Kľúčový rozdiel medzi voľnými a imobilizovanými enzýmami je v tom, že voľné enzýmy sú enzýmy, ktoré nie sú viazané na žiadny substrát, zatiaľ čo imobilizované enzýmy sa nemôžu presúvať z jedného miesta na druhé.
Pre niektoré dôležité funkcie v našom tele, ako je trávenie, dýchanie a vylučovanie, potrebujeme chemikálie, ktoré môžu tento proces urýchliť. Tieto chemikálie sú známe ako enzýmy. Tieto enzýmy majú dôležitú úlohu vo všetkých živých veciach, a preto riadia všetky biologické procesy.
Enzýmy sú bielkoviny. Majú katalytické schopnosti. Metabolické procesy vo vnútri buniek zvyčajne vykonávajú enzýmy. Niekedy existuje súbor enzýmov, ktoré potrebujeme pre konkrétny proces. V katalytickom procese sa látka, na ktorú enzým pôsobí, nazýva substrát. Enzým dokáže premeniť substrát na jednu alebo viacero ďalších látok nazývaných produkty.
Čo sú to voľné enzýmy?
Voľné enzýmy sú enzýmy, ktoré nie sú viazané na žiadnu molekulu substrátu. Katalytická reakcia, ktorá zahŕňa enzým, prebieha väzbou enzýmu so substrátom. Na enzýme je aktívne miesto, ktoré umožňuje substrátu sa s ním viazať. Preto katalýza závisí hlavne od aktivity bočných reťazcov aminokyselín, ktoré sú usporiadané v aktívnom mieste. Komplex enzým-substrát je pomenovaný ako medziprodukt katalytickej reakcie.
Obrázok 1: Obrázok enzýmu glykozidázy
Dôležitejšie je, že substrát by mal mať tvar zodpovedajúci aktívnemu miestu enzýmu; v opačnom prípade nebude viazaný. Preto má substrát špecifickú štruktúru, ktorá im umožňuje zapadnúť do konkrétneho enzýmu. Keď enzým poskytne substrátu povrch na väzbu, aktivačná energia reakcie sa zníži. Po naviazaní substrátu tvorí medziprodukt a tento krok medziprodukcie sa nazýva prechodný stav. V tomto kroku dochádza k rozpadu väzby a tvorbe väzieb, kde sa chemická štruktúra substrátu mení, zatiaľ čo štruktúra enzýmu zostáva konštantná. Po vytvorení produktov majú tieto produkty tvar, ktorý nezodpovedá aktívnemu miestu enzýmu, a preto sa produkty z enzýmu uvoľňujú. Potom môžeme pozorovať voľný enzým, ktorý sa môže opäť viazať s inými substrátmi za vzniku podobných produktov. Podobne katalytický cyklus pokračuje.
Čo sú to imobilizované enzýmy?
Imobilizované enzýmy sú enzýmy, ktoré sú pripojené k inertnému materiálu. Tieto enzýmy sa nemôžu pohybovať z jedného miesta na druhé. Obvykle je materiál, na ktorý je enzým naviazaný, inertný a nerozpustný, napr. alginát vápenatý vyrobený zo zmesi roztoku alginátu sodného a roztoku enzýmu v prítomnosti chloridu vápenatého. Imobilizácia enzýmu môže poskytnúť zvýšenú odolnosť voči zmenám pH a teplotným zmenám. Tiež umožňuje, aby bol enzým pripojený na jedno miesto až do konca reakcie. Preto môžeme jednoducho oddeliť enzým od produktov a použiť ich znova v reakcii.
Imobilizované enzýmy sa využívajú na komerčné účely kvôli pohodlnosti (na uskutočnenie reakcie stačí malé množstvo enzýmu), hospodárnosti (ľahká recyklácia biokatalyzátora) a stabilite (zvyčajne tento typ enzýmu má skvelá tepelná a prevádzková stabilita ako voľný enzým).
Obrázok 02: Alginátový gél na imobilizáciu enzýmov
Na imobilizáciu enzýmu môžeme použiť rôzne metódy, ktoré zahŕňajú väzbu afinitnej značky, adsorpciu na sklo, alginátové guľôčky alebo matricu, zachytenie, metódu krížových väzieb, kovalentnú väzbu atď.
Aký je rozdiel medzi voľnými a imobilizovanými enzýmami?
Voľné a imobilizované enzýmy sú dve rôzne fázy enzýmov. Kľúčový rozdiel medzi voľnými a imobilizovanými enzýmami je v tom, že voľné enzýmy sú enzýmy, ktoré nie sú viazané na žiadny substrát, zatiaľ čo imobilizované enzýmy sa nemôžu presúvať z jedného miesta na druhé.
Tabuľka nižšie uvádza ďalšie rozdiely medzi voľnými a imobilizovanými enzýmami.
Zhrnutie – bezplatné vs. imobilizované enzýmy
Enzýmy sú bielkoviny. Existujú rôzne rôzne enzýmy, ktoré sú užitočné v biologických procesoch. Enzým sa viaže so substrátom za vzniku produktov. Keď nie je naviazaný žiadny substrát, enzým je vo „voľnom“stave. Okrem toho môžeme imobilizovať enzým na komerčné účely. Kľúčový rozdiel medzi voľnými a imobilizovanými enzýmami je v tom, že voľné enzýmy sú enzýmy, ktoré nie sú viazané na žiadny substrát, zatiaľ čo imobilizované enzýmy sa nemôžu presúvať z jedného miesta na druhé.
