Üreaz enziminin Ca-Alginat üzerine immobilizasyon koşullarının incelenmesi

Abstract

İmmobilizasyon terimi bir reaktör veya analitik sistem içinde biyolojik olarak aktif katalizörün tutuklanmasını ifade eden bir terimdir. İmmobilize kompleks katı desteğin fiziksel karakteristiklerini gösterirken serbest katalizörün temel biyokimyasal aktivitesine de sahiptir. İmmobilizasyon özel bir modül üzerinde çözünür olmayan bir kompleks oluşturarak akışkanın kolayca geçmesini sağlar. Böylece kontrollü bir enzimatik reaksiyon aracılığı ile substratın ürüne dönüşmesini gerçekleştirir. Bir başka deyişle, immobilizasyon, heterojen kataliz prensiplerinin biyolojik sistemlere uygulanmasıdır. Bu çalışmada soya fasülyesi ve Jack Bean üreaz enzimlerinin kalsiyum alginat doğal polimeri üzerine immobilizasyonu incelenmiştir. Bunun için önce ideal alginat ve kalsiyum klorür oranları tespit edildikten sonra serbest ve immobilize enzimlerin kinetik parametrelerindeki farklılıklar araştırılmıştır. Soya üreazı Vmax ve Km değerleri immobilizasyon sonucu düşme göstermiştir. Jack Bean üreazının ise immobilizasyon sonucu Vmax değeri düşerken Km değeri artmıştır. Serbest ve immobilize soya üreazının optimum pH değerleri özdeş (pH 7,0) bulunmuştur. Jack Bean üreazının optimum pH'ı ise immobilizasyon sonucu 1,0 pH birimi alkali bölgeye kaymıştır. Hem soya üreazı hem de Jack Bean üreazı immobilizasyon sonra optimum sıcaklıkta değişiklik göstermemiştir. Otuz gün sonunda immobilize Jack Bean üreazın başlangıç aktivitesinin % 56,7'sini koruduğu; soya üreazının ise % 59,0'ını koruduğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar immobilizasyon işleminin enzimin kararlılığını büyük ölçüde artırdığını göstermektedir. Hazırlanan üreaz immobilize edilmiş alginat mikroküreleri kullanılarak idrarda ve dermatolojik üre preperatında üre tayini yapılmış ve sonuçların serbest enzimlerinkinden farklı olmadığı tespit edilmiştir.

Immobilization is a term used fort the entrapment of an biologically active catalysts in a reactor or in an analytical system. Immobilized complex exhibits the physical characteristics of the solid support along with essential biochemical activity of the catalyst. Immobilization allows the fluid flow easily by building a nonsoluble complex on a special module. Thus, it converts the substrate into product by the help of a controlled enzyme reaction. In other words, immobilization is the application of heterogen catalyst principles to biological systems. In this work, the immobilization of soy bean and Jack Bean urease onto natural alginate polymer was investigated. After the ideal alginate and calcium chloride concentrations were determined, the differentiation of kinetic parameters of the free and immobilized enzymes were investigated. Soy bean urease had lower Vmax and Km values after immobilization. On the other hand, Jack Bean urease had lower Vmax but higher Km after immobilization. Optimum pHs of free and immobilized soy bean urease were identical (pH 7,0), whereas optimum pH of the immobilized Jack Bean urease demonstrated 1,0 pH unit shift to the alkaline region compared to the free enzyme. Both soy bean and Jack Bean urease’s optimum temperature did not show any differentiation after immobilization. As for storage stability, it was determined that, after 30 days, immobilized Jack Bean and soy bean ureases retained 56,7 % and 59,0 % of their initial activity, respectively. These results varified that immobilization enhances enzyme stability to a great extent. Urease immobilized alginate microbeads were used to measure the amount of urea in urine and dermatological preparate and the results varified that there are no significant differences between the free and immobilized enzyme activities.