고정화효소

목차

1. Amylase
1) Amylase란?
2) Amylase의 다당류 가수분해 과정
3) Amylase의 분류
4) Amylase의 성질
5) 정상치 : 8～160 Unit
6) Amylase Isoenzyme
7) 임상적 의의
9) Amylase 측정법

2. 효소
1) 효소란?
2) 효소 활성측정
3) 효소농도에 따른 효소의 반응속도
4) 효소의 작용
5) 효소의 단위
6) 효소활성에 영향을 미치는 요인
7) 효소의 특이성
8) 효소의 반응 특이성

3. 고정화 효소
1) 고정화 효소의 필요성
2) 고정화 효소의 장점
3) 고정화 효소의 단점
4) 효소의 고정화법
담체결합법, 가교법, 포괄법.....
5) 공업적으로 고정화법을 활용하기 위한 조건

본문내용

성화에너지를 낮추어 반응속도를 촉진시키는 역할을 한다.
① 절대적 특이성 : 유사한 기질 중 한 기질만을 선택적으로 촉매 하는 효소특이성
② 절대군 특이성 : 일정한 기를 가진 집단의 기질만을 선택적으로 촉매 하는 효소특이성
③ 상대적 특이성 : 어떤 류의 기질과 우선 반응한 후 다른 류의 기질과도 반응을 나타내는 효소특이성
④ 광학적 특이성 : 광학 이성질체 중 특정한 타입에만 반응하는 효소 특이성
● 고정화 효소
1. 고정화 효소의 필요성
대부분의 효소들은 구형단백질이기 때문에 물에 용해된다. 그러므로, 비싼 효소를 회분식 공정에서 재사용하기 위한 분리를 쉽게 하기 위해서 효소를 화학적 또는 물리적 방법에 의해 불용성 담체의 표면 또는 내부에 고정화 시킬 수 있다.
2. 고정화 효소의 장점
① 효소의 안정성이 증가한다.
② 효소의 재이용이 가능하다.
③ 연속반응이 가능하다.
④ 반응목적에 적합한 성질과 형태의 효소 표준품을 얻을 수 있다.
⑤ 반응기가 차지하는 공간을 줄일 수 있다.
⑥ 반응조건의 제어가 용이하다.
⑦ 반응생성물의 순도 및 수율이 향상된다.
⑧ 자원, 에너지, 환경문제의 관점에서도 유리하다.
3. 고정화 효소의 단점
① 고정화 조작에 의해 활성효소의 총량이 감소하기도 한다.
② 고정화 담체와 고정화 조작에 따른 비용이 가산된다.
③ 입자 내 확산저항 등에 의해 반응속도가 저하될 수 있다.
4. 효소의 고정화법
효소나 미생물 균체의 고정화에 있어서는 이용목적, 그에 합치된 촉매기능을 가진 효소나 균체의 선택, 담체의 종류, 고정화법의 조합 등을 생각하지 않으면 안된다. 사용목적이 확실하고 그에 이용가능한 효소나 미생물을 취득할 수가 있어서도 적절한 고정화법과 담체의 조합을 사용하지 않으면 얻어진 고정화물의 활성이나 안정성이 나쁘게 된다. 그러면서도 어떠한 방법이 알맞은 지는 언제나 예측할 수 없다.
효소의 경우에는 그 구조와 성질이 알려져 있을 때에는 그에 알맞는 고정화법이 생각될 수 있으나 일반적으로 여러 가지 방법을 시행착오에 따라 비교하여 최적화가 시도된다. 담체는 무기물, 천연 또는 합성 고분자 물질을 불문하고 기계적 강도, 물리화학적 안정성을 가지며 위생상 무해한 것이 아니면 안되고 또한 생체촉매를 고정화하기 위한 관능기가 풍부한 것이 필요하다.
고정화 효소, 고정화 균체는bioreactor를 설계하기 위하여 여러 형으로 사용되므로 가공 성형의 용이도 고려하지 않으면 안된다. 이들의 성질을 만족하고 또 충분히 경제성을 충족시키는 것이 중요하다.
1) 담체 결합법
(1) 공유결합법 : 물에 불용성인 담체화 효소를 공유결합에 의해서 고체 촉매화한다.
효소분자의 중요하지 않은 아미노산 잔기를 물에 불용성이며 작용기를 갖는 담체에 공유 부착하는 방법으로 효소 고정화에 가장 널리 쓰인다. 원리는
