Немобилизираните ензими и нивната употреба

Концептот на имобилизирани ензими се појавија во текот на втората половина на 20 век. Во меѓувреме, назад во 1916 година, беше откриено дека adsorbed на јаглерод сахароза задржа каталитичката активност. Во 1953 година, D. и Н. Shleyt Grubhofer врши првиот врзувачки пепсин, амилаза, на карбоксипептидаза и RNase на некоја нерастворлив носач. Концептот на имобилизирани ензим е легализирана во 1971 година беше првата конференција за Ензим инженерство. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Во моментов, на концептот на имобилизирани ензим во поширока смисла отколку што беше во крајот на 20 век. Сметаме дека оваа категорија во повеќе детали.

Преглед

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. И mmobilizovannye ензими - соединенија кои се вештачки поврзани со нерастворливи носач. Во исто време тие ги задржат нивните каталитички својства. Во моментов, овој процес се смета во две насоки - во рамките на ограничувањата на делумна и целосна слобода на движење на протеинските молекули.

достоинство

. Научниците откриле некои бенефиции на имобилизирани ензими. Постапувајќи како хетерогени катализатори, тие лесно можат да бидат одделени од средината на реакцијата. может быть многократным. се најде на студии дека употребата на имобилизирани ензими може да се повтори. Во процесот на обврзувачки соединенија промена на нивните имоти. Тие се здобијат со подлогата специфичноста, стабилност. Сепак, нивната активност почнува да зависи од условите на животната средина. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Имобилизирани ензими се трајни и висок степен на стабилност. Тоа е повеќе отколку, на пример, дека на слободни ензим во илјадници, десетици илјади пати. Сето ова дава висока ефикасност, конкурентност и профитабилност на технологијата, во која има се имобилизирани ензими.

превозници

Ј .. Porath идентификувани клучните карактеристики на идеална материјали кои се користат за имобилизација. Превозниците мора да има:

1. Нерастворливост.
2. Висока биолошка и хемиска стабилност.
3. Капацитет за брзо активирање. Превозниците мора да се движи лесно во реактивни видови.
4. Голем хидрофилна.
5. На бара пропустливост. сијаличка треба да биде подеднакво прифатливо за ензими и коензими, реакција производи и супстрати.

Во моментов, не постои материјал кој целосно ќе се усогласат со овие барања. Меѓутоа, во пракса, што се користи превозници, кои се погодни за имобилизација на ензими во одредена категорија на специфични околности.

класификација

, разделяются на неорганические и органические. Во зависност од природата на својот материјал, во комуникација со тоа, што соединенијата се претвораат во имобилизирани ензими се поделени во неоргански и органски. Врзувањето на многу соединенија се врши со полимерни носачи. Овие органски материјали се поделени во две класи: природни и синтетички. Во секоја од нив, пак, ги распредели групи во зависност од структурата. Неорганска носители се главно претставени од страна на стакло материјали, керамика, глина, силициум диоксид, графит саѓи. Кога се работи со материјали популарни методи сува хемија. Немобилизираните ензими се добиени од обложување носач филм од титаниум оксид, алуминиум оксид, циркониум, хафниум или обработката на органски полимери. Важна предност на материјалите е леснотијата на регенерација.

протеин носители

Најпопуларните липиди, протеини и полисахариди материјали. Меѓу вториот е да се обезбеди структурни полимери. Овие првенствено вклучуваат колаген, фибрин, кератин, и желатин. Таквите протеини се широко распространети во животната средина. Тие се достапни и економичен. Покрај тоа, тие имаат голем број на функционални групи за поврзување. Протеините се разликуваат биоразградливост. . Ова ви овозможува да се прошири употребата на имобилизирани ензими во медицината. Во меѓувреме, тој има протеини и негативни својства. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Недостатоците на користење имобилизирани ензими за протеини превозници е високата имуногеност на минатото, како и можност да се спроведе во нивната реакција само одредени групи.

