İnvertazın çapraz bağlı poli(akrilamid
vinil sülfonik asit) kopolimerlerine immobilizasyonu / Immobilization of invertase onto crosslinked poly(acrylamide / vinyl sulfonic acid) copolymers
Yazar: FURKAN AKYILDIZ
Danışman: PROF. DR. HESNA NURSEVİN ÖZTOP
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada İnvertaz (EC 3.2.1.26) immobilizasyonunda kullanılmak üzere, yeni bir kopolimer olan poli(akrilamid / vinil sülfonik asit) PAVSA kopolimerinin sentezlenmesi, karakterizasyonu, invertaz immobilizasyonunda kullanılması ve immobilize invertazın özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Poli (akrilamid) PA hidrojeli ve poli (akrilamid / vinilsülfonikasit) PAVSA kopolimeri radikalik katılma tepkimesi ile hazırlandı. Hidrojellerin karakterizasyonu için FTIR analizi, termo gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve şişme denemeleri yapıldı. PA ve PAVSA hidrojellerine invertaz immobilize edilerek immobilize invertazlar (PAI ve PAVSAI) oluşturuldu. İmmobilize invertazların optimum pH, optimum sıcaklık, kinetik parametrelerin bulunması, termal kararlılık, kullanım kararlılığı, pH kararlılığı, saklama kararlılığı deneyleri gerçekleştirildi. FTIR spektrumunda akrilamid ve vinil sülfonik asit için karakteristik pikler saptandı. Isısal analiz deneyleri hidrojellerin çok basamaklı ısısal bozunma tepkimesi verdiğini gösterdi. DSC analizinde ise camsı geçiş sıcaklıkları PA ve PAVSA için sırasıyla 140 oC ve 61 oC olarak bulundu. Şişme denemeleri damıtık su ve sukroz çözeltisinde gerçekleştirildi ve hidrojellere difüzyonu sonucunda her iki şişme denemesinde hidrojellerin non-Fickian karakterde olduğu bulunmuştur. İmmobilize invertaz deneylerinde optimum pH değerleri serbest enzim, PAI ve PAVSAI için sırasıyla 5.0, 3.0 ve 3.0, optimum sıcaklık değerleri serbest invertaz için 40 oC, PAI için 50 oC ve PAVSAI için ise 60 oC olarak bulundu. Km ve Vmax değerleri serbest enzim, PAI ve PAVSAI için sırasıyla 11.8 mM ve 7.46 μmoldk-1, 21.4 mM ve 5.91  μmol dk-1, 18.42 mM ve 6.35 μmol dk-1 olarak bulundu. PAVSAI kopolimeri PAI hidrojeline ve serbest invertaza gore yüksek termal, pH, saklama ve kullanım kararlılığına sahiptir. Bu sonuçlar poli (akrilamid / vinil sülfonik asit) kopolimerinin invertaz için uygun destek olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
The aim of the present study is preparation and characterization of a novel copolymer, crosslinked poly (acrylamide / vinyl sulfonic acid) PAVSA copolymer for immobilization of invertase and investigation of enzymatic performance of this copolymer. Poly(acrylamide) PA hydrogel and PAVSA copolymer was prepared by free radical substitution reaction. FTIR analysis, thermal analysis, DSC, SEM and assays of swelling were done for characterization of hydrogels. Then invertase was immobilized onto these hydrogels (PA and PAVSA) and immobilized invertases (PAI and PAVSAI) were prepared. The assays of optimum pH, optimum temperature, kinetics parameters, thermal stability, pH stability and operational stability were done. In FTIR analysis the characteristic bands of acrylamide and vinyl sulfonic acid were detected. In the experiment of thermal analysis decomposition regions of hydrogels were found. Tg temperatures were found to be 140 oC and 61 oC for PA and PAVSA respectively. Swelling experiments were conducted in distilled water and sucrose solution and water diffusion to the hydrogels was found to be non-Fickian in a character. In the experiments of immobilized invertase, optimum pH values for free invertase, PAI, PAVSAI were found to be 5.0, 3.0, 3.0 respectively. The optimum temperatures are 40oC for free invertase, 50 oC for PAI and 60 oC for PAVSAI. It was found as Km; 11.8 mM, Vmax; 7.48 µmol min-1 for free invertase, Km; 21.4 mM, Vmax; 5.91 µmol min-1 for PAI and Km; 18.42 mM, Vmax; 6.35 µmol min-1 for PAVSAI respectively. The PAVSAI copolymer showed excellent temperature, pH and operational stability. These results showed that the poly (acrylamide / vinyl sulfonic acid) copolymeris suitable support for immobilization of invertase.