Glutaraldehit ile modifiye edilmiş bentonit - kitosan kompozitine insan karbonik anhidraz I enziminin immobilizasyonu ve özelliklerinin incelenmesi
Immobilization of human carbonic anhydrase I on glutaraldehyde modified bentonite - chitosan composite and investigation of its properties
Yazar: RUŞEN PARMAKSIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EKREM TUNCA
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Sanayileşme ve insan faaliyetleri sonucunda atmosferde oluşan sera gazı birikimi, iklim değişikliğinin ana nedeni olarak kabul edilmektedir. Sera gazları ile artan sıcaklıklar, mevcut su kaynaklarının azalmasıyla birlikte meteorolojik ve iklimsel olaylar üzerinde ciddi etkilere sahiptir. Karbondioksit (CO2), atmosferdeki en ciddi antropojenik sera gazı olarak bilinir. Son yıllarda substrat olarak CO2 kullanılarak karbonik anhidraz enzimlerinin bazı matrisler üzerinde immobilize edilmesiyle hazırlanan sistemler ağırlıklı olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada bentonit kili H2SO4 ile aktive edildikten sonra kitosan ile karıştırılarak kompozit bir malzeme hazırlandı. İnsan eritrositlerinden saflaştırılan hCA I, glutaraldehit aracılı çapraz bağlama tekniği ile kompozit malzemeye immobilize edildi. Kompozit malzeme FT-IR, XRD, FE-SEM ve EDX teknikleri kullanılarak karakterize edildi. İmmobilizasyon süreci için optimum immobilizasyon koşulları belirlendi. Kinetik sabitler, (Km, Vmax, kcat, kcat/Km), termal kararlılık, depolama kararlılığı ve immobilize hCA I'nin yeniden kullanılabilirliği gibi parametreler belirlendi. İmmobilize hCA I pH 8,0 ve 30 °C'de optimum aktivite göstermiştir. Km değeri immobilize hCA I için 5,11 mM ve serbest hCA I için 1,13 mM dır. 4 °C'de 30 günlük inkübasyondan sonra, immobilize hCA I başlangıçtaki aktivitesinin %87,5' ini korudu. On iki kullanım döngüsünden sonra, immobilize hCA I'nin bağıl aktivitesi %89,1 olarak hesaplandı. Kinetik parametrelere ek olarak, CO2 giderme aktivitesi iki farklı yöntemle ölçüldü. CA hidrataz aktivitesi yöntemine göre, immobilize hCA I'in hidrataz aktivitesi 7,31 WAU/mg hCA I, CaCO3 çökeltme yöntemine göre ise, immobilize hCA I'in CO2 giderme aktivitesi 7,41 mg CaCO3/mg hCA I olarak belirlendi.
Anahtar Kelimeler: Bentonit, İmmobilizsyon, Karbonik Anhidraz, Kitosan, Kompozit

Abstract:
Greenhouse gas accumulation in the atmosphere resulting from industrialization and human activities is accepted as the main cause of climate change. Increasing temperatures by greenhouse gases have severe effects on meteorological and climatic events along with reduced available water resources. Carbon dioxide (CO2) is known as the most serious anthropogenic greenhouse gas in the atmosphere. In recent years the systems prepared by immobilizing carbonic anhydrase enzymes using CO2 as a substrate on some matrices are predominantly preferred. In this study, after the bentonite clay was activated with H2SO4, a composite material was prepared by mixing it with chitosan. The hCA I purified from human erythrocytes was immobilized to the composite material by glutaraldehyde-mediated cross-linking technique. The composite material was characterized using FT-IR, XRD, FE-SEM and EDX techniques. Optimum immobilization conditions were determined for the immobilization process. Parameters such as kinetic constants (Km, Vmax, kcat, kcat/Km), thermal stability, storage stability and reusability of immobilized hCA I were determined. Immobilized hCA I showed optimum activity at pH 8.0 and 30 °C. Km value was 5.11 mM for immobilized hCA I and 1.13 mM for free hCA I. After 30 days of incubation at 4°C, immobilized hCA I retained 87.5% of its initial activity. After 12 cycles of use, the relative activity of immobilized hCA I was 89.1%. In addition to kinetic parameters, CO2 removal activity was determined by two different methods. According to the CA hydratase activity method, the hydratase activity of immobilized hCA I was 7.31 WAU/mg hCA I. According to the CaCO3 precipitation method, the CO2 removal activity of immobilized hCA I was 7.41 mg CaCO3/mg hCA I.
Keywords: Bentonite, Carbonic Anhydrase, Chitosan, Composite, Immobilization