Imobilizētas fermentus un to izmantošanu

No imobilizētas fermentu jēdziens radās otrajā pusē 20.gadsimtā. Tajā pašā laikā, atpakaļ 1916, tika konstatēts, ka adsorbēts uz oglekļa saharozes saglabāts katalītisko aktivitāti. In 1953, D. un N. Shleyt Grubhofer veica pirmais saistošu pepsīns, amilāze, ka Karboksipeptidāzi un RNase uz nešķīstošā nesēju. No Apturēta enzīma koncepcija tika legalizēta 1971. Tā bija pirmā konference par enzīmu Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Šobrīd koncepcija Apturēta fermentu plašākā nozīmē, nekā tas bija 20. gadsimta beigās. Mēs uzskatām, ka šo kategoriju sīkāk.

Pārskats

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Un mmobilizovannye enzīmus - savienojumi, kas ir mākslīgi saistīts ar nešķīstošo nesēju. Tajā pašā laikā viņi saglabā savas katalītiskās īpašības. Pašlaik šis process tiek uzskatīts divos aspektos - ievērojot ierobežojumus daļēju un pilnīgu pārvietošanās brīvību proteīna molekulām.

cieņa

. Zinātnieki ir atklājuši dažas priekšrocības neaktīvu fermentiem. Rīkojoties kā heterogēnu katalizatoru, tie var viegli atdalīt no reakcijas vidē. может быть многократным. konstatēts, ka pētījumi, izmantošana neaktīvu fermentu var atkārtot. Šajā procesā saistošs savienojumi mainīt to īpašības. Viņi iegūst substrāta specifikas, stabilitāti. Taču to darbība sāk atkarīgi no vides apstākļiem. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. NEAKTĪVAS fermenti ir izturīgs un augsta pakāpe stabilitāti. Tas ir vairāk nekā, piemēram, ka brīvās fermentu tūkstošiem, desmitiem tūkstošu reižu. Tas viss nodrošina augstu efektivitāti, konkurētspēju un rentabilitāti tehnoloģiju, kurā tur ir nekustīgi enzīmus.

nesēji

J .. Porath identificēt galvenās īpašības ideālu materiālu, ko izmanto imobilizācijas. Pārvadātājiem jābūt:

1. Viela ir nešķīstoša.
2. Augsta bioloģiskā un ķīmiskā stabilitāte.
3. Jaudas ātru aktivizēšanu. Pārvadātājiem jābūt viegli ar reaktīvās sugām.
4. Liels hidrofilo.
5. Nepieciešamā caurlaidība. Tās rādītājs būtu vienlīdz pieņemami fermentiem un coenzymes, reakcijas produkti un substrātiem.

Pašlaik nav materiāls, kas pilnībā atbilst šīm prasībām. Tomēr praksē izmanto pārvadātāji, kas ir piemēroti, lai imobilizācijas fermentu dažu kategoriju konkrētos apstākļus.

klasifikācija

, разделяются на неорганические и органические. Atkarībā no tā materiāla, komunikācijā ar kuru savienojumi ir pārvērsta imobilizētas fermenti ir sadalīti neorganisko un organisko. Binding of daudzi savienojumi tiek veikta ar polimēru nesējiem. Šie organiskie materiāli tiek iedalīti divās klasēs: dabiskais un sintētiskais. Katrā no tām, savukārt, sadalītu grupās atkarībā no konstrukcijas. Neorganiskās nesēji galvenokārt pārstāv stikla materiāliem, keramikas, māla, kvarca, grafīta sodrējiem. Strādājot ar materiāliem populārākajām sausās ķīmijas metodēm. Imobilizētas fermenti ir iegūti, noklājot ar nesēja plēvi no titāna oksīda, alumīnija oksīda, cirkonija, hafnija vai apstrādājot organiskos polimērus. Būtiska priekšrocība materiālu ir viegla reģenerāciju.

proteīnu nesēji

Populārākās lipīdu, polisaharīds un taukvielas. Viens no tiem ir nodrošināt strukturālas polimērus. Tie galvenokārt ietver kolagēnu fibrīnu, keratīna, un želatīnu. Šādi proteīni ir plaši izplatīta vidē. Tie ir pieejami un ekonomiski. Bez tam, tie ir daudz funkcionālo grupu, lai savieno. Olbaltumvielas atšķiras bionoārdīšanos. . Tas ļauj jums, lai paplašinātu lietošanu neaktīvu fermentu medicīnā. Tikmēr tā ir olbaltumvielu un negatīvās īpašības. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Izmantot imobilizēta fermentus olbaltumvielu pārvadātājiem trūkumi ir liels imunogenitāte pagātni, kā arī iespēju īstenot savas reakcijas tikai noteiktām grupām.

