Imobilisanih enzimi i njihova upotreba

Koncept nepokretnom enzima nastao u drugoj polovini 20. stoljeća. U međuvremenu, 1916. godine, utvrđeno je da apsorbuju na ugljen saharoze zadržao katalitičku aktivnost. 1953., D. i N. Shleyt Grubhofer izveo je prvu obavezujući pepsina, amilaza, u carboxypeptidase i RNase na nerastvorljivo nosač. Koncept nepokretnom enzima je legalizirana u 1971. To je bila prva konferencija o enzima inženjering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. U ovom trenutku, koncept nepokretnom enzima u širem smislu nego što je bio krajem 20. stoljeća. Smatramo da je ovo kategorija u više detalja.

pregled

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. I mmobilizovannye enzimi - jedinjenja koja su umjetno povezana sa nerastvorljivo nosača. Istovremeno, oni zadržavaju svoje katalitičke svojstva. Trenutno, ovaj proces se smatra u dva aspekta - u granicama parcijalnih i punu slobodu kretanja proteinskih molekula.

dostojanstvo

. Naučnici su otkrili neke pogodnosti imobiliziranih enzima. Djelujući kao heterogeni katalizatori, oni mogu lako biti odvojen od reakcije medija. может быть многократным. Studije je utvrdio da je upotreba imobilisanih enzima može se ponoviti. U procesu vezivanja spojeva mijenjaju svojstva. Stiču podlogu specifičnost, stabilnost. Međutim, njihova aktivnost počinje da zavisi od uslova sredine. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Imobilisanih enzimi su izdržljive i visok stepen stabilnosti. To je više nego, na primjer, da slobodnog enzima u hiljade, desetine hiljada puta. Sve ovo pruža visoku učinkovitost, konkurentnost i profitabilnost tehnologije, u kojoj se nalaze imobilisani enzima.

nosioci

J .. Porath identifikovali ključne osobine idealnog materijala koji će se koristiti za imobilizaciju. Nosioci mora imati:

1. Nerastvorljivost.
2. Visoke biološke i kemijske stabilnosti.
3. Kapacitet za brzu aktivaciju. Nosioci mora ići lako u reaktivne vrste.
4. Veliki hidrofilni.
5. Potrebnu propusnost. Indikator bi trebao biti jednako prihvatljiva za enzima i koenzima, reakcije i podloge.

Trenutno, ne postoji materijal koji bi se u potpunosti u skladu sa ovim zahtjevima. Međutim, u praksi, koriste nosače koje su pogodne za imobilizaciju enzima u određenoj kategoriji određenim okolnostima.

klasifikacija

, разделяются на неорганические и органические. Ovisno o prirodi svog materijala, u komunikaciji sa kojima jedinjenja se pretvaraju u imobilisane enzimi su podijeljeni u neorganskih i organskih. Vezivanje mnogih jedinjenja se vrši polimernim nosačima. Ovi organski materijali su podijeljeni u dvije klase: prirodne i sintetičke. U svakoj od njih, pak, izdvajaju grupe u zavisnosti od strukture. Neorganski nosioci su uglavnom predstavljeni staklenim materijala, keramike, gline, silika, grafit čađe. Kada radite sa materijalima popularnih metoda suho hemije. Imobilisanih enzimi su dobijeni premazivanjem nosilac film od titana oksid, glinice, cirkonijuma, hafnijum ili preradu organskih polimera. Važna prednost materijala je lakoća regeneracije.

proteina nosača

Najpopularniji lipida, polisaharid i proteina materijala. Među potonje je osigurati strukturne polimera. Ove prvenstveno obuhvataju kolagena, fibrina, keratin, i želatina. Takvi proteini su rasprostranjene u okruženju. Oni su na raspolaganju i ekonomičan. Osim toga, oni imaju veliki broj funkcionalnih grupa za povezivanje. Proteini se razlikuju biorazgradivost. . To vam omogućuje da proširi korištenje imobilisanih enzima u medicini. U međuvremenu, ima proteina i negativne osobine. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Nedostaci korištenja imobilisanih enzima proteina nosača je visok imunogenost prošlosti, kao i mogućnost da se implementiraju u svojoj reakciji samo određene grupe.

