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152 KAPITEL 5. ERGEBNISSE UND DISKUSSION
erachtet, was an der Reaktion des Farbstoffes mit dem Enzym liegt (vgl. Kapitel 3.2.8).
Weitere Vorversuche zeigten, dass die Enzymanbindung bei 25 ◦ C eine sehr geringe
Restaktivität zwischen 1-3 % zeigte, weshalb anschließende Versuche bei 4 ◦ C durchgeführt
wurden. Diese Beobachtung wurde auch von anderen wie. z.B. Koneracka et al.
und Chen et al. gemacht [42, 263].
Die Restaktivitäten der beiden immobilisierten, CDI und Glut aktivierten und mit CA
und DOPA funktionalisierten Magnetitpartikel im Bezug zur Aktivität des nativen Enzyms
weisen ähnliche Werte auf, die bei mit CA funktionalisierten Partikeln 20 ± 1 %
und bei mit DOPA funktionalisierten Partikeln bei 24 ± 1 % liegen. Ein Aktivitätsverlust
der Enzyme bei einer kovalenten Immobilisierung ist häufig zu beobachten [42]
und wurde bei diesen Versuchen erwartet, da es sich nicht um optimierte Enzymimmobilisierungen
handelt.
Der Aktivitätsverlust beträgt ca. 80 % und kann auf eine Vielzahl von Eigenschaftsänderungen
des Enzyms in Folge der Immobilisierung zugeführt werden. Meistens wird der
Aktivitätsverlust aufgrund von Veränderungen der Konformation des aktiven Zentrums
hervorgerufen, wodurch eine geringere Substrataffinität und -zugänglichkeit resultiert.
Das aktive Zentrum kann z.B. durch den Träger verdeckt sein und dadurch dem Substrat
nicht mehr für die Katalyse zur Verfügung stehen. In diesem Zusammenhang
spricht man von sterischen Problemen. Eine andere Möglichkeit ist, dass das aktive
Zentrum zwar frei zugänglich ist, aber durch die Bindung des Trägers seine Konformation
verändert hat und dadurch die katalytische Wirkung eingeschränkt. Weiterhin
wurde auch festgestellt, dass, wenn eine Anbindung nicht direkt am aktiven Zentrum
stattfindet aber andere Reste des Enzyms involviert sind, es auch zu einer verminderten
Aktivität kommen kann.
Anhand dieser Einschränkungen erkennt man, dass eine Vielzahl von Interaktionen
von Träger und Enzym einen bedeutenden Einfluss auf die Aktivität und die damit
erfolgreiche Immobilisierung haben. So sind die Entfernung des Proteins zum aktiven
Zentrum, Wechselwirkungen zwischen Träger und Enzym und Eigenschaften der Verbindungsmoleküle
von erheblicher Bedeutung [6, 42, 165, 231, 264]. Durch eine Immobilisierung
können sich weitere physikalische sowie chemische Eigenschaften des Enzyms
verändern, was in einer höheren Aktivierungsenergie der Umsetzung des Substrates
resultieren kann [58]. In anderen Veröffentlichungen (z.B. [58, 265]) wurde auch von
einer Veränderung des Aktivitätsoptimums der immobilisierten Enzyme hinsichtlich
pH-Wert und Temperatur berichtet, so dass höhere Aktivitäten bei anderen Bedingungen
möglich sind. Aktivitätsverluste können auch auf Partikelagglomerationen beruhen
[55].
Vergleicht man die beiden Substanzen CDI und Glut (vgl. Kapitel 2.5.1) ist ein Unterschied
hinsichtlich ihrer Aktivierung erkennbar. So führt Glut im Vergleich zu CDI
fünf Kohlenstoffe ein, kann somit auch als Spacer agieren und arrangiert das Enzym in
einer flexibleren Lage bezüglich des Trägers, wodurch sterische Hinderungen minimiert
werden [56, 255]. Jedoch wirkt sich die größere Bewegungsfreiheit nicht merklich auf
eine höhere katalytische Aktivität aus (ca. 3 %). Wahrscheinlich ist der Einfluss der