polisaharīdi aminosaharidy

Šos materiālus visbiežāk tiek izmantotas hitīna, dekstrāna, celulozi, agarozi un to atvasinājumus. Lai polisaharīdiem bija vairāk izturīgas pret reakciju lineāro ķēžu sašūta epihlorhidrīnu krusta. Siets struktūra dažādu jonu grupu ieviesti diezgan brīvi. Hitīns tiek uzkrāta lielos daudzumos kā atkritumu produktu garneļu un krabju rūpnieciskai pārstrādei. Šis materiāls atšķiras ķīmiski izturīgs un ir labi definēta poru struktūra.

sintētiskie polimēri

Šī grupa ir liela dažādība materiālu un pieejamību. Tā ietver polimērus, pamatojoties uz akrilskābes, stirola, polivinilspirta, poliuretāna un poliamīda polimēriem. Lielākā daļa no viņiem ir dažādas mehānisko stiprību. pārveidošanas laikā tie nodrošina iespēju dažādu poru izmēru plašā diapazonā, ieviešot dažādu funkcionālo grupu.

saistošie metodes

Pašlaik ir divi būtiski atšķirīgi varianti imobilizācija. Pirmais ir preparāts savienojumu bez kovalento saišu ar nesēju. Šī metode ir fiziski. Citā izgudrojuma realizācijas variantā ietver rašanos kovalento saiti ar apstrādājamo materiālu. Šī ķīmiskā metode.

adsorbcija

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Ar to imobilizēta fermentiem, kas iegūti ar saglabāšanu narkotiku uz nesošās virsmas dēļ dispersijas, hidrofobas, elektrostatisko mijiedarbību un ūdeņraža saites. Adsorbcija ir pirmais veids, kā ierobežot mobilitāti elementiem. Taču pašlaik šī iespēja nav zaudējusi savu aktualitāti. Turklāt, adsorbciju uzskatīta visbiežāk sastopamā metode, imobilizācijas šajā nozarē.

īpaši ceļš

Zinātniskajā literatūrā ir aprakstīti vairāk nekā 70 fermentus, kas atvasināti adsorbcija metode. Kā NHO nesējiem, porains stiklu, dažādus māli, polisaharīdus, alumīnija, sintētiskiem polimēriem, titāna un citu metālu. Šajā gadījumā, tā tiek izmantota biežāk. Par adsorbciju narkotiku uz nesēja materiāla efektivitāti nosaka porainība un konkrēto virsmu.

darbības mehānisms

Adsorbcija fermenta uz nešķīstošo materiāliem ir vienkārša. Tas tiek panākts ar saskarē ar ūdens šķīdumu no narkotiku nesēju. To var veikt statisku vai dinamisku ceļu. Ferments šķīdumu sajauc ar svaigu dūņām, piemēram, titāna hidroksīdu. Tad, saskaņā ar viegliem apstākļos, savienojums tiek žāvēts. Ferments darbība tiek turpināta, ja šāds imobilizācijas ir gandrīz 100%. Kad šis sasniedz konkrētu koncentrāciju 64 mg uz gramu pārvadātājs.

negatīvie aspekti

Trūkumi ir zems adsorbcijas stiprumu saistošais fermenta un datu nesēju. Šajā pārmaiņu procesā reakcijas apstākļiem, var marķēt zaudējumu elementi, piesārņojums produktu, desorbcija proteīna. Lai palielinātu izturību saistošo balstiem ir mainīta. Konkrēti, materiālu apstrādā ar metāla joniem, polimēru, un citiem hidrofobiem savienojumiem ar polifunkcionālas aģentiem. Dažos gadījumos narkotiku pati ir pakļauts izmaiņām. Bet pietiekami bieži, tas noved pie samazināšanos savā darbībā.

Iekļaušana želeja

Šī iespēja ir diezgan izplatīta, jo tā unikalitāti un vienkāršību. Šī metode ir piemērota ne tikai par atsevišķiem elementiem, bet arī multiehnzimnyh kompleksiem. Iekļaušana gelu var veikt ar divām metodēm. Pirmajā gadījumā zāles ir apvienota ar ūdens monomēru šķīdumā, un pēc tam veic polimerizācija. Tā rezultātā telpisko struktūru gela satur enzīma molekulas šūnās. Otrajā gadījumā zāles ir ieviesta gatavajās polimēra. Pēc tam tā tika pārveidota par gēla stāvoklī.

No caurspīdīgu struktūru ieviešana

Šīs metodes būtība sastāv immobilizing atdalītais enzīmu ūdens šķīdumu no substrāta. Tas izmanto membrānu semi-caurlaidīgu. Tas iet vai mazmolekulārs sastāvdaļas cofactors un substrātu un ir lieli enzīma molekulas.

mikrokapsulācijai

Ir vairākas iespējas, ieviešanai caurspīdīgu struktūru. Interesantākie no tiem ir olbaltumvielu Microencapsulation un iekļaušana liposomu. Pirmais variants tika ierosināts 1964. T. Chang. To veido ar to, ka ferments šķīdums tiek ievadīta slēgtā kapsulā, kura sienas ir izgatavotas no puscaurlaidīgu polimēra. No membrānas virsmas, ko izraisa reakciju ar savienojumu ar robežvirsmas polikondensācijas izskats. Viena no tām tiek izšķīdināts organiskā un otrs - ūdens fāzē. Kā piemēru var minēt veidošanos mikrokapsulas, kas iegūta, polikondensējot sebakikskābes halogenìdu to-jums (organisko fāzi), un 1,6-heksametilēndiamīna (attiecīgi, ūdens fāzes). No membrānas biezums ir aprēķināta simtdaļām mikrometru. simtiem vai desmitiem mikrometri - No kapsulas vērtību.

