Основное различие между свободными и иммобилизованными ферментами заключается в том, что свободные ферменты - это ферменты, которые не связаны ни с каким субстратом, тогда как иммобилизованные ферменты не могут перемещаться из одного места в другое.
Для некоторых важных функций нашего организма, таких как пищеварение, дыхание и выделение, нам нужны химические вещества, которые могут ускорить этот процесс. Эти химические вещества известны как ферменты. Эти ферменты играют важную роль во всех живых существах и, таким образом, регулируют все биологические процессы.
Ферменты – это белки. Они обладают каталитическими способностями. Обычно обменные процессы внутри клеток осуществляются ферментами. Иногда для определенного процесса требуется набор ферментов. В каталитическом процессе вещество, на которое действует фермент, называется субстратом. Фермент может превращать субстрат в одно или несколько других веществ, называемых продуктами.
Что такое бесплатные ферменты?
Свободные ферменты – это ферменты, не связанные ни с одной молекулой субстрата. Каталитическая реакция, в которой участвует фермент, протекает через связывание фермента с субстратом. На ферменте есть активный центр, который позволяет субстрату связываться с ним. Поэтому катализ зависит главным образом от активности боковых цепей аминокислот, расположенных в активном центре. Комплекс фермент-субстрат называют промежуточным продуктом реакции катализа.
Рисунок 1: Изображение фермента гликозидазы
Что еще более важно, субстрат должен иметь форму, соответствующую активному центру фермента; в противном случае он не будет привязан. Поэтому субстрат имеет специфическую структуру, которая позволяет им вписываться в тот или иной фермент. Когда фермент предоставляет субстрату поверхность для связывания, энергия активации реакции снижается. После связывания субстрата образуется промежуточный продукт, и этот этап промежуточного производства называется переходным состоянием. На этом этапе происходит разрыв связи и образование связи, когда химическая структура субстрата изменяется, а структура фермента остается неизменной. После образования продуктов эти продукты имеют форму, которая не соответствует активному центру фермента, и поэтому продукты высвобождаются из фермента. После этого мы можем наблюдать свободный фермент, который может снова связываться с другими субстратами, давая аналогичные продукты. Точно так же продолжается каталитический цикл.
Что такое иммобилизованные ферменты?
Иммобилизованные ферменты - это ферменты, прикрепленные к инертному материалу. Эти ферменты не могут перемещаться из одного места в другое. Обычно материал, с которым связан фермент, инертен и нерастворим, т.е. альгинат кальция получают из смеси раствора альгината натрия и раствора фермента в присутствии хлорида кальция. Иммобилизация фермента может обеспечить повышенную устойчивость к изменениям рН и температуры. Это также позволяет ферменту быть прикрепленным к одному месту до конца реакции. Поэтому мы можем легко отделить фермент от продуктов, чтобы снова использовать их в реакции.
Есть много коммерческих применений иммобилизованных ферментов из-за удобства (небольшого количества фермента достаточно для проведения реакции), экономичности (легкость повторного использования биокатализатора) и стабильности (как правило, этот тип фермента большая термическая и эксплуатационная стабильность, чем у свободного фермента).
Рисунок 02: Альгинатный гель для иммобилизации ферментов
Мы можем использовать различные методы иммобилизации фермента, которые включают связывание аффинной метки, адсорбцию на стекле, альгинатных шариках или матрице, улавливание, метод перекрестных связей, ковалентное связывание и т. д.
В чем разница между свободными и иммобилизованными ферментами?
Свободные и иммобилизованные ферменты представляют собой две разные фазы ферментов. Ключевое различие между свободными и иммобилизованными ферментами заключается в том, что свободные ферменты - это ферменты, которые не связаны с каким-либо субстратом, тогда как иммобилизованные ферменты не могут перемещаться из одного места в другое.
В приведенной ниже таблице перечислены дополнительные различия между свободными и иммобилизованными ферментами.
Резюме – Свободные и иммобилизованные ферменты
Ферменты – это белки. Существуют различные ферменты, которые используются в биологических процессах. Фермент связывается с субстратом с образованием продуктов. Когда субстрат не связан, фермент находится в «свободном» состоянии. Более того, мы можем иммобилизовать фермент для коммерческих целей. Ключевое различие между свободными и иммобилизованными ферментами заключается в том, что свободные ферменты - это ферменты, которые не связаны с каким-либо субстратом, тогда как иммобилизованные ферменты не могут перемещаться из одного места в другое.
