Naukowe artykuły oraz informacje

Biokataliza – cudowne zastosowanie enzymów

323

Według definicji encyklopedycznych biokataliza to użycie biokatalizatorów w celu opóźnienia bądź przyspieszenia reakcji chemicznych zachodzących w żywym organizmie. Nie jest wyjaśnione pochodzenie nazwy tego procesu. Według niektórych źródeł słowo „biokataliza” miało być niejako zamiennikiem, a nawet rozszerzeniem, do terminu „biotechnologia”. Badacze zastanawiają się też nad rodowodem i pierwszym przypadkiem użycia wyrazu „biokataliza”. Co ciekawe, wiele tropów wskazuje na nasze polskie podwórko. O biokatalizie bowiem pisano w polskim druku z 1936 roku pt. „Utlenienia i redukcje w układach biologicznych”.

Na czym jednak właściwie polega biokataliza? Ni mniej, ni więcej opiera się ona na zastosowaniu enzymów pozyskiwanych z mikroorganizmów bądź izolowanych ze zwierząt lub z roślin. Nazywa się je biokatalizatorami, choć równie dobrze termin ten można zastosować nie tylko do enzymów, ale i do witamin oraz hormonów. Są różne klasy enzymów: oksydoreduktazy, transferazy, hydrolazy, liazy, izomerazy, ligazy.

Jednym z najczęściej stosowanych biokatalizatorów jest lipaza – enzym, którego zadaniem jest rozkładanie tłuszczów. Bardzo często wykorzystuje się go w przemyśle spożywczym. Innym ważnym biokatalizatorem jest glukoamylaza syntetyzowana przez specjalnego rodzaju pleśnie.

Kolejnymi wykorzystywanymi w tym procesie biokatalizatorami są abzymy, które mają właściwości katalizujące, a wytwarzane są przede wszystkim syntetycznie. Co prawda, mają one mniejszą szybkość reakcji niż zwykłe enzymy, ale mimo wszystko stosuje się je często tam, gdzie nie ma innego enzymu potrzebnego do przeprowadzenia danej reakcji. Abzymy otrzymuje się z surowicy pochodzenia zwierzęcego lub ludzkiego, a także od osób zmagających się z chorobami autoimmunologicznymi. Kilka lat temu niektórzy badacze sugerowali, że abzymy byłoby można wykorzystać do leczenia wirusa HIV, lecz do tej pory takie ich działanie nie zostało naukowo potwierdzone.

Enzymy wytwarza się na drodze dwóch procesów technologicznych: podczas pierwszego wytwarza się enzymy w dużych ilościach i wówczas są one tylko częściowo oczyszczone, podczas drugiego procesu enzymów produkuje się mniej, cechują się one jednak wysokim poziomem oczyszczenia.

Dlaczego biokataliza wykorzystuje właśnie enzymy? Odpowiedź jest prosta: są one bardzo efektownymi katalizatorami. Przyspieszają one reakcje chemiczne, a równocześnie nie zmieniają jej stanu równowagi. Jednak mimo to czasem mamy do czynienia z takimi enzymami, które potrzebują pomocy innych substancji. Zaliczamy do nich nieduże cząsteczki organiczne zwane koenzymami, które wiążą się z enzymami podczas aktu katalitycznego. Innym takim „niezbędnikiem” jest grupa prostetyczna, która trwale łączy się z cząsteczką enzymu.

Biokataliza oznacza, jak niemal wszystko, plusy i minusy. Z jednej strony biokatalizatory gwarantują mniejszą toksyczność niż substancje chemiczne, ich użycie wiąże się z powstawaniem o wiele mniejszej liczby produktów ubocznych, a ponadto mogą być używane kilkakrotnie, ponieważ są biodegradowalne. Jednak z drugiej strony są one niestabilne m.in. w ekstremalnych wartościach pH czy wysokich temperaturach.

Zostaw odpowiedź