polisaharide aminosaharidy

Ovi materijali se najčešće koriste hitin, dekstran, celuloze, agaroznom i derivata. Da polisaharidi su otporniji na reakcije linearnih lanaca umreženih epihloridin krst. Struktura mreže različitih ionskih grupa uvode sasvim slobodno. Hitin se akumulira u velikim količinama kao otpad u industrijskoj preradi škampa i rakova. Ovaj materijal se razlikuje kemijski otporan i ima dobro definisanu strukturu pora.

sintetičkih polimera

Ova grupa ima veliku raznolikost materijala i dostupnosti. To uključuje polimeri na bazi akrilne kiseline, stiren, polivinil alkohol, poliuretana i poliamid polimera. Većina od njih imaju različite mehaničke snage. Tokom konverzije oni pružaju mogućnost različitih veličina pora u širokom rasponu, uvođenje različitih funkcionalnih grupa.

obavezujuće metode

Trenutno, postoje dva fundamentalno različita varijante imobilizacije. Prvi je priprema spojeva bez kovalentne veze s nosača. Ova metoda je fizički. Još jedna utjelovljenje uključuje pojavu kovalentna veza sa materijalom. Ovo kemijskih metoda.

adsorpcija

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Uz to imobilisanih enzimi dobiveni zadržavanje lijeka na površini nosača zbog disperzije, hidrofobne, elektrostatičke interakcije i vodikove veze. Adsorpcija je prvi put ograničavanja mobilnosti elemenata. Međutim, trenutno ova opcija nije izgubila svoju relevantnost. Osim toga, adsorpcija se smatra da je najčešći način imobilizacije u industriji.

posebno način

Naučnoj literaturi opisuje više od 70 enzima izvedena metodom adsorpcije. Kao nosači izvode pogodno, porozne staklo, razne gline, polisaharide, glinice, sintetičkih polimera, titana i drugih metala. U ovom slučaju, a drugi se češće koriste. Efikasnost adsorpcije lijeka na nosaču materijala određena je poroznost i specifične površine.

mehanizam djelovanja

Adsorpcija enzima na nerastvorljivo materijala je jednostavan. To se postiže kontakt sa vodeni rastvor nosača droge. To može potrajati statički ili dinamičan način. Enzim rješenje se miješa sa svježim mulja, na primjer, titan hidroksid. Zatim, pod blagim uvjetima, spoj se osuši. Aktivnost enzima je zadržan kada takve imobilizaciju su skoro 100%. Kada se to dostigne određenu koncentraciju od 64 mg po gramu nosača.

negativni aspekti

Nedostaci su niska adsorpcije snagu vezivanja enzima i nosača. U procesu promjene uvjeta reakcija može biti označena elemente gubitak, kontaminacija proizvoda, desorpcija proteina. Da biste povećali snagu vezivanja oslonaca je promijenjen. Naime, materijali tretirani iona metala, polimera i ostalih hidrofobna jedinjenja sa višefunkcionalni agenata. U nekim slučajevima, sama droga je podvrgnut modifikacija. Ali dosta često, to dovodi do smanjenja u svoje aktivnosti.

Uključivanje u gel

Ova opcija je sasvim uobičajeno zbog svoje jedinstvenosti i jednostavnost. Ova metoda je pogodna ne samo za pojedinačne elemente, ali i za multiehnzimnyh komplekse. Uključivanje u gel može da obavlja dva načina. U prvom slučaju, lijek je u kombinaciji sa vodenom monomera rešenje, a zatim izvršite polimerizacije. To dovodi do prostornu strukturu gela koji sadrži enzim molekule u ćelijama. U drugom slučaju, lijek se uvodi u gotove polimera. Tada je pretvoren u gel stanje.

Uvođenje prozirne strukture

Suština ove metode sastoji se u imobilizaciju odvojenom vodeni enzim rješenje iz podloge. Ona koristi polupropusnu membranu. Prolazi niske komponente molekularne težine kofaktora i podloga i drži veliki enzima molekula.

mikroinkapsulacije

Postoji nekoliko opcija za uvođenje u prozirne strukture. Najinteresantniji od njih su proteina mikroinkapsulacije i uključivanje u liposoma. Prva opcija je predložen 1964. T. Chang. Sastoji se u tome da enzim rješenje uvodi u zatvorenu kapsulu čiji zidovi su od polupropusnu polimera. Izgled površine membrane uzrokovane reakcijom jedinjenja međupovršinskog polycondensation. Jedan od njih se rastvara u organskom i drugi - u vodenoj fazi. Kao primjer može se navesti formiranje microcapsule dobiti polikondenzacijom sebacinska kiseline halogena do vas (organska faza) i 1,6-heksametilendiamina (odnosno, vodena faza). Debljina membrane obračunava se u stotinki mikrometra. Vrijednost kapsule - stotine ili desetina mikrometara.