--X + E --E + X
(여기서 E는 효소)
a. Diazo 법 → p-aminobenzyl cellulose, polyamino polystrene, 아미노 혼합중성물과 같은 아미노기를 가지는 담체를 diazonium 화합물로 만들어 효소 단백을 diazo 결합시킨다
b. peptide 법 → CM-cellulose azide, carboxychloride 수지, isocyanite 유도체, 아미노산 혼성중합물등에 효소단백의 아미노기를 peptide 결합시킨다.
c. Alkyl 화법 → cyanurylcellulose, bromoacetyl cellulose, methacrylic acid-methacrylic acid-n-fluoranilide 혼성중합물의 할로겐과 효소단백의 아미노기, 폐놀기, SH기를 반응시킨다.
(2) 이온결합법
a. DEAE-cellulose, CM-cellulose 이온 교환체나 이온교환 sephadex 또는 이온교환 수지에 효소를 이온 결합시켜서 고체 촉매화 하는 방법
(3) 물리적 흡착법
- 활성탄, 산성백토, daolinite 등에 효소단백 자체를 가교하여 고체 촉매화 하는 방법
2) 가교법
효소를 2개 혹은 그 이상의 관능기를 갖는 수가용성 시약(2관능기 시약)과 반응시키는 방법이다. 앞의 공유결합과 동일한 화학적 결합에 의해 효소를 고정화시키지만 수불용성 담체를 사용하지 않는 점이 다르다. 가교제로서는 글루탈알데히드, 핵사메틸렌이소시아나이드 등이 있다. 단점으로는 가교시약이 독성을 갖고 있다는 점이다.
3) 포괄법
효소자체는 변화하지 않고 gel의 미세한 격자(格子)속에 효소를 고착하던가 반투과성 중합체 피막으로 전체를 감싸도록 하는 방법
① 포괄방법의 장점
효소의 화학적 변형이 없으므로 효소의 본질적인 성질이 변하지 않는다.
② 포괄방법의 단점
- 효소는 겔이 형성되는 동안 비활성화 될 수 있다.
- 효소의 누출 문제
(1) 격자법 : 일정한 간격의 틀에 가두어 고정시키는 방법
(2) Microcapsulation : Capsule에 감싸서 Enzyme을 고정화시키는 방법
※장점: 효소(세균)과 담체 사이에 직접적인 화학결합이 없어 매우 안정한 상태로 고정화 가 가능하다.
4) 복합법
젤포괄법은 효소가 쉽게 누출되는 경우 가교법, 이온결합법, 공유결합버버 등을 병용할 수 있다. 예를 들어 알긴산 칼슘젤은 포괄법으로 편리하지만, 그 방법으로는 효소가 쉽게 누출되므로 조합하여 종종 사용한다.
특 성
담 체 결 합 법
가교법
포괄법
공유결합법
이온결합법
물리적 흡착법
제조법
어려움
쉬움
쉬움
어려움
어려움
효소활성
고
고
저
중
고
기질특이성
변함
불변
불변
변함
불변
결합력
강
중
약
강
강
재생
불가
가능
가능
불가
불가
제조법의 보편성
중
고
저
저
고
고정화 가격
고
저
저
중
중
5. 공업적으로 고정화법을 활용하기 위한 조건
① 담체의 가격이 싸고 고정화비용도 저렴할 것. 한번 사용 후 버리는 경우는 특히 경제성이 중요하다.
② 재사용이 가능한 것. 계속 사용하고자 할 경우는 담체를 재생할 수 있는 것이 바람직하다.
③ 고정화수율이 높고 제조가 용이하고 또한 결합력이 높을 것.
④ 담체의 기계적 강도가 높을 것.
⑤ 물리, 화학적으로 안정할 것. 식품 가공에 사용하는 경우는 인체에 안전해야 한다.

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고정화,   효소,   아밀레이즈,   아밀라제,   amylase,   활성,   특이성,   분해