Immobilized enzyme
நிலையான நொதி என்பது கால்சியம் ஆல்ஜினேட் போன்ற (சோடியம் ஆல்ஜினேட் கரைசல் மற்றும் என்சைம் கரைசல் கலவையை கால்சியம் குளோரைடுடன் வினைபுரிவதன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது) ஒரு மந்தமான, கரையாத பொருளுடன் இணைக்கப்பட்ட, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம் கொண்ட ஒரு நொதியாகும். இது pH அல்லது வெப்பநிலை போன்ற நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு அதிக எதிர்ப்பை வழங்க முடியும். இது எதிர்வினை முழுவதும் என்சைம்களை வைத்திருக்க அனுமதிக்கிறது, அதைத் தொடர்ந்து அவை தயாரிப்புகளிலிருந்து எளிதில் பிரிக்கப்பட்டு மீண்டும் பயன்படுத்தப்படலாம்-இது மிகவும் திறமையான செயல்முறையாகும், எனவே என்சைம் வினையூக்க எதிர்வினைகளுக்கு தொழில்துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நொதி நிலைத்தன்மைக்கு ஒரு மாற்று முழு உயிரணு நிலைத்தன்மை ஆகும். நிலைநிறுத்தப்பட்ட என்சைம்களை எளிதில் கையாள முடியும், அவற்றின் தயாரிப்புகளிலிருந்து வெறுமனே பிரிக்கப்பட்டு மீண்டும் பயன்படுத்தப்படலாம். என்சைம்கள் உயிரியல் வினையூக்கிகளாகும், அவை உயிரணுக்களில் இரசாயன எதிர்வினைகளை மேம்படுத்துவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, அவை தொடர்ந்து மாற்றியமைக்கப்படாமலும், வீணடிக்கப்படாமலும், இரசாயன எதிர்வினைகளின் சமநிலையை இழக்காமலும் உள்ளன. நொதிகளின் பண்புகள் மிகவும் தனித்துவமானவை என்றாலும், மறு பயன்பாடு, ஸ்திரத்தன்மை மற்றும் அதிக உற்பத்தி செலவு காரணமாக தொழில்துறையில் அவற்றின் பயன்பாடு குறைவாக உள்ளது. முதல் செயற்கை நிலைநிறுத்தப்பட்ட நொதி 1950 களில் தயாரிக்கப்பட்டது, இது பாலிமெரிக் மேட்ரிக்ஸில் நொதியைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அல்லது கேரியர் பொருட்களுடன் பிணைப்பதன் மூலம் நிகழ்த்தப்பட்டது. புரதத்தை மட்டும் குறுக்கு இணைப்பதன் மூலமோ அல்லது மந்தமான பொருட்களைச் சேர்ப்பதன் மூலமோ குறுக்கு இணைக்கும் செயல்முறை பயன்படுத்தப்பட்டது. கடந்த பத்தாண்டுகளில் பல்வேறு நிலைப்படுத்தல் முறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. உதாரணமாக, முன்பு ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட கேரியர் பொருட்களுடன் நொதியை பிணைப்பது இதுவரை பெரும்பாலும் விரும்பப்படும் முறையாகும். புதிதாக, நொதியின் படிகங்களை குறுக்கு இணைக்கும் செயல்முறையும் ஒரு உற்சாகமான மாற்றாக கருதப்படுகிறது. அசையாத நொதிகளின் பயன்பாட்டு விகிதம் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. எந்தவொரு அசையாமை நுட்பங்களையும் செய்வதற்கு முன், சில காரணிகளை மனதில் கொள்ள வேண்டும். நிலைநிறுத்தலைத் தொடர்ந்து ஒரு நொதி மீது இரசாயன மற்றும் உடல் விளைவுகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். என்சைம் நிலைத்தன்மை மற்றும் இயக்க பண்புகள் என்சைமின் நுண் சூழல் நிலைமைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், பொருள் இணைப்பை