полисахариди aminosaharidy

Овие материјали најчесто се користат хитин, декстран, целулоза, зрно и нивни деривати. За да полисахариди се поотпорни на реакциите на линеарни ланци полимерна епихлорхидрин крстот. Структурата на решетката на различни јонски групи се воведе сосема слободно. Хитин се собираат во големи количини како производ со отпад во индустриската преработка на шкампи и ракови. Овој материјал се разликува хемиски отпорни и има добро дефинирана пора структура.

синтетички полимери

Оваа група има голема разновидност на материјали и достапност. Тоа вклучува полимери базирани на акрилна киселина, стирен, поливинил алкохол, полиуретан и полиамид полимери. Повеќето од нив имаат различни механичка сила. За време на реализација се обезбеди можност за различни големината на порите во текот на еден широк спектар, воведувањето на различни функционални групи.

начини на врзување

Во моментов, постојат две фундаментално различни варијанти имобилизација. Првата е подготовка на соединенија без ковалентна врски со носач. Овој метод е физички. Друга олицетворение вклучува појавата на ковалентна врска со материјалот. Оваа хемикалија метод.

адсорпција

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Со тоа имобилизирани ензими добиени од задржување на дрога на површината на носачот се должи на дисперзија, хидрофобни, електростатско интеракција и водородни врски. Адсорпција е првиот начин на ограничување на подвижноста на елементи. Сепак, во моментов оваа опција не ја изгуби својата важност. Покрај тоа, адсорпција се смета за најчест метод на имобилизација во индустријата.

особено начинот на кој

Научната литература опишува преку 70 ензими добиени метод адсорпција. Како носители врши поповолно, порозна стакло, разни глини, полисахариди, алуминиум, синтетички полимери, титаниум и други метали. Во овој случај, таа се користи почесто. На ефикасноста на адсорпција на лекот на материјал превозникот е утврдена од страна на порозност и специфична површина.

Механизмот на дејство

Адсорпција на ензимот да нерастворливи материјали е едноставна. Тоа се постигнува преку контакт со воден раствор на носителот на дрога. Тоа може да потрае статичен или динамичен начин. ензимскиот раствор се меша со свежо талог, на пример, титаниум хидроксид. Потоа, под благи услови, во комплексот се суши. ензимската активност е задржан кога таквите имобилизација се речиси 100%. Кога ова достигнува одредена концентрација од 64 mg на грам од носач.

негативните аспекти

Недостатоците вклучуваат ниско адсорпција силата на врзување на ензимот и превозникот. Во процесот на промена реакција услови можат да бидат означени елементи загуба, контаминација на производите, десорпција на протеинот. Да се зголеми силата на врзување поддршка на е изменета. Поточно, материјали третирани со метални јони, полимери, и други хидрофобни соединенија со полифункционални агенси. Во некои случаи, самата дрога е предмет на промена. Но, доволно често, а тоа доведува до намалување на неговата дејност.

Вклучување во гел

Оваа опција е доста честа појава, поради неговата посебност и едноставност. Овој метод е соодветен не само за одделни елементи, но исто така и за multiehnzimnyh комплекси. Вклучување во гел може да се врши од страна на две методи. Во првиот случај, лекот е во комбинација со воден раствор мономер, и потоа да се извршат на полимеризација. Оваа резултати во просторната структура на гел кој содржи ензимот молекули во клетките. Во вториот случај, лекот се воведува во готовиот полимер. тогаш тоа беше претворена во состојба на гел.

Воведувањето на проѕирен структури

Суштината на овој метод се состои во имобилизираат одделени воден ензимски раствор од подлогата. Таа користи полу-порозни мембрана. Се додава компоненти мала молекуларна тежина од кофактори и супстрати и има големи ензимот молекули.

microencapsulation

Постојат неколку опции за воведување во проѕирен структура. Најинтересен од нив се протеини microencapsulation и вклучување во липозоми. Првата опција беше предложен во 1964 година од страна на Т. Чанг. Се состои со тоа, што раствор на ензим е воведен во затворена капсула чии ѕидови се направени од semipermeable полимер. На изглед на површината на мембраната предизвикани од реакција на соединенијата со интерфацијална поликондензација. Еден од нив се раствора во органски и други - во водената фаза. Како пример може да се споменат формирање на microcapsule добиени од поликондензација на халид sebacic киселина за да се-ти (органска фаза) и 1,6-хексаметилендиамин (соодветно, водена фаза). На дебелина на мембраната се пресметува во стотинки од микрометар. Вредноста на капсули - стотици или десетици микрометри.