Uključivanje u liposoma

Ova metoda imobilizacije je u neposrednoj blizini mikroinkapsulacije. Liposomi su predstavljene u lamelarne ili sferne lipida bilayers sistema. Ova metoda je prvi put upotrebljen 1970. F. Za odvajanje liposoma od lipidne rješenje se provodi isparavanja organskih otapala. Preostali tanki sloj raspršuje u vodenoj otopini, pri čemu je prisutan enzim. Tokom ovog procesa, samoorganizacije lipidnih dvosloja struktura. . Prilično popularan ovih imobilisanih enzima u medicini. To je zbog činjenice da je većina molekula je lokaliziran u matrici lipida bioloških membrana. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Uključeno u liposoma imobilisanih enzimi su važni u istraživanju medicini materijala, što omogućava proučavanje i opisivanje životnih obrazaca procesa.

Formiranje novih priključaka

Imobilizacija formiranjem nove kovalentnih lance i između native enzima smatra većina masovnu proizvodnju biokatalizatora za industrijsku upotrebu. Za razliku od fizičke načine, ova opcija daje nepovratna i snažnu vezu molekula i materijala. Školovanje je često popraćena stabilizaciju droge. Međutim, lokacija enzima 1. minuta kovalentnim vezama u odnosu na nosač stvara određene poteškoće u obavljanju katalitičkog procesa. Molekula je odvojena od materijala umetak. Kao što se često ponašaju poli i difunctional agenata. Oni, a posebno su hidrazin, cijan-bromid, glutaraldehid dialgedrid, Sulfuryl klorida i tako dalje. Na primjer, za izvođenje galactosyltransferase enzima iz medija, a sljedeći način umetnuti -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. U takvoj situaciji je prisutan u strukturi umetka, i nosač molekula. Svi oni su povezani kovalentnim vezama. Od ključnog značaja je potreba da se uvede funkcionalnih grupa u reakciji, nije bitno za katalitičku funkciju elementa. Dakle, obično, glikoproteini su priključeni na protein nosač nije gotov, a kroz ugljenih hidrata polovina. Rezultat je više stabilna i aktivna imobilisanih enzima.

ćelije

Metode gore opisani se smatraju univerzalnim za sve vrste biokatalizatora. To uključuje, između ostalog, uključuju ćelije, subćelijskih strukture, imobilizacija koja postaje nedavno široko rasprostranjena. To je zbog sljedećeg. Kada nije potrebna imobilizacija ćelija da otkrijete i pročisti enzima pripreme za implementaciju kofaktora u reakciji. Kao rezultat toga, postaje moguće dobiti sisteme koji obavljaju više koraka procesa koji se odvijaju kontinuirano.

Korištenje imobilisanih enzima

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. U veterinarskoj medicini, industriji i drugim industrijama su prilično popularan u domaćinstvu pripreme dobiveni navedenih metoda. pristupi osiromašeni praksa pružiti rješenje za probleme implementacije ciljanih isporuku lijekova u organizmu. Imobilisanih enzimi je dozvoljeno da se dugo djelujući droga uz minimalnu toksičnost i alergenost. Sada su naučnici riješiti probleme u vezi sa biokonverzija mase i energije, koristeći mikrobiološke pristupa. U međuvremenu, značajan doprinos radu izrade tehnologije i imobilisanih enzima. Perspektive razvoja su dovoljno široka naučnici. Dakle, u budućnosti jedna od ključnih uloga u procesu kontrole životne sredine treba da pripadaju novoj vrste analiza. Konkretno, pitanje sjaju, i enzim imunoanaliza. Od posebnog značaja su naprednih pristupa u obradi lignocelulozne sirovina. Imobilisanih enzima može se koristiti kao pojačala slabih signala. Aktivnom može biti pod utjecajem medija, koji je pod sonication, mehanički stres ili izloženi fitohemikalije transformacije.