קיבוע אנזימים
קיבוע אנזימים הוא תהליך בו מצמדים אנזימים לחומר לא מסיס כדוגמת סידן אלגינט. קיבוע אנזימים מגביר את העמידות של האנזים לשינויים בסביבה כדוגמת שינויים בטמפרטורה וב-pH, וכן מאפשר לשמור את האנזימים במקומם במהלך ריאקציה ובסופה להפרידם מהתוצרים לצורך שימוש חוזר. בגלל יתרונות אלו נעשה שימוש נרחב בתעשייה בשיטה זו בתגובות המזורזות על ידי אנזימים.
ב-1916 נלסון וגריפין גילו כי האנזים אינברטאז (אנזים המזרז הידרוליזה של סוכרוז) מפגין פעילות זהה כאשר הוא שקוע במוצק (פחם עץ או אלומיניום הידרוקסיד) בתחתית התמיסה וכאשר הוא מצוי באופן אחיד בתמיסה. זו הייתה שיטת הקיבוע הראשונה שהומצאה. במהלך שנות ה-50 וה-60 פותחו שיטות נוספות מלבד השיטה של ספיחה. במהלך השנים פורסמו אלפי מאמרים ופטנטים בנושא קיבוע אנזימים, ומאות אנזימים קובעו בצורות שונות. בין האנזימים שקובעו במסגרת תהליך ייצור תעשייתי רחב היקף ניתן למנות את פניצלין G, אקילאז, ליפאזות, פרוטאזות ואינברטאז.
שימוש מסחרי
אנזימים מקובעים חשובים ביותר לשימושים מסחריים מסיבות של עלויות ושל תהליכי ריאקציות:
- בתהליך החלבון מתמוסס בכמות מזערית, וכך בסיום התגובה התמיסה מכילה לרוב רק ממס ואת תוצרי התגובה.
- ניתן להפריד בקלות את האנזים המקובע מהריאקציה, וכך מתאפשר שימוש חוזר בו.
- אנזימים מקובעים הם לרוב בעלי יציבות רבה יותר מאשר אנזימים מתמוססים.
שיטות קיבוע
ישנן שיטות שונות לקיבוע אנזימים שהנפוצות שבהן:
- ספיחה: אנזים מחובר לחלקו החיצוני של חומר קיבוע. בספיחה ייתכן שהאתר הפעיל של האנזים ייחסם, וכך תקטן משמעותית פעילותו של האנזים.
- כליאה: האנזים נלכד במיקרוספרות או טיפות לא מסיסות, כדוגמת טיפות של סידן אלגינט. הכליאה עשויה לעכב את הגעת המצע (הסובסטרט) ואת יציאת התוצרים מהחומר הלא מסיס הכולא את האנזים.
- קישור צולב: האנזים נקשר בצורה קוולנטית לחומר מקבע בתגובה כימית. התגובה הכימית מבטיחה שאתר הקישור לא מכסה את האתר הפעיל של האנזים, ופעילות האנזים מושפעת רק מהקיבוע.
קישורים חיצוניים
- נתן שרון, פרס יפן לאפרים קציר: אנזימים מקובעים, מדע כ"ט
- Introduction: Immobilized Enzymes: Past, Present and Prospects