Iekļaušana liposomu

Šī metode imobilizācija ir tuvu mikrokapsulēšanai. Liposomas ir atspoguļoti slāņainiem vai sfērisku lipīdu dubultslānis sistēmām. Šī metode pirmo reizi tika izmantots 1970 F atdalīšanai liposomās no lipīdu šķīduma tiek veikta iztvaicēšanas organisko šķīdinātāju. Atlikušo plānas plēves disperģēts ūdens šķīdumā, kurā ferments ir klāt. Šī procesa laikā pašmontāžai lipīdu divslāņu struktūru. . Diezgan populāri šie imobilizētas fermenti medicīnā. Tas ir saistīts ar to, ka lielākā daļa no molekulām ir lokalizēts lipīdu matricā bioloģisko membrānu. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Iekļauts liposomās imobilizētas fermenti ir svarīgi medicīnas izpētes materiālu, kas ļauj izpētīt un aprakstīt modeļus dzīvības procesiem.

Jaunu savienojumu veidošanās

Imobilizācija veidojot jaunas kovalentas ķēdes un starp dzimtā fermentu tiek uzskatīts par lielāko daļu masveida ražošanu biokatalizatorus rūpnieciskai izmantošanai. Atšķirībā no fiziskās veidos, šī iespēja nodrošina neatgriezenisku un ciešu saikni molekulas un materiālu. Viņas izglītību bieži pavada stabilizēšanos narkotiku. Tomēr, atrašanās vietu fermenta pie 1 minūtes kovalento saiti relatīvu pret nesēju rada zināmas grūtības veicot katalītisko procesu. Molekula ir atdalīta no materiāla ar ieliktņa. Kā tas bieži vien rīkojas poli- un difunkcionālu aģentiem. Tie, it īpaši, ir hidrazīna ciāns bromīds, glutaraldehīda dialgedrid, sulfurilfluorīdu hlorīds un tā tālāk. Piemēram, iegūšanai galactosyltransferase enzīmu no mediju un šādā secībā iekļauj _{-CH2-NH- (CH2) 5-CO-.} Šādā situācijā ir klāt inserta struktūrā, un pārvadātāju molekulā. Visi no tiem ir saistīti ar kovalento saišu. Būtiska nozīme ir vajadzība ieviest funkcionālās grupas reakcijas, nav būtiska katalītiskā funkciju elementa. Tātad, parasti, glikoproteīnu ir pievienoti nesējproteīna nav beigusies, un ar ogļhidrātu fragmentā. Rezultāts ir stabilāka un aktīvie imobilizētas fermentus.

šūnas

Iepriekš aprakstītās metodes, tiek uzskatīti par universālu visiem biokatalizatorus veidiem. Tie ietver, inter alia, ietver šūnas, subcellular struktūras, imobilizāciju, kas kļūst nesen plaši izplatīta. Tas ir saistīts ar šādiem. Kad imobilizēšanu šūnas nav vajadzīgs, lai izolētu un attīra enzīmu preparātus, lai īstenotu cofactors reakcijas. Kā rezultātā, tas kļūst iespējams iegūt sistēmu, kas veic vairāku soļu procesi notiek nepārtraukti.

No imobilizētas fermentu izmantošana

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Veterinārmedicīnā, rūpniecības un citās nozarēs ir diezgan populārs mājsaimniecības preparāti, ko iegūst no iepriekš minētajām metodēm. Vājinātais prakses pieejas sniegt risinājumu problēmām ieviešanas mērķa piegādi narkotiku organismā. NEAKTĪVAS fermentus ir atļauts iegūt ilgstošas iedarbības zāles ar minimālu toksicitāti un alergēna. Tagad zinātnieki atrisināt problēmas, kas saistītas ar biokonversijas masas un enerģijas, izmantojot mikrobioloģiskās pieejas. Tikmēr būtisks ieguldījums darbā padarīt tehnoloģijas un imobilizēta fermentus. Attīstības perspektīvas ir pietiekami plašas zinātnieki. Tātad, turpmāk viens no galvenajiem uzdevumiem šajā procesā apkārtējās vides kontrolei vajadzētu piederēt pie jauna veida analīzi. Jo īpaši jautājums bioluminescent un enzīmu imunoloģisko. Īpaši svarīgi ir uzlabotas pieejas no lignocelulozes izejvielām apstrādi. Imobilizētas fermentus var tikt izmantoti kā pastiprinātājiem vāju signālu. Aktīvā vietne var būt reibumā medijiem, kas ir saskaņā ar ultraskaņu, mehānisku stresu vai pakļauti phytochemicals transformāciju.