Der Hauptunterschied zwischen freien und immobilisierten Enzymen besteht darin, dass freie Enzyme Enzyme sind, die an kein Substrat gebunden sind, während immobilisierte Enzyme sich nicht von einem Ort zum anderen bewegen können.
Für einige wichtige Funktionen in unserem Körper wie Verdauung, Atmung und Ausscheidung benötigen wir Chemikalien, die den Prozess beschleunigen können. Diese Chemikalien sind als Enzyme bekannt. Diese Enzyme spielen eine wichtige Rolle in allen Lebewesen und steuern dadurch alle biologischen Prozesse.
Enzyme sind Proteine. Sie haben katalytische Fähigkeiten. Normalerweise werden die Stoffwechselvorgänge in Zellen von Enzymen durchgeführt. Manchmal gibt es eine Reihe von Enzymen, die wir für einen bestimmten Prozess benötigen. Beim katalytischen Prozess wird die Substanz, auf die das Enzym einwirkt, als Substrat bezeichnet. Ein Enzym kann ein Substrat in eine oder mehrere andere Substanzen umwandeln, die als Produkte bezeichnet werden.
Was sind freie Enzyme?
Freie Enzyme sind Enzyme, die an kein Substratmolekül gebunden sind. Eine katalytische Reaktion, an der ein Enzym beteiligt ist, verläuft durch die Bindung des Enzyms an ein Substrat. Auf einem Enzym gibt es eine aktive Stelle, die es dem Substrat ermöglicht, daran zu binden. Daher hängt die Katalyse hauptsächlich von der Aktivität von Aminosäureseitenketten ab, die im aktiven Zentrum angeordnet sind. Der Enzym-Substrat-Komplex wird als Zwischenprodukt der Katalysereaktion bezeichnet.
Abbildung 1: Ein Bild des Glycosidase-Enzyms
Noch wichtiger ist, dass das Substrat eine passende Form zum aktiven Zentrum des Enzyms haben sollte; andernfalls wird es nicht gebunden. Daher hat das Substrat eine spezifische Struktur, die es ihnen ermöglicht, in ein bestimmtes Enzym zu passen. Wenn das Enzym dem Substrat eine Bindungsoberfläche bereitstellt, wird die Aktivierungsenergie der Reaktion verringert. Nach der Bindung des Substrats bildet es das Zwischenprodukt, und dieser Schritt der Zwischenproduktion wird als Übergangszustand bezeichnet. In diesem Schritt treten Bindungsbrüche und Bindungsbildungen auf, wenn sich die chemische Struktur des Substrats ändert, während die Struktur des Enzyms konstant bleibt. Nachdem sich die Produkte gebildet haben, haben diese Produkte eine Form, die nicht zum aktiven Zentrum des Enzyms passt, und daher werden die Produkte von dem Enzym freigesetzt. Danach können wir das freie Enzym beobachten, das sich wieder an andere Substrate binden kann, um ähnliche Produkte zu ergeben. Ebenso geht der Katalysezyklus weiter.
Was sind immobilisierte Enzyme?
Immobilisierte Enzyme sind Enzyme, die an ein inertes Material gebunden sind. Diese Enzyme können sich nicht von einem Ort zum anderen bewegen. Üblicherweise ist das Material, an das das Enzym gebunden ist, inert und unlöslich, z. Calciumalginat, hergestellt aus einer Mischung von Natriumalginatlösung und Enzymlösung in Gegenwart von Calciumchlorid. Die Immobilisierung eines Enzyms kann eine erhöhte Beständigkeit gegenüber pH-Änderungen und Temperaturänderungen bereitstellen. Es lässt das Enzym auch bis zum Ende der Reaktion an einer einzigen Stelle anhaften. Daher können wir das Enzym leicht von den Produkten trennen, um sie erneut in einer Reaktion zu verwenden.
Es gibt viele kommerzielle Anwendungen von immobilisierten Enzymen aufgrund der Bequemlichkeit (eine kleine Menge des Enzyms reicht aus, um eine Reaktion durchzuführen), der Wirtschaftlichkeit (der Biokatalysator lässt sich leicht recyceln) und der Stabilität (typischerweise hat diese Art von Enzym eine große thermische und operative Stabilität als freies Enzym).
Abbildung 02: Alginatgel zur Immobilisierung von Enzymen
Wir können verschiedene Methoden verwenden, um ein Enzym zu immobilisieren, einschließlich Affinitäts-Tag-Bindung, Adsorption an Glas, Alginatperlen oder einer Matrix, Einschluss, Vernetzungsverfahren, kovalente Bindung usw.
Was ist der Unterschied zwischen freien und immobilisierten Enzymen?
Freie und immobilisierte Enzyme sind zwei verschiedene Phasen von Enzymen. Der Hauptunterschied zwischen freien und immobilisierten Enzymen besteht darin, dass freie Enzyme Enzyme sind, die an kein Substrat gebunden sind, während immobilisierte Enzyme sich nicht von einem Ort zum anderen bewegen können.
Die folgende Tabelle listet weitere Unterschiede zwischen freien und immobilisierten Enzymen auf.
Zusammenfassung – Freie vs. immobilisierte Enzyme
Enzyme sind Proteine. Es gibt verschiedene Enzyme, die in biologischen Prozessen nützlich sind. Ein Enzym bindet an ein Substrat, um Produkte zu ergeben. Wenn kein Substrat gebunden ist, befindet sich das Enzym in einem „freien“Zustand. Darüber hinaus können wir ein Enzym für kommerzielle Zwecke immobilisieren. Der Hauptunterschied zwischen freien und immobilisierten Enzymen besteht darin, dass freie Enzyme Enzyme sind, die an kein Substrat gebunden sind, während immobilisierte Enzyme sich nicht von einem Ort zum anderen bewegen können.
