Іммобілізація клітин мікроорганізмів

Крім іммобілізованих ферментів застосовують іммобілізовані клітини мікроорганізмів. Переваги роботи з іммобілізованими клітинами порівняно з ферментами в тому, що мікробна клітина містить усі необхідні кофактори і ферменти, необхідні для їх регенерації; не потрібна стадія виділення й

очищення ферментів;

можна отримати велику концентрацію клітин, що сприяє продукції вторинних метаболітів. Крім того, внутрішньоклітинні ферменти найстабільніші у своєму звичайному

оточенні. Живі іммобілізовані клітини зручні для безперервною культивування, оскільки швидкість перебігу можна регулювати незалежно від росту клітин, що працюють як мультиферментні реакційні системи, залежні від АТФ і коензимів.

Іммобілізовані тим чи іншим способом клітини мікроорганізми часто використовують для проведення трансформації або біосинтезу ряду сполук протягом кількох місяців і навіть років. Слід зауважити, що іммобілізація клітин проходить у природних біотопах. У ґрунті, в мулі, в гірських породах, на поверхні рослин мікроорганізми головно перебувають у закріпленому стані. У 1732 р. Г. Бургаве в Німеччині використав закріплені на буковій стружці бактерії для виробництва оцту. Нині цей спосіб відомий як «метод Шуценбаха».

Іммобілізовані мікроорганізми здійснюють як одностадійні, так і багатостадійні процеси. У 1970 p. К. Мосбах зі співавт. (Швеція) опублікував результати вивчення можливості проведення такого складного, НАД-залежного процесу, як гідроксилювання стероїдів за допомогою іммобілізованого в поліакриламід ний гель міцелію гриба Curvularia lunаta.

Японською фірмою «Танабе Сейяко» здійснено в 1974 р. промисловий синтез аспарагінової кислоти з використанням іммобілізованих клітин Е.coli

і показано переваги цього методу над синтезом аспарагінової кислоти за допомогою іммобілізованої аспартази або вільних клітин.

Труднощі при використанні іммобілізованих клітин обумовлені утворенням деяких побічних продуктів, а також виникненням додаткового дифузійного бар’єру для субстрату і продукту, яким є клітинна стінка та цитоплазматична мембрана.[1]

Для іммобілізації використовують мікроорганізми різних таксономічних груп. Це можуть бути живі чи мертві різною мірою пошкоджені (заморожені, висушені оброблені органічними розчинниками та ін.) клітини. Іммобілізованими можуть бути не тільки вегетативні клітини, але й спори. Вибір стану клітин і способу іммобілізації залежить від того, який процес необхідно здійснити - одностадійний чи багатостадійний. Одностадійні процеси у багатьох випадках можуть здійснювати пошкоджені клітини. Часто при цьому виникає необхідність збільшити проникність клітинної стінки і цитоплазматичної мембрани. Саме це обумовлює необхідність дії на такі мікроорганізми токсичних органічних розчинників (толуолу, ацетону) або біфункціональних реагентів (наприклад, глутарового альдегіду). Поліферментні процеси трансформації та біосинтезу більш ефективно здійснюють живі клітини, здатні регенерувати кофактори. Пошкоджені клітини й екзогенні кофактори використовують для цього лише в деяких випадках.

Вибір методу іммобілізації залежить від реакції або процесів, які будуть здійснювати клітини. Загалом для іммобілізації клітин мікроорганізмів використовують ті ж способи, що і для іммобілізації ферментів - адсорбцію, ковалентне і поперечне зв'язування, включення в гелі. Ковалентне і поперечне зв'язування використовують частіше для мертвих або пошкоджених клітин. Клітини мікроорганізмів іммобілізують флокулюванням, приєднанням до поверхні носія, включенням у полімерний матрикс, використовують вільні суспендовані клітини в реакторі з напівпроникною мембраною або у вигляді крапель у двофазній рідкій системі.

Носіями при іммобілізації мікроорганізмів можуть бути природні та синтетичні сполуки, що здатні забезпечувати необхідні процеси і параметри. Серед різних матриць для іммобілізації клітин мікроорганізмів найуживанішими є полімери - похідні акрилової кислоти.

Як адсорбенти використовують різноманітні матеріали - природні та синтетичні, наприклад кераміку, вугілля, пісок, подрібнені черепашки, металеву стружку, капрон, поліуретан (табл.1).

Таблиця 1. Використання адсорбованих клітин мікроорганізмів (за Н.Єгоровим та ін., 1989)

Процес

Мікроорганізм

Адсорбент

Глюкоза → глюконова кислота

Aspergillus niger

Скло, метал, пористі синтетичні матеріали

Холестерин → холестенон

Nocardia erythropolis

Зброджування пивного сусла

Saccharomyces cerevisiae

Скляні кільця Рашига, керамічні кульки

Гідрокортизон → преднізолон

Arthrobacter globiformis

Целюлоза, кераміка

Азотфіксація

Azotobacter vinelandii

Аніонообмінна целюлоза

Синтез метану

Метаноутворюючі бактерії

Вугілля, азбест

Одержання біомаси

Bacillus subtilis

Частинки нержавіючої сталі

Синтез тинаміцину

Streptomices cattleya

Целіт

Очищення стічних вод від барвників

Pseudomonas sp.

Пісок + стулки мідій + активоване вугілля

Очищення морської води від нафти

Pseudomonas sp.

Пінопласт

Органічні відходи → метан

Асоціації бактерій

Великопориста кераміка

Перейти на сторінку: 1 2 3 4


Подібні статті

Особливості будови і біології павуків
Актуальність: павуки в наш час є однією з найбільш процвітаючих груп тварин. Вони освоїли всі природні зони Землі - від пустель і тропічних лісів до помірних областей Найбільш значущою ознакою павуків, яка відрізняє їх від інших, є паву ...

Закономірності пилення Carpinus, Quercus, Fagus у місті Львові
На сьогоднішній час аеробіологічні дослідження є актуальними. Це пов’язано із збільшенням алергічних захворювань в цілому світі. Пилок рослин розповсюджується вітром і є причиною виникнення і загострення алергічних реакцій. У багатьох краї ...

Головне меню