Иммобилизация ферментов путем включения в гели

Суть этого метода иммобилизации состоит в том, что моле­кулы фермента включаются в трехмерную сетку кз тесно пере­плетенных полимерных цепей, образующих гель (см. рис. 2,6). Среднее расстояние между соседними цепями в геле меньше размера молекулы включенного фермента, поэтому он не может покинуть полимерную матрицу и выйти в окружающий раствор, т. е, находится в иммобилизованном состоянии. Дополнительный вклад в удерживание фермента в сетке геля могут вносить также ионные и водородные связи между молекулой фермента и ок­ружающими ее полимерными цепями.

Пространство между полимерными цепями в геле заполнено водой, на долю которой обычно приходится значительная часть общего объема геля. Например, широко применяемые гели по­лимеров производных акриловой кислоты в зависимости от кон­центрации полимера и его химической природы содержат от 50 до 90% воды.

Для иммобилизации ферментов в геле существует два ос­новных способа. При одном из них фермент помещают в вод­ный раствор мономера, а затем проводят полимеризацию, в ре­зультате которой образуется полимерный гель с включенными в него молекулами фермента. В реакционную смесь часто добав­ляют также бифункциональные (т. е. содержащие в молекуле две двойные связи) сшивающие агенты, которые придают об­разующемуся полимеру структуру трехмерной сетки (рис. 7,а).

мономер фермект

полимерная сэтиа

дисфункциональный сшивающий агент

Рис- 7. Ишлобилнззцня ферментов путем включения б гель, полученный путем полимеризации ннэкомолекулявного моно­мера (а) н готового полимера (6)

Впервые этот способ был использован П. Берифельдом и Дж. Уэном (1963), которые осуществляли иммобилизацию ряда фер­ментов (таких, как трипсин, рибонуклеаза и р-амилаза) в геле, полученном радикальной полимеризацией г^1М'-метилен-бис-ак-риламида.

Альтернативный способ состоит в том, что фермент вносят в раствор уже готового полимера, который затем каким-либо образом переводят в гелеобразное состояние (рис. 7,6). Рас­смотрим эти подходы подробнее*.