Lipaz enziminin magnetik nanopartiküllere farklı ara kollar üzerinden immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Immobilization and characterization of enzyme on magnetic nanoparticles through different intermediate arms
Yazar: MÜGE ŞENGÜL
Danışman: PROF. DR. GÜZİDE YÜCEBİLGİÇ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Son yıllarda, enzim immobilizasyonu için manyetik nanopartiküllerin kullanılmasına olan ilgi oldukça artmıştır.Bu çalışmada lipaz enziminin immobilizasyonu için yeni bir destek materyali olarak manyetik özellikte ve nanoboyutta Fe3O4  tanecikleri sentezlenmiş ve lipaz enziminin Fe3O4 manteyik nanopartiküllere farklı arakollar üzerinden(GA ve ECH) immobilizasyonu ve karakterizasyonu araştırılmıştır. Fe3O4 nanopartikülünün karakterizasyonu için SEM, FTIR, XRD kullanılmıştır. Sentezlenen nanopartiküllerin yaklaşık 158,2 nm çapında olduğu gözlemlenmiştir. Serbest ve immobilize lipazların ortam koşullarına göre aktivite ölçümleri yapılarak, optimum sıcaklık, optimum pH, depolama kararlılığı, termal kararlılığı ve tekrar kullanım kararlılığı incelenmiş ve kinetik sabitler belirlenmiştir.Serbest ve immobilize lipazlar için optimum pH 7,0 olarak bulunmuştur. Serbest ve immobilize lipazlar için optimum sıcaklık 40 0C olarak belirlenmiştir. Serbest ve immobilize lipazların farklı sıcaklıklarda belirlenen termal kararlılıkları karşılaştırılmış ve immobilize enzimlerin dayanıklılığının serbest haline göre daha fazla olduğu gözlenmiştir. Belirlenen optimum koşullarda serbest lipaz için Km, Vmax, Kcat, Kcat/Km değerleri sırasıyla 0,48 mM,  420,7 U/mg protein, 2,82x104 dk-1, 58,8x103 dk-1  mM-1, immobilize lipaz (GA) için sırasıyla 1,3 mM, 33,6  U/mg protein, 2,25x103 dk-1, 1,73x103 dk-1  mM-1, immobilize lipaz (ECH) için sırasıyla 9,4 mM, 51,7  U/mg protein, 3,47x103 dk-1, 0,37x103 dk-1 m M-1 olarak hesaplanmıştır. İmmobilize lipazın tekrar kullanılabilirliği kesikli reactor modelinde araştırılmıştır ve 20 kullanım sonrası immobilize lipazların başlangıç aktivitelerini sırasıyla % 71 (GA) ve % 63 (ECH) ` ünü koruduğu belirlenmiştir. Serbest lipazın 50C ve 250C? de 30 gün depolama süresi sonunda kalan aktivitesi sırasıyla başlangıç aktivitesin %37 ve %23? üdür. Bununla birlikte immobilize lipazların 50C ve 250C?de 30 gün depolama süresi sonunda sırasıyla başlangıç aktivitelerinin  %50 (GA), %44 (ECH) ve %44 (GA), %28 (ECH)? ini korumuştur.

Abstract:
In recent years, much attention has been paid toward synthesis of magnetic nano sized particles and their use for immobilization of enzyme. In this study,  magnetic nano sized Fe3O4  particles were synthesized and covalent immobilization and characterization of lipase enzyme on magnetic nanoparticles by various intermediate arms (GA and ECH) are researched. Characterization of Fe3O4 nanoparticles was conducted using FTIR, SEM and XRD. The size of prepared nano particles was found  approximately 158,2 nm diameter. Activitiy measurements of free and immobilized lipases were conducted in order to determine optimum temperature, optimum pH, storage stabilitiy, heat stability and reusability as well as kinetic parameters ( Km, Vmax, Kcat, Kcat/Km ). Optimum pH was determined as 7,0 for free  and immobilized lipases. Optimum temperature was determined 40 0C for free and immobilized lipases. The termal stabilities of free and immobilized lipases have been improved greatly .For free lipase at optimum conditions Km, Vmax, Kcat, Kcat/Km  values were calculated as sırasıyla 0,48 mM,  420,7 U/mg protein, 2,82x104 dk-1, 58,8x103 dk-1  mM-1 , the same values of immobilized lipase (GA) were calculated as   respectively 1,3 mM, 33,6  U/mg protein, 2,25x103 dk-1, 1,73x103 dk-1  mM-1and for immobilized lipase (ECH) calculated as sırasıyla 9,4 mM, 51,7  U/mg protein, 3,47x103 dk-1, 0,37x103 dk-1 m M-1 .Reusability of immobilize lipases was investigated in a batch type reactor. After 20 reuses, residual activites of immobilized lipase were about %71 (GA) and  %63 (ECH) of its initial activity. The residual activity for free lipase stored at 50C and 250C for 30 days were %37 and %23 of its initial activity, respectively. However, the immobilized lipases protected %50 (GA), %44 (ECH) and to %44 (GA) ,%28 (ECH) of its original activities at 50C and 250C,respectively for 30 days.