Имобилисани ензими и њихова употреба

Концепт на имобилисаних ензима настала у другој половини 20. века. У међувремену, у 1916., утврђено је да адсорбује на угљеника сахарозе задржава каталитичку активност. 1953., Д. и Н. Схлеит Грубхофер изведена прву везивање пепсин, амилазу, на карбокси и РНКзом у нерастворни носачем. Концепт имобилисаним ензима је легализована у 1971. То је била прва конференција о ензима инжењерство. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Тренутно, концепт имобилизованог ензима у ширем смислу него у крајем 20. века. Ми сматрамо ову категорију у више детаља.

преглед

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. И ммобилизованние ензиме - једињења која су вештачки повезани са нерастворни носачем. У исто време они задржали каталитицке својства. Тренутно, овај процес се разматра у два аспекта - унутар ограничења парцијалног и пуну слободу кретања протеинских молекула.

достојанство

. Научници су пронашли неке предности имобилисаним ензима. Делујући као хетерогени катализатори, могу лако одвојити од реакционог медијума. может быть многократным. Студије пронађено да употреба имобилисаних ензима може поновити. У процесу везивања једињења мењају својства. Они стичу специфичност за супстрат, стабилност. Међутим, њихова активност почиње да зависи од услова околине. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Имобилисани ензими су трајне и висок степен стабилности. То је више него, на пример, да слободне ензима у хиљадама, десетинама хиљада пута. Све ово обезбеђује високу ефикасност, конкурентност и профитабилност технологије, у којој постоје имобилисаном ензиме.

носачи

Ј. .. Поратх је идентификовао кључне особине идеалног материјала који се користе за имобилизацију. Носачи морају имати:

1. Нерастворљивост.
2. Хигх биолошке и хемијску стабилност.
3. Капацитет за брзу активацију. Носачи морају лако преселити у реактивних врста.
4. Велики хидрофилни.
5. Потребан пропустљивост. Њен индикатор треба да буде подједнако прихватљива ензима и коензима, реакционих производа и подлоге.

Тренутно, не постоји материјал који би у потпуности у складу са овим захтевима. Међутим, у пракси, користили носача који су погодни за имобилизацију ензима у одређеној категорији специфичних околности.

класификација

, разделяются на неорганические и органические. У зависности од природе његовог материјала, у комуникацији са којима једињења се конвертује у имобилисаним ензима су подељени у неорганских и органских. Везивања многих једињења се изводи са полимерним носачима. Ови органски материјали су подељени у две класе: природни и синтетички. У свакој од њих, заузврат, издвајају групе у зависности од структуре. Неорганска носачи су углавном представљене стакла материјала, керамике, глине, силиката, графит чађи. Када радите са материјалима популарним сувим методама хемије. Имобилисани ензими су добијени облагањем носач филм титанијум оксида, алуминијум оксид, цирконијум, хафнијум или прерадом органских полимера. Важна предност материјала је једноставност регенерације.

протеин царриерс

Најпопуларније липида, полисахарида и протеина материјала. Међу потоње је да обезбеди структуралних полимере. Ту прије свега спадају колаген, фибрин, кератин и желатин. Такви протеини су распрострањени у животној средини. Они су доступни и економичан. Поред тога, они имају велики број функционалних група за повезивање. Протеини се разликују биоразградљивост. . Ово вам омогућава да прошири употребу имобилисаним ензима у медицини. У међувремену, она има протеина и негативне особине. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Недостаци коришћења немобилним ензима протеином носаче је висока имуногеност прошлости, као и могућност да спроведе у својој реакцији само одређеним групама.

полисахариди аминосахариди

Ови материјали се најчешће користе Цхитин, декстран, целулозу, агароза и деривате. То полисахарида су отпорније на реакцијама линеарних ланаца умрежени епихлорхидрин попречних. Мрежица Структура различитих јонских група уводе