraldeide può associarsi in Poli-glutaraldeide e gli E si legheranno ad ogni gruppo aldeidico (si forma una sorta di “attaccapanni”). In questo caso non si formano dei legami crociati ma una sorta di legami lineari.  si può legare o a 2 gruppi aldeidici o sono ad uno! La glutaraldeide è però tossica. 7 Altre metodologie sono in fase di sviluppo Metodi di immobilizzazione tramite intrappolamento fisico • Intrappolamento  in gel o in fibre Inclusione in polimeri insolubili quali poliacrilammide o agarosio a costituire una matrice; in questo Caso le molecole enzimatiche sono LIBERE e perciò non si incorre nel problema dell’inattivazione (difficilmente si denaturano).