Immobilized enzyme
একটি অচল এনজাইম হল একটি এনজাইম, যার সীমিত গতিশীলতা রয়েছে, যা একটি নিষ্ক্রিয়, অদ্রবণীয় উপাদানের সাথে সংযুক্ত থাকে-যেমন ক্যালসিয়াম অ্যালজিনেট (ক্যালসিয়াম ক্লোরাইডের সাথে সোডিয়াম অ্যালজিনেট দ্রবণ এবং এনজাইম দ্রবণের মিশ্রণের প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত)। এটি পিএইচ বা তাপমাত্রার মতো অবস্থার পরিবর্তনের বিরুদ্ধে বর্ধিত প্রতিরোধ প্রদান করতে পারে। এটি প্রতিক্রিয়া জুড়ে এনজাইমগুলিকে জায়গায় ধরে রাখতে দেয়, যার পরে সেগুলি সহজেই পণ্যগুলি থেকে পৃথক হয়ে যায় এবং আবার ব্যবহার করা যেতে পারে-একটি অনেক বেশি কার্যকর প্রক্রিয়া এবং তাই এনজাইম অনুঘটক প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এনজাইম স্থায়িত্বের একটি বিকল্প হল সম্পূর্ণ কোষ স্থায়িত্ব। অচল এনজাইমগুলি সহজেই পরিচালনা করা যায়, কেবল তাদের পণ্য থেকে পৃথক করা যায় এবং পুনরায় ব্যবহার করা যায়। এনজাইমগুলি জৈব-অনুঘটক যা ক্রমাগত পরিবর্তিত না হয়ে, অপচয় না করে বা রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াগুলির ভারসাম্য হ্রাস না করে কোষে রাসায়নিক বিক্রিয়া বৃদ্ধিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। যদিও উৎসেচকের বৈশিষ্ট্যগুলি অত্যন্ত অনন্য, তবুও পুনরায় ব্যবহারযোগ্যতার অভাব, স্থিতিশীলতা এবং উৎপাদনের উচ্চ ব্যয়ের কারণে শিল্পে তাদের উপযোগিতা সীমিত। ইতিহাস 1950-এর দশকে প্রথম সিন্থেটিক ইমমোবিলাইজড এনজাইম তৈরি করা হয়েছিল, যা পলিমারিক ম্যাট্রিক্সের মধ্যে এনজাইম অন্তর্ভুক্ত করে বা বাহক পদার্থের সাথে আবদ্ধ করে সঞ্চালিত হয়েছিল। এছাড়াও শুধুমাত্র প্রোটিনের ক্রস-লিঙ্কিং বা নিষ্ক্রিয় উপকরণ যোগ করার মাধ্যমে ক্রস-লিঙ্কিং পদ্ধতি প্রয়োগ করা হয়েছিল। গত এক দশকে স্থবিরকরণের বিভিন্ন পদ্ধতি উদ্ভাবিত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, পূর্বে সংশ্লেষিত বাহক পদার্থের সাথে উৎসেচককে আবদ্ধ করা এখন পর্যন্ত সর্বাধিক পছন্দের পদ্ধতি। নতুন করে, এনজাইমের স্ফটিকের ক্রস-লিঙ্ক করার পদ্ধতিটিও একটি উত্তেজনাপূর্ণ বিকল্প হিসাবে বিবেচিত হয়। স্থির এনজাইমের ব্যবহারের হার ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে। যে কোনও ধরনের স্থবিরকরণ কৌশল সম্পাদন করার আগে কিছু বিষয় মাথায় রাখা উচিত। স্থবিরকরণের পরে একটি উৎসেচকের উপর রাসায়নিক এবং শারীরিক প্রভাবগুলি বোঝা প্রয়োজন। এনজাইমের স্থিতিশীলতা এবং গতিগত বৈশিষ্ট্যগুলি এনজাইমের মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট অবস্থার পরিবর্তনের কারণে পরিবর্তিত হতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, উপাদান সংযুক্তি বা এনজাইম ক্রিয়ার পণ্যগুলিকে সমর্থন করে। উপরন্তু, একটি কার্যকরী এনজাইম থাকার জন্য স্থির হওয়ার আগে একটি এনজাইমের তৃতীয় কাঠামো বজায় রাখার কথা বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ। একইভাবে, একটি উৎসেচকের কার্যকারিতার জন্য আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ স্থান হল সক্রিয়-স্থান, যা স্থিরকরণের জন্য একটি পৃষ্ঠের সাথে উৎসেচক সংযুক্ত করার সময়ও বজায় রাখা উচিত, পৃষ্ঠ/উপাদানের সংযুক্তির জন্য একটি নির্বাচিত পদ্ধতি থাকা আবশ্যক যাতে একটি স্থির, কিন্তু অকার্যকর উৎসেচকের সাথে শেষ না হয়। ফলস্বরূপ, কার্যকরী অচল এনজাইম উৎপাদনের জন্য তিনটি মৌলিক কারণের কথা ভাবতে হবেঃ অচলকরণ নির্বাচন, অবস্থা এবং অচলকরণের পদ্ধতিগুলিকে সমর্থন করে। একটি সহায়ক উপাদান আদর্শ হওয়ার জন্য, এটি অবশ্যই হাইড্রোফিলিক, এনজাইমের প্রতি নিষ্ক্রিয়, জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ, মাইক্রোবিয়াল আক্রমণ এবং সংকোচন প্রতিরোধী এবং সাশ্রয়ী হতে হবে। সহায়ক উপকরণগুলি জৈব বা অজৈব, কৃত্রিম বা প্রাকৃতিক (গঠনের উপর নির্ভর করে) হতে পারে, কারণ এগুলি শেষ পর্যন্ত জৈব উপাদানের প্রকার। সমস্ত উৎসেচকের স্থায়িত্বের জন্য কোনও সর্বজনীন ধরনের সহায়ক উপাদান ব্যবহার করা হয় না। যাইহোক, কিছু সাধারণভাবে ব্যবহৃত সমর্থন রয়েছে যেমন সিলিকা-ভিত্তিক বাহক, এক্রাইলিক রজন, সিন্থেটিক পলিমার, সক্রিয় ঝিল্লি এবং বিনিময় রজন। স্থায়িত্ব প্রক্রিয়ার আগে সবচেয়ে কঠিন প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি হল সহায়ক উপাদান নির্বাচন করা কারণ এটি উৎসেচকের ধরন, মাধ্যমের প্রতিক্রিয়া, হাইড্রোডায়নামিকের নিরাপত্তা নীতি এবং প্রতিক্রিয়া অবস্থার উপর নির্ভর করে। যেহেতু বিভিন্ন ধরনের সাপোর্ট বিভিন্ন শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্য প্রদান করে, যা এনজাইম ফাংশনকে প্রভাবিত করবে, যেমনঃ হাইড্রোফিলিসিটি/হাইড্রোফোবিসিটি, পৃষ্ঠের রসায়ন এবং ছিদ্রের আকার। পদ্ধতি এনজাইমগুলি শারীরিক বা রাসায়নিক পদ্ধতিতে স্থির করা যেতে পারে যার মধ্যে রয়েছেঃ শারীরিক শোষণ বিপরীতমুখী স্থায়িত্বের জন্য একটি সহজ পদ্ধতি, যার মধ্যে এনজাইমগুলিকে কোনও সহায়ক পদার্থের উপর শারীরিকভাবে শোষণ বা সংযুক্ত করা হয়। দুর্বল অ-নির্দিষ্ট শক্তির মাধ্যমে শোষণ হতে পারে, যেমন ভ্যান ডার ওয়াল, হাইড্রোজেন বন্ধন এবং হাইড্রোফোবিক মিথস্ক্রিয়া, যেখানে আয়নিক বন্ধনে এনজাইমগুলি লবণ সংযোগের মাধ্যমে আবদ্ধ থাকে। কাচ, অ্যালজিনেট