Η βασική διαφορά μεταξύ ελεύθερων και ακινητοποιημένων ενζύμων είναι ότι τα ελεύθερα ένζυμα είναι ένζυμα που δεν συνδέονται με κανένα υπόστρωμα, ενώ τα ακινητοποιημένα ένζυμα δεν μπορούν να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο.
Για ορισμένες σημαντικές λειτουργίες του σώματός μας όπως η πέψη, η αναπνοή και η απέκκριση, χρειαζόμαστε χημικές ουσίες που μπορούν να επιταχύνουν τη διαδικασία. Αυτές οι χημικές ουσίες είναι γνωστές ως ένζυμα. Αυτά τα ένζυμα έχουν σημαντικούς ρόλους σε όλα τα έμβια όντα και ως εκ τούτου διέπουν όλες τις βιολογικές διεργασίες.
Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες. Έχουν καταλυτικές ικανότητες. Συνήθως, οι μεταβολικές διεργασίες μέσα στα κύτταρα πραγματοποιούνται από ένζυμα. Μερικές φορές υπάρχει ένα σύνολο ενζύμων που χρειαζόμαστε για μια συγκεκριμένη διαδικασία. Στην καταλυτική διαδικασία, η ουσία στην οποία δρα το ένζυμο ονομάζεται υπόστρωμα. Ένα ένζυμο μπορεί να μετατρέψει ένα υπόστρωμα σε μία ή περισσότερες άλλες ουσίες που ονομάζονται προϊόντα.
Τι είναι τα ελεύθερα ένζυμα;
Τα ελεύθερα ένζυμα είναι ένζυμα που δεν συνδέονται με κανένα μόριο υποστρώματος. Μια καταλυτική αντίδραση που περιλαμβάνει ένα ένζυμο εξελίσσεται μέσω της δέσμευσης του ενζύμου με ένα υπόστρωμα. Υπάρχει μια ενεργή θέση σε ένα ένζυμο που επιτρέπει στο υπόστρωμα να συνδεθεί με αυτό. Επομένως, η κατάλυση εξαρτάται κυρίως από τη δραστηριότητα των πλευρικών αλυσίδων αμινοξέων που είναι διατεταγμένες στην ενεργό θέση. Το σύμπλεγμα ενζύμου-υποστρώματος ονομάζεται ενδιάμεσο προϊόν της αντίδρασης κατάλυσης.
Εικόνα 1: Μια εικόνα του ενζύμου γλυκοσιδάσης
Το πιο σημαντικό, το υπόστρωμα πρέπει να έχει σχήμα που ταιριάζει με την ενεργή θέση του ενζύμου. διαφορετικά, δεν θα δεσμεύσει. Επομένως, το υπόστρωμα έχει μια συγκεκριμένη δομή που τους επιτρέπει να χωρούν σε ένα συγκεκριμένο ένζυμο. Όταν το ένζυμο παρέχει στο υπόστρωμα μια επιφάνεια προς σύνδεση, η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης μειώνεται. Μετά τη δέσμευση του υποστρώματος, σχηματίζει το ενδιάμεσο προϊόν και αυτό το στάδιο της ενδιάμεσης παραγωγής ονομάζεται κατάσταση μετάβασης. Σε αυτό το βήμα, το σπάσιμο των δεσμών και οι σχηματισμοί δεσμών συμβαίνουν όπου η χημική δομή του υποστρώματος αλλάζει ενώ η δομή του ενζύμου παραμένει σταθερή. Αφού σχηματιστούν τα προϊόντα, αυτά τα προϊόντα έχουν σχήμα που δεν ταιριάζει στην ενεργό θέση του ενζύμου και επομένως, τα προϊόντα απελευθερώνονται από το ένζυμο. Στη συνέχεια, μπορούμε να παρατηρήσουμε το ελεύθερο ένζυμο που μπορεί να συνδεθεί ξανά με άλλα υποστρώματα για να δώσει παρόμοια προϊόντα. Ομοίως, ο καταλυτικός κύκλος συνεχίζεται.
Τι είναι τα ακινητοποιημένα ένζυμα;
Τα ακινητοποιημένα ένζυμα είναι ένζυμα που συνδέονται με ένα αδρανές υλικό. Αυτά τα ένζυμα δεν μπορούν να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο. Συνήθως, το υλικό στο οποίο συνδέεται το ένζυμο είναι αδρανές και αδιάλυτο, π.χ. αλγινικό ασβέστιο που παράγεται από μίγμα διαλύματος αλγινικού νατρίου και διαλύματος ενζύμου παρουσία χλωριούχου ασβεστίου. Η ακινητοποίηση ενός ενζύμου μπορεί να προσφέρει αυξημένη αντίσταση στις αλλαγές του pH και στις αλλαγές θερμοκρασίας. Αφήνει επίσης το ένζυμο να συνδεθεί σε ένα μόνο μέρος μέχρι το τέλος της αντίδρασης. Επομένως, μπορούμε εύκολα να διαχωρίσουμε το ένζυμο από τα προϊόντα για να τα χρησιμοποιήσουμε ξανά σε μια αντίδραση.
Υπάρχουν πολλές εμπορικές χρήσεις ακινητοποιημένων ενζύμων λόγω ευκολίας (μια μικρή ποσότητα του ενζύμου είναι αρκετή για την εκτέλεση μιας αντίδρασης), οικονομίας (εύκολη ανακύκλωση του βιοκαταλύτη) και σταθερότητας (συνήθως, αυτός ο τύπος ενζύμου έχει μεγάλη θερμική και λειτουργική σταθερότητα από το ελεύθερο ένζυμο).
Εικόνα 02: Αλγινικό Τζελ για Ακινητοποίηση Ενζύμων
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικές μεθόδους για να ακινητοποιήσουμε ένα ένζυμο που περιλαμβάνει δέσμευση ετικέτας συγγένειας, προσρόφηση σε γυαλί, αλγινικά σφαιρίδια ή μήτρα, παγίδευση, μέθοδο διασύνδεσης, ομοιοπολικό δεσμό, κ.λπ.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ελεύθερων και ακινητοποιημένων ενζύμων;
Τα ελεύθερα και ακινητοποιημένα ένζυμα είναι δύο διαφορετικές φάσεις των ενζύμων. Η βασική διαφορά μεταξύ ελεύθερων και ακινητοποιημένων ενζύμων είναι ότι τα ελεύθερα ένζυμα είναι ένζυμα που δεν συνδέονται με κανένα υπόστρωμα, ενώ τα ακινητοποιημένα ένζυμα δεν μπορούν να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο.
Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει περισσότερες διαφορές μεταξύ ελεύθερων και ακινητοποιημένων ενζύμων.
Σύνοψη – Δωρεάν έναντι Ακινητοποιημένων Ενζύμων
Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες. Υπάρχουν διάφορα διαφορετικά ένζυμα που είναι χρήσιμα σε βιολογικές διεργασίες. Ένα ένζυμο συνδέεται με ένα υπόστρωμα για να δώσει προϊόντα. Όταν δεν υπάρχει δεσμευμένο υπόστρωμα, το ένζυμο βρίσκεται σε «ελεύθερη» κατάσταση. Επιπλέον, μπορούμε να ακινητοποιήσουμε ένα ένζυμο για εμπορικούς σκοπούς. Η βασική διαφορά μεταξύ ελεύθερων και ακινητοποιημένων ενζύμων είναι ότι τα ελεύθερα ένζυμα είναι ένζυμα που δεν συνδέονται με κανένα υπόστρωμα, ενώ τα ακινητοποιημένα ένζυμα δεν μπορούν να μετακινηθούν από το ένα μέρος στο άλλο.