ஆதரிப்பது அல்லது என்சைம் செயல்களின் தயாரிப்புகள் காரணமாக மாற்றப்படலாம். கூடுதலாக, ஒரு செயல்பாட்டு நொதியை நிலைநிறுத்துவதற்கு முன்பு ஒரு நொதியின் மூன்றாம் நிலை கட்டமைப்பை பராமரிப்பது முக்கியம். இதேபோல், ஒரு நொதியின் செயல்பாட்டிற்கான மற்றொரு முக்கியமான தளம் செயலில் உள்ள தளமாகும், இது நொதி ஒரு மேற்பரப்பில் இணைக்கப்படும்போது பராமரிக்கப்பட வேண்டும், மேற்பரப்பு/பொருளை இணைப்பதற்கு ஒரு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இதன் விளைவாக, செயல்பாட்டு அசையாத என்சைம்களின் உற்பத்திக்கு மூன்று அடிப்படை காரணிகள் சிந்திக்கப்பட வேண்டும்ஃ அசையாமை தேர்வு, நிலைமைகள் மற்றும் அசையாமைக்கான முறைகளை ஆதரிக்கிறது. ஆதரவு தேர்வு ஒரு ஆதரவு பொருள் சிறந்ததாக இருக்க, அது ஹைட்ரோஃபிலிக், என்சைம்களை நோக்கி மந்தமான, உயிரியல் இணக்கமான, நுண்ணுயிர் தாக்குதல் மற்றும் சுருக்க எதிர்ப்பு, மற்றும் மலிவு இருக்க வேண்டும். துணைப் பொருட்கள் கரிம அல்லது கனிம, செயற்கை அல்லது இயற்கையான (கலவையைப் பொறுத்து) இருக்கலாம், ஏனெனில் அவை இறுதியில் உயிரியல் பொருள் வகைகளாகும். அனைத்து நொதிகளையும் நிலைநிறுத்துவதற்கு பயன்படுத்தப்பட வேண்டிய உலகளாவிய வகை ஆதரவு பொருள் எதுவும் இல்லை. இருப்பினும், சிலிக்கா அடிப்படையிலான கேரியர்கள், அக்ரிலிக் ரெசின்கள், செயற்கை பாலிமர்கள், செயலில் உள்ள சவ்வுகள் மற்றும் பரிமாற்ற ரெசின்கள் போன்ற சில பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆதரவுகள் உள்ளன. நொதி வகை, ஊடகத்தின் எதிர்வினை, ஹைட்ரோடினமிக் மற்றும் எதிர்வினை நிலைமைகளின் பாதுகாப்புக் கொள்கையை நம்பியிருப்பதால், நிலைநிறுத்தல் செயல்முறைக்கு முந்தைய கடினமான செயல்முறைகளில் ஒன்று, ஆதரவு பொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஆகும். பல்வேறு வகையான ஆதரவு வெவ்வேறு இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் பண்புகளை வழங்குவதால், அவை நொதி செயல்பாட்டை பாதிக்கும், அதாவதுஃ ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி/ஹைட்ரோபோபிஸிட்டி, மேற்பரப்பு வேதியியல் மற்றும் துளை அளவு. முறைகள் என்சைம்களை இயற்பியல் அல்லது இரசாயன முறைகள் மூலம் நிலைநிறுத்தலாம், அவற்றுள் பின்வருவன அடங்கும்ஃ இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் என்பது பின்னோக்கி நிலைநிறுத்துவதற்கான ஒரு நேரடியான முறையாகும், இதில் என்சைம்கள் ஒரு துணைப் பொருளின் மீது உடல் ரீதியாக உறிஞ்சப்படுகின்றன அல்லது இணைக்கப்படுகின்றன. வான் டெர் வால்கள், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிக் தொடர்புகள் போன்ற பலவீனமான குறிப்பிட்ட அல்லாத விசைகள் மூலம் உறிஞ்சுதல் நிகழலாம், அதேசமயம் அயனி பிணைப்பில் என்சைம்கள் உப்பு இணைப்புகள் மூலம் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. கண்ணாடி, ஆல்ஜினேட் மணிகள் அல்லது மேட்ரிக்ஸ் மீது உறிஞ்சுதல்ஃ என்சைம் ஒரு மந்த