পুঁতি বা ম্যাট্রিক্সের উপর শোষণঃ এনজাইম একটি নিষ্ক্রিয় উপাদানের বাইরের দিকে সংযুক্ত থাকে। সাধারণভাবে, এই পদ্ধতিটি এখানে তালিকাভুক্ত পদ্ধতিগুলির মধ্যে সবচেয়ে ধীর। যেহেতু শোষণ কোনও রাসায়নিক বিক্রিয়া নয়, তাই স্থির উৎসেচকের সক্রিয় স্থানটি ম্যাট্রিক্স বা পুঁতি দ্বারা অবরুদ্ধ হতে পারে, যা উৎসেচকের ক্রিয়াকলাপকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। এন্ট্রাপমেন্ট এটি একটি অপরিবর্তনীয় শারীরিক স্থায়িত্ব কৌশল যা একটি নির্দিষ্ট এলাকা/স্থানে এনজাইমের শারীরিক সীমাবদ্ধতা হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এটি যান্ত্রিক স্থায়িত্ব বাড়ানোর জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং এনজাইমের লিচিং ইভেন্ট হ্রাস করার জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। যেহেতু এই প্রক্রিয়ায় এনজাইমটি সাপোর্ট ফাইবার/ল্যাটিসের পলিমার/উপাদানের সাথে রাসায়নিকভাবে মিথস্ক্রিয়া করে না, তাই সময়ের সাথে সাথে এটি বিকৃতি থেকে সুরক্ষিত থাকে। মূলত, এনজাইমটি ক্যালসিয়াম অ্যালজিনেট পুঁতির মতো অদ্রবণীয় পুঁতি বা মাইক্রোস্ফিয়ারে আটকা পড়ে। যাইহোক, এই অদ্রবণীয় পদার্থগুলি স্তরটির আগমন এবং পণ্যগুলির প্রস্থানকে বাধা দেয়। রাসায়নিক ক্রস-লিঙ্কিং ক্রস-লিঙ্কঃ আরেকটি অপরিবর্তনীয় পদ্ধতি যার জন্য এনজাইম অণুগুলির সংযুক্তির জন্য কোনও সহায়ক উপাদানের প্রয়োজন হয় না। এই কৌশলে, এনজাইমের অণুগুলি প্রায় শুধুমাত্র এনজাইমের সমন্বয়ে একটি ম্যাট্রিক্স তৈরি করতে একে অপরের সাথে সমযোজীভাবে আবদ্ধ হয়। প্রতিক্রিয়াটি নিশ্চিত করে যে বাঁধাই সাইটটি এনজাইমের সক্রিয় সাইটকে ঢেকে রাখে না, এনজাইমের ক্রিয়াকলাপ কেবল স্থবিরতা দ্বারা প্রভাবিত হয়। যাইহোক, সমযোজী বন্ধনের নমনীয়তা কেমো-শোষিত স্ব-একত্রিত মনোলেয়ার দ্বারা প্রদর্শিত স্ব-নিরাময়ের বৈশিষ্ট্যগুলিকে বাধা দেয়। পলি (ইথিলিন গ্লাইকোল)-এর মতো একটি স্পেসার অণুর ব্যবহার এই ক্ষেত্রে স্তর দ্বারা স্টেরিক বাধা হ্রাস করতে সহায়তা করে। কোভালেন্ট বন্ধন এনজাইমটি একটি অদ্রবণীয় সাপোর্টে (যেমন সিলিকা জেল বা ইপোক্সাইড গ্রুপের সাথে ম্যাক্রোপোরাস পলিমার পুঁতি) সমযোজীভাবে আবদ্ধ থাকে। এই পদ্ধতিটি সবচেয়ে শক্তিশালী এনজাইম/সমর্থন মিথস্ক্রিয়া প্রদান করে, এবং তাই অনুঘটকের সময় সর্বনিম্ন প্রোটিন ফুটো হয়। এনজাইমের সমযোজীভাবে আবদ্ধ হওয়ার ক্রিয়াকলাপ বেশ কয়েকটি কারণের উপর নির্ভরশীল যার মধ্যে রয়েছেঃ বাহক উপাদানের আকৃতি এবং আকার, সংযুক্তি পদ্ধতির ধরণ, বাহক উপাদানের গঠন এবং সংযুক্তি বিশেষ শর্ত। অ্যাফিনিটি-ট্যাগ বাইন্ডিংঃ একটি স্থায়িত্ব পদ্ধতি যা শারীরিক এবং রাসায়নিক পদ্ধতির সংমিশ্রণ যেখানে এনজাইমগুলি একটি পৃষ্ঠে স্থায়িত্ব করা যেতে পারে, যেমন। অ-সমযোজী বা সমযোজী প্রোটিন ট্যাগ ব্যবহার করে একটি ছিদ্রযুক্ত উপাদান। এই প্রযুক্তিটি প্রোটিন পরিশোধন উদ্দেশ্যে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে। এই কৌশলটি সাধারণত প্রযোজ্য, এবং ফলস্বরূপ একটি বিশুদ্ধ প্রস্তুতির সাথে পূর্ববর্তী এনজাইম পরিশোধন ছাড়াই সঞ্চালিত করা যেতে পারে। ছিদ্রযুক্ত কাচ এবং এর ব্যুৎপত্তিগুলি ব্যবহার করা হয়, যেখানে ছিদ্রযুক্ত পৃষ্ঠকে হাইড্রোফোবিসিটির পরিপ্রেক্ষিতে প্রাসঙ্গিক এনজাইমের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া যেতে পারে। র্যান্ডম বনাম সাইট-নির্দেশিত জৈবপ্রযুক্তিগত গুরুত্বের অসংখ্য এনজাইম র্যান্ডম মাল্টিপয়েন্ট সংযুক্তির মাধ্যমে বিভিন্ন সাপোর্টে (অজৈব, জৈব, যৌগিক এবং ন্যানোমেটারিয়াল) স্থির করা হয়েছে। যাইহোক, এলোমেলো রাসায়নিক পরিবর্তনের মাধ্যমে স্থবিরকরণের ফলে একটি বৈচিত্র্যময় প্রোটিন জনসংখ্যার সৃষ্টি হয় যেখানে প্রোটিনে উপস্থিত একাধিক পার্শ্ব শৃঙ্খলা (অ্যামিনো, কার্বক্সিল, থায়োল ইত্যাদি) সক্রিয় স্থানে স্তরের প্রবেশাধিকারের সীমাবদ্ধতার কারণে ক্রিয়াকলাপে সম্ভাব্য হ্রাসের সাথে সংযুক্ত থাকে। বিপরীতে, সাইট-নির্দেশিত এনজাইম স্থবিরকরণে, সমর্থনটি সক্রিয়-সাইট থেকে দূরে একটি প্রোটিন অণুর একক নির্দিষ্ট অ্যামিনো অ্যাসিডের (সাধারণত এন-বা সি-টার্মিনি) সাথে যুক্ত করা যেতে পারে। সক্রিয় স্থানে স্তরটির মুক্ত প্রবেশাধিকারের কারণে এইভাবে সর্বাধিক উৎসেচক ক্রিয়াকলাপ বজায় থাকে। এই কৌশলগুলি মূলত রাসায়নিক তবে অতিরিক্তভাবে সমর্থন এবং উৎসেচকের উপর কার্যকরী গোষ্ঠী (যা প্রোটিনে অনুপস্থিত) তৈরি করতে জেনেটিক এবং এনজাইম্যাটিক পদ্ধতির প্রয়োজন হতে পারে। এস. ডি. সি. এম পদ্ধতির পছন্দ অনেকগুলি কারণের উপর নির্ভর করে, যেমন এনজাইমের প্রকার (কম স্থিতিশীল সাইকোফিলিক, বা আরও স্থিতিশীল থার্মোফিলিক হোমোলগ), এনজাইমের পিএইচ স্থিতিশীলতা, বিকারককে এন-বা সি-টার্মিনির প্রাপ্যতা, এনজাইম ক্রিয়াকলাপের সাথে এনজাইম টার্মিনাসের হস্তক্ষেপ না করা, অনুঘটক অ্যামিনো অ্যাসিড অবশিষ্টাংশের প্রকার, বিকারকগুলির প্রাপ্যতা, মূল্য এবং প্রস্তুতির সহজতা। উদাহরণস্বরূপ, সাপোর্ট এবং এনজাইমের উপর পরিপূরক ক্লিকযোগ্য কার্যকারিতা (অ্যালকাইন এবং অ্যাজাইড) তৈরি করা সাইট-নির্দেশিত রাসায়নিক পরিবর্তনের মাধ্যমে এনজাইমগুলিকে অচল করার সবচেয়ে সুবিধাজনক উপায়গুলির মধ্যে একটি। সাবস্ট্রেট ইমমোবিলাইজেশন এনজাইমের