Bacillus vallismortis DSM11031 keratinaz enziminin sodyum aljinat kürecikleri ile enkapsüle edilmesi
Encapsulation of Bacillus vallismortis DSM11031 keratinase enzyme with sodium alginate beads
Yazar: YASEMİN BAYER BALTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. YONCA DUMAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry
Dizin: Enkapsülasyon = Encapsulation ; Keratinaz = Keratinase ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate

Özet:
Keratinazlar, keratin subsratını katalizleyebilme özelliği gösteren hidrolazlar sınıfına
ait enzimlerdir. İzole edildikleri kaynaklar; bitki, hayvan ve mikrobiyal kaynaklardır
Çalışmamızda Bacillus vallismortis DSM11031'den elde edilen keratinaz enziminin,
Na-Aljinat kürecikleri ile enkapsülasyonu gerçekleştirildi. Keratinaz enzimi kısmi
saflaştırma ile saflaştırıldı. Kısmı saflaştırmayı ispatlamak hem de enzimin molekül
ağırlığını öğrenebilmek için SDS-PAGE analizi yapıldı. Enzimin molekül ağırlığı
63kDa olarak bulundu, native-PAGE ve zimogram analizi ile desteklendi. Serbest
enzim ve enkapsüle enzim için kinetik ve termodinamik parametreler incelendi.
Serbest enzim için optimum pH ve sıcaklık sırasıyla 8 ve 60 °C, immobilize enzim
için optimum pH ve sıcaklık sırasıyla 6 ve 60 °C olarak bulundu. Arrhenius
aktivasyon enerjileri (Ea) serbest enzim ve enkapsüle enzim için sırasıyla 4,042
kJ/mol ve 2,601 kJ/mol olarak hesaplandı. 40 °C'de pH 8'de her iki enzim için
Michaelis-Menten sabiti (Km) ve maksimum hızı (Vm) serbest enzim için sırasıyla
2,5×10-3 M ve 83,33 U/mL/min, immobilize enzim için sırasıyla 0,011 M ve 10,83
U/mL/min olarak bulundu. Enzimlerin turnover sayısı (kcat) ve katalitik performansı
(kcat/Km) serbest enzim için sırasıyla 58,8 dk-1 ve 1,96×104 dk-1
M-1
, enkapsüle enzim

için sırasıyla 9,80 dk-1 ve 8,91×102 dk-1

M-1 olarak bulundu. Bacillus vallismortis
DSM11031 keratinazının termodinamik parametreleri de incelendi. Serbest enzimin
termodinamik parametreleri; ∆G#

: 6,62×104 kJ/mol; ∆G#

E-T: -2,57×104 kJ/mol;

∆G#
ES: -1,51×104 kJ/mol; ∆H#: -2,60×103 kJ/mol; ∆S#

: -2,20×102 kJ/molK ve

enkapsüle enzimin termodinamik parametreleri ∆G#

: 7,08×104 kJ/mol; ∆G#
E-T: -

1,77×104 kJ/mol; ∆G#

ES: -1,17×104 kJ/mol; ∆H#

: -2,60×103

kJ/mol; ∆S#

: -2,35×102

kJ/molK olarak bulundu.

Abstract:
Keratinases are enzymes belonging to the class of hydrolases which are capable of
catalyzing the keratin substrate. This are Isolated from plant, animal and microbial
sources. In our study, encapsulation of keratinase enzyme obtained from Bacillus
vallismortis DSM11031 with Na-Alginate beads was performed. The keratinase
enzyme portion was purified by partial purification. SDS-PAGE analysis was
performed to prove the partial purification and to determine the molecular weight of
the enzyme. The molecular weight of the enzyme was found to be 63kDa, supported
by native-PAGE and zymogram analysis. Kinetic and thermodynamic parameters
were investigated for free enzyme and encapsulated enzyme. The optimum pH and
temperature for the free enzyme were 8 and 60C, the optimum pH and temperature
for the immobilized enzyme were 6 and 60C respectively. Arrhenius activation
energies (Ea) were calculated as 4.042 kJ / mol and 2.601 kJ / mol for the free
enzyme and the encapsulated enzyme, respectively. The Michaelis-Menten constant
(Km) and the maximum rate (Vm) for both enzymes at 40 C at pH 8 were 2.5×10-3
M and 83.33 U/mL/min for the free enzyme and 0.011 M and 10.83 U/mL/min for
the immobilized enzyme were found, respectively. The turnover number (kcat) and
catalytic performance (kcat / Km) of enzymes were 58.8 min-1 ve 1.96×104 min-1M-1
for the free enzyme, 9.80 min-1 and 8.91× 102 min-1M-1 for the encapsulated enzyme,
respectively. Thermodynamic parameters of Bacillus vallismortis DSM11031
keratinase were also investigated. Thermodynamic parameters of free enzyme; ∆G
#
:

6.62×104 kJ/mol; ∆G
#
E-T: -2.57×104

kJ/mol; ∆G
#
ES: -1.51×104 kJ/mol; ∆H
#
:

- 2.60×103 kJ/mol; ∆S
#
: -2.20×102

kJ/molK and the thermodynamic parameters of

the encapsulated enzyme ∆G
#
: 7.08×104

kJ/mol; ∆G
#
E-T: -1.77×104 kJ/mol;

∆G
#
ES: - 1.17×104

kJ/mol; ∆H
#
: -2.60×103

kJ/mol; ∆S
#
: -2.35×102 kJ/molK.