Вклучување во липозоми

Овој метод на имобилизација е блиску до microencapsulation. Липозоми се прикажани во ламеларна или сферични липидите bilayers системи. Овој метод прв пат се користи во 1970 година F. за раздвојување на липозоми од растворот на липидите се врши испарување на органски растворувач. На преостанатите тенок филм е дисперзиран во воден раствор, назначен со тоа, ензим е присутен. Во текот на овој процес, само-собранието на липидниот двослој структури. . Доста популарен овие имобилизирани ензими во медицината. Ова се должи на фактот дека повеќето од молекули е локализиран во липидниот матрикс на биолошки мембрани. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Вклучено во липозоми имобилизирани ензими се важни во медицината истражувачки материјал, дозволувајќи им на студија и да се опише модели на животните процеси.

Формирање на нови конекции

Имобилизација со формирање на нова ковалентна синџири и меѓу мајчин јазик ензими се смета од страна на повеќето биокатализатори масовно производство за индустриска употреба. За разлика од физички начини, оваа опција обезбедува неповратен процес и силна врска на молекулата и материјал. образованието е често придружена со стабилизирање на дрога. Сепак, на локацијата на ензимот во 1 минута ковалентна сврзување однос на превозникот создава одредени тешкотии во извршувањето на каталитички процес. Молекул е одвоена од материјал од страна на внесување. Како што често дејствува поли и двофункционален агенти. Тие, особено, се хидразин, цијаноген бромид, глутаралдехид dialgedrid, sulfuryl хлорид и така натаму. На пример, за кои произлегуваат galactosyltransferase ензим од медиумите и следниве секвенца вметната _{-CH2-NH- (CH2) 5} -CO-. Во таква ситуација е присутна во структурата на вметнете, и молекула на превозникот. Сите од нив се поврзани со ковалентни врски. Од суштинско значење е потребата од воведување на функционални групи во реакцијата, не е од суштинско значење за каталитички функција на елементот. Па, обично, гликопротеини се прикачени на протеинот-носач не е завршена, и преку јаглени хидрати средина. Резултатот е повеќе стабилна и активен имобилизирани ензими.

клетки

Методите опишани погоре се смета дека се универзални за сите видови на биокатализатори. Овие вклучуваат, меѓу другото, вклучуваат клетки, субклеточните структури, имобилизација која неодамна станува широко распространета. Ова се должи на следниве. Кога имобилизација на клетки не е потребно да се изолира и да се прочисти ензимски препарати за спроведување кофактори во реакцијата. Како резултат на тоа, станува можно да се добие системи кои вршат мулти-чекор процесите кои се случуваат постојано.

Употребата на имобилизирани ензими

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Во ветеринарната медицина, индустрија и други индустрии се доста популарни домаќинство преработки добиени од страна на горенаведените методи. Осиромашениот практика пристапи да се обезбеди решение за проблемите на спроведувањето на насочени испорака на дрога во телото. Имобилизирани ензими им е дозволено да се добие долго-дејствувачки лекови со минимална токсичност и алергиите. Сега научниците ги реши проблемите поврзани со bioconversion на масата и енергијата, со користење на микробиолошки пристапи. Во меѓувреме, значаен придонес во работата на правење технологија и имобилизирани ензими. изгледите за развој се доволно широки научници. Значи, во иднина една од клучните улоги во процесот на контрола на животната средина треба да припаѓаат на нови видови на анализа. Поточно, на прашањето на bioluminescent и ензимски имуно. Од особено значење се на напредните пристапи во обработката на лигноцелулозен суровини. Имобилизирани ензими може да се користи како засилувачи на слаби сигнали. Активни сајт може да биде под влијание на медиумите, која е под sonication, механички стрес или се изложени на фитохемикалии трансформации.