সাথে একসাথে ইমমোবিলাইজেশন পদ্ধতির আরেকটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত প্রয়োগ হল ইমমোবিলাইজড সাবস্ট্রেটে এনজাইম্যাটিক প্রতিক্রিয়া। এই পদ্ধতিটি উৎসেচক ক্রিয়াকলাপের বিশ্লেষণকে সহজতর করে এবং উৎসেচকের কার্যকারিতা অনুকরণ করে। কোষের দেয়াল। বাণিজ্যিক ব্যবহার স্থবির এনজাইমগুলির গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ ব্যবহার রয়েছে কারণ তারা খরচ হ্রাস করে এবং তাদের অনুঘটক প্রতিক্রিয়ার ফলাফল উন্নত করে। সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছেঃ কম পরিমাণে প্রোটিন বিক্রিয়ায় দ্রবীভূত হয়, তাই ব্যায়াম করা অনেক সহজ হতে পারে। সমাপ্তির পরে, প্রতিক্রিয়া মিশ্রণগুলিতে সাধারণত শুধুমাত্র দ্রাবক এবং প্রতিক্রিয়া পণ্য থাকে। অর্থনীতি প্রতিক্রিয়া থেকে অচল এনজাইম সহজেই অপসারণ করা হয় যা জৈব অনুঘটককে পুনর্ব্যবহার করা সহজ করে তোলে। এটি ল্যাকটোজ মুক্ত দুধ উৎপাদনের মতো প্রক্রিয়াগুলিতে বিশেষভাবে কার্যকর, কারণ দুধটি একটি ধারক থেকে নিষ্কাশিত করা যেতে পারে যার মধ্যে এনজাইম (ল্যাকটেজ) পরবর্তী ব্যাচের জন্য প্রস্তুত থাকে। স্থিতিশীলতা স্থবির এনজাইমগুলির সাধারণত এনজাইমের দ্রবণীয় রূপের তুলনায় বেশি তাপীয় এবং কার্যকরী স্থিতিশীলতা থাকে। অতীতে, জৈবিক ধোয়ার গুঁড়ো এবং ডিটারজেন্টে অনেক প্রোটিজ এবং লাইপেজ ছিল যা ময়লা ভেঙে দেয়। যাইহোক, পরিষ্কার করার পণ্যগুলি যখন মানুষের ত্বকের সাথে যোগাযোগ করে, তখন তারা অ্যালার্জির প্রতিক্রিয়া তৈরি করে। এই কারণেই অনেক প্রয়োগ ক্ষেত্রের জন্য উৎসেচকের স্থায়িত্ব গুরুত্বপূর্ণ। স্থবির এনজাইমগুলি বিভিন্ন প্রয়োগে ব্যবহৃত হয় যার মধ্যে রয়েছেঃ খাদ্য, রাসায়নিক, ফার্মাসিউটিক্যাল এবং চিকিৎসা শিল্প। উদাহরণস্বরূপ, খাদ্য শিল্পে, ইমমোবিলাইজড এনজাইমগুলি বিভিন্ন ধরনের শূন্য-ক্যালোরি মিষ্টি তৈরির জন্য ব্যবহৃত হয়, উদাহরণস্বরূপ অ্যালুলোজ ফ্রুক্টোজের একটি এপিমার, যা কাঠামোগতভাবে আলাদা, যার ফলে এটি খাওয়ার সময় মানবদেহ দ্বারা শোষণযোগ্য হয় না। স্থির-উৎসেচক-ভিত্তিক মিষ্টিগুলির আরেকটি উদাহরণ হল ট্যাগাটোজ (স্থির β-গ্যালাক্টোসিডেস)। রাসায়নিক (প্রসাধনী) শিল্পেও, স্থির ক্যালবি এনজাইম ব্যবহার করে ইমোলিয়েন্ট এস্টার উৎপাদনের জন্য স্থির এনজাইম ব্যবহার করা হয়। এই ধরনের পদ্ধতি ব্যবহার করা প্রথম কোম্পানি হল 2000 সালে ইভোনিক কোম্পানি। লাইপেজ-ক্যালবি উৎসেচকটি তার স্থির অবস্থায় আসলে ওডানাক্যাটিব এবং সোফোসবুভির উৎপাদনের জন্য অন্যান্য ওষুধের প্রয়োগে ব্যবহৃত হয়। তথ্যসূত্র জৈব রসায়ন স্টেরিওকেমিস্ট্রি শিল্প উৎসেচক