பொருளின் வெளிப்புறத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. பொதுவாக, இந்த முறை இங்கே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளவற்றில் மிகவும் மெதுவாக உள்ளது. உறிஞ்சுதல் என்பது ஒரு இரசாயன எதிர்வினை அல்ல என்பதால், அசையாத நொதியின் செயலில் உள்ள தளம் மேட்ரிக்ஸ் அல்லது மணிகளால் தடுக்கப்படலாம், இது நொதியின் செயல்பாட்டை பெரிதும் குறைக்கிறது. நுழைவு இது ஒரு மாற்ற முடியாத உடல் அசைவுத்தன்மை நுட்பமாகும், இது ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதி/இடத்தில் நொதியின் உடல் கட்டுப்பாடு என்று கருதப்படலாம். இது இயந்திர ஸ்திரத்தன்மையை உயர்த்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் நொதிகளின் கசிவு நிகழ்வுகளைக் குறைப்பதற்கும் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த செயல்பாட்டில் உள்ள நொதி ஆதரவு இழைகள்/லட்டிஸின் பாலிமர்/பொருளுடன் வேதியியல் ரீதியாக தொடர்பு கொள்ளாததால், அது காலப்போக்கில் சிதைவதிலிருந்து பாதுகாக்கப்படுகிறது. அடிப்படையில், நொதி கரையாத மணிகள் அல்லது கால்சியம் ஆல்ஜினேட் மணிகள் போன்ற நுண் கோளங்களில் சிக்கியுள்ளது. இருப்பினும், இந்த கரையாத பொருட்கள் அடி மூலக்கூறின் வருகையையும், பொருட்களின் வெளியேற்றத்தையும் தடுக்கின்றன. இரசாயன குறுக்கு இணைப்பு குறுக்கு இணைப்பு-நொதி மூலக்கூறுகளின் இணைப்புக்கு ஒரு ஆதரவு பொருள் தேவையில்லாத மற்றொரு மாற்ற முடியாத முறை. இந்த நுட்பத்தில், நொதிகளின் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் சகப்பிணைப்புடன் பிணைக்கப்பட்டு கிட்டத்தட்ட ஒரே நொதியைக் கொண்ட ஒரு மேட்ரிக்ஸை உருவாக்குகின்றன. எதிர்வினை பிணைப்பு தளம் நொதியின் செயலில் உள்ள தளத்தை மறைக்கவில்லை என்பதை உறுதி செய்கிறது, நொதியின் செயல்பாடு அசைவற்ற தன்மையால் மட்டுமே பாதிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், சகப்பிணைப்புகளின் நெகிழ்வுத்தன்மை வேதியியல்-உறிஞ்சப்பட்ட சுய-கூடிய மோனோலெயர்களால் வெளிப்படுத்தப்படும் சுய-குணப்படுத்தும் பண்புகளைத் தடுக்கிறது. பாலி (எத்திலீன் கிளைகோல்) போன்ற ஒரு ஸ்பேசர் மூலக்கூறின் பயன்பாடு இந்த விஷயத்தில் அடி மூலக்கூறால் ஸ்டெரிக் தடையை குறைக்க உதவுகிறது. கோவலன்ட் பிணைப்பு நொதி ஒரு கரையாத ஆதரவுடன் (சிலிக்கா ஜெல் அல்லது எபோக்சைடு குழுக்களுடன் கூடிய மேக்ரோபோரஸ் பாலிமர் மணிகள் போன்றவை) சகப்பிணைப்புடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த அணுகுமுறை வலுவான நொதி/ஆதரவு தொடர்புகளை வழங்குகிறது, எனவே வினையூக்கியின் போது மிகக் குறைந்த புரத கசிவு. நொதி சகப்பிணைப்புடன் பிணைக்கப்படுவதன் செயல்பாடு பல காரணிகளைப் பொறுத்ததுஃ கேரியர் பொருளின் வடிவம் மற்றும் அளவு, இணைப்பு முறை வகை, கேரியர் பொருளின் கலவை மற்றும் இணைப்பு சிறப்பு நிலைமைகள். அஃபினிட்டி-டேக் பைண்டிங் என்பது ஒரு மேற்பரப்பில் என்சைம்களை நிலைநிறுத்தக்கூடிய இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் முறைகளை இணைக்கும் ஒரு நிலைநிறுத்தும் முறையாகும், எ. கா. சகப்பிணைப்பு அல்லாத அல்லது சகப்பிணைப்பு புரத குறிச்சொற்களைப் பயன்படுத்தி ஒரு நுண்ணிய பொருளில். இந்த தொழில்நுட்பம் புரத சுத்திகரிப்பு நோக்கங்களுக்காக நிறுவப்பட்டுள்ளது. இந்த நுட்பம் பொதுவாக பொருந்தும், இதன் விளைவாக ஒரு தூய தயாரிப்புடன் முன் நொதி சுத்திகரிப்பு இல்லாமல் செய்யப்படலாம். நுண்ணிய கண்ணாடி மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு நுண்ணிய மேற்பரப்பு ஹைட்ரோபோபிஸிட்டி அடிப்படையில் கேள்விக்குரிய நொதிக்கு ஏற்றவாறு மாற்றியமைக்கப்படலாம். சீரற்ற பன்முக இணைப்பு மூலம் பல்வேறு ஆதாரங்களில் (கனிம, கரிம, கலப்பு மற்றும் நானோ பொருட்கள்) உயிரித் தொழில்நுட்ப முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஏராளமான என்சைம்கள் நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், சீரற்ற இரசாயன மாற்றத்தின் மூலம் நிலைநிறுத்தப்படுவது ஒரு பன்முக புரத எண்ணிக்கையை விளைவிக்கிறது, அங்கு புரதங்களில் உள்ள ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட பக்க சங்கிலிகள் (அமினோ, கார்பாக்சில், தியோல் போன்றவை) செயலில் உள்ள தளத்திற்கு அடி மூலக்கூறு அணுகலின் கட்டுப்பாடு காரணமாக செயல்பாட்டில் சாத்தியமான குறைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. இதற்கு மாறாக, தள-திசை நொதி நிலைநிறுத்தத்தில், ஆதரவு செயலில் உள்ள தளத்திலிருந்து விலகி ஒரு புரத மூலக்கூறில் உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட அமினோ அமிலத்துடன் (பொதுவாக என்-அல்லது சி-டெர்மினி) இணைக்கப்படலாம். இந்த வழியில் செயலில் உள்ள தளத்திற்கு அடி மூலக்கூறு இலவச அணுகல் காரணமாக அதிகபட்ச நொதி செயல்பாடு தக்கவைக்கப்படுகிறது. இந்த உத்திகள் முக்கியமாக இரசாயன ரீதியானவை, ஆனால் ஆதரவு மற்றும் நொதியில் செயல்பாட்டுக் குழுக்களை (புரதத்தில் இல்லாதவை) உருவாக்க மரபணு மற்றும் நொதி முறைகள் கூடுதலாக தேவைப்படலாம். எஸ். டி. சி. எம் முறையின் தேர்வு பல காரணிகளைப் பொறுத்தது, அதாவது நொதியின் வகை (குறைந்த நிலையான சைக்ரோஃபிலிக், அல்லது மிகவும் நிலையான தெர்மோபிலிக் ஹோமோலோக்), நொதியின் பி. எச் நிலைத்தன்மை, வினையூக்கிக்கு என்-அல்லது சி-டெர்மினி கிடைப்பது, நொதியின் செயல்பாட்டுடன் நொதியின் முனையத்தின் குறுக்கீடு இல்லாதது, வினையூக்கி அமினோ அமில எச்சத்தின் வகை, கிடைக்கும் தன்மை, விலை மற்றும் வினைப்பொருட்களைத் தயாரிப்பதற்கான எளிமை. எடுத்துக்காட்டாக, ஆதரவு மற்றும் நொதியில் நிரப்பு கிளிக் செய்யக்கூடிய செயல்பாடுகளை (அல்கைன் மற்றும் அஸைடு) உருவாக்குவது தளத்தால் இயக்கப்படும் இரசாயன மாற்றம் மூலம் நொதிகளை நிலைநிறுத்துவதற்கான மிகவும் வசதியான வழியாகும். சப்ஸ்டிரேட் இம்மொபிலைசேஷன் என்சைம்களுடன் இணைந்து இம்மொபிலைசேஷன் அணுகுமுறையின் மற்றொரு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பயன்பாடு இம்மொபிலைஸ் செய்யப்பட்ட அடி மூலக்கூறுகளில் என்சைம் எதிர்வினைகள் ஆகும். இந்த அணுகுமுறை என்சைம் செயல்பாடுகளை பகுப்பாய்வு செய்ய உதவுகிறது மற்றும் என்சைம்களின் செயல்திறனைப் பிரதிபலிக்கிறது எ. கா. செல் சுவர்கள். வணிக ரீதியான பயன்பாடு இம்மோபிலைஸ் செய்யப்பட்ட என்சைம்கள் முக்கியமான பயன்பாட்டு பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, ஏனெனில் அவை செலவுகளைக் குறைக்கின்றன மற்றும் அவை ஊக்குவிக்கும் எதிர்வினையின் முடிவை மேம்படுத்துகின்றன. நன்மைகள் பின்வருமாறுஃ வசதியான புரதத்தின் குறைந்த அளவு எதிர்வினையில் கரைகிறது, எனவே உடற்பயிற்சி மிகவும் எளிதாக இருக்கும். முடிந்ததும், எதிர்வினை கலவைகள் பொதுவாக கரைப்பான் மற்றும் எதிர்வினை தயாரிப்புகளை மட்டுமே கொண்டுள்ளன. பொருளாதாரம் உயிர் வினையூக்கியை மறுசுழற்சி செய்வதை எளிதாக்கும் வகையில் வினையிலிருந்து அசையாத நொதி எளிதில் அகற்றப்படுகிறது. லாக்டோஸ் இல்லாத பால் உற்பத்தி போன்ற செயல்முறைகளில் இது குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஏனெனில் பாலை ஒரு கொள்கலனில் இருந்து வடிகட்ட முடியும், என்சைம் (லாக்டேஸ்) அடுத்த தொகுதிக்கு தயாராக இருக்கும். நிலைத்தன்மை நிலைநிறுத்தப்பட்ட நொதிகள் பொதுவாக நொதியின் கரையக்கூடிய வடிவத்தை விட அதிக வெப்ப மற்றும் செயல்பாட்டு நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. கடந்த காலத்தில், உயிரியல் சலவை பொடிகள் மற்றும் சவர்க்காரங்களில் அழுக்கை உடைக்கும் பல புரோட்டீஸ்கள் மற்றும் லிபேஸ்கள் இருந்தன. இருப்பினும், துப்புரவு பொருட்கள் மனித தோலைத் தொடர்பு கொண்டபோது, அவை ஒவ்வாமை எதிர்வினைகளை உருவாக்கின. இதனால்தான் பல பயன்பாட்டு துறைகளுக்கு என்சைம்களை நிலைநிறுத்துவது முக்கியம். நிலைநிறுத்தப்பட்ட நொதிகள் உணவு, இரசாயன, மருந்து மற்றும் மருத்துவத் தொழில் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, உணவுத் துறையில், பல வகையான பூஜ்ஜிய-கலோரி இனிப்புகளை உற்பத்தி செய்ய அசையாத என்சைம்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, உதாரணமாக அல்லுலோஸ் என்பது பிரக்டோஸின் ஒரு எபிமர் ஆகும், இது கட்டமைப்பு ரீதியாக வேறுபட்டது, இதன் விளைவாக மனித உடல்கள் உட்கொள்ளும்போது உறிஞ்சப்படுவதில்லை. நிலைநிறுத்தப்பட்ட நொதி அடிப்படையிலான இனிப்புகளின் மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு பின்வருமாறுஃ டகாடோஸ் (நிலைநிறுத்தப்பட்ட β-கேலக்டோசிடேஸ்). இரசாயன (அழகுசாதனப் பொருட்கள்) தொழில்துறையிலும், அசையாத கால்பி நொதியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மென்மையாக்கும் எஸ்டர்களின் உற்பத்திக்கு அசையாத என்சைம்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இத்தகைய முறையைப் பயன்படுத்திய முதல் நிறுவனம் 2000 ஆம் ஆண்டில் எவோனிக் நிறுவனமாகும். லிபேஸ்-கால்பி நொதி அதன் அசையாத நிலையில் உண்மையில் ஒடனகாடிப் மற்றும் சோஃபோஸ்புவிர் உற்பத்திக்கான பிற மருந்து பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறிப்புகள் நொதிகள் கரிம வேதியியல் ஸ்டீரியோ கெமிஸ்ட்ரி தொழில்துறை நொதிகள்