Требования к качеству исходных ферментов при их иммобилизации.

Иммобилизованные ферменты имеют одно важное преимущество перед свободными ферментами – даже для получения чистых веществ можно использовать не очень хорошо очищенный фермент, особенно когда он включен в матрицу геля или полимера либо в капсулу. Ведь «грязь» не попадает в целевой продукт. Больше того, неочищенные ферменты иногда при иммобилизации оказываются стабильнее.

В случае, когда ферменты являются внутриклеточными, т. е. не выходят в среду при культивировании, логическим продолжением снижения требований к очистке является использование при иммобилизации самих клеток с ферментативной активностью. Это могут быть оболочки клеток после их дезинтеграции или даже целые клетки – нежизнеспособные, но с ферментной активностью. Такие клетки называют также «мумиями». Будучи помещены в «саркофаг» геля или полимера, они медленнее подвержены разложению, а фермент вообще чувствует себя «как дома», что по существу так и есть. Ведь при выделении он как бы «выдирается» из естественной связи с органеллами клетки и тем самым становится более уязвимым для разрушения. Стабильность при этом достигает 3–6 месяцев работы.

Рассмотрим пример. При переходе к полусинтетическим пенициллинам возникает важная задача: сначала нужно «развалить» молекулу обычного природного пенициллина и получить каркас для молекул полусинтетических пенициллинов – 6-аминопени- циллановую кислоту (6-АПК). Это расщепление осуществляли с помощью специального фермента – пенициллинамидазы. Поначалу его делали очищенным; выход фермента на стадиях очистки составлял всего 1 %, и он был очень дорог. Затем его стали иммобилизо- вывать – это увеличило срок его службы; потом применили неочищенные иммобилизованные ферменты и, наконец, дошли до иммобилизованных клеток – «мумий». Эта работа вызвала большой резонанс в России, так как позволила сразу получить довольно дешевую 6-АПК для производства ампициллина, оксациллина, диклоксациллина и других полусинтетических пенициллинов.

Иммобилизованные живые клетки. Многие процессы биотрансформации осуществляются живыми клетками, так как фермент действует с участием кофермента, который требует для своей постоянной регенерации существования живой клетки (в частности, функции дыхания). Казалось бы обеспечить жизнеспособность клетки, особенно нуждающейся в подводе кислорода и отводе диоксида углерода, довольно трудно. Тем не менее разработаны способы иммобилизации, позволяющие в течение длительного времени сохранять жизнеспособность клеток и проводить непрерывные процессы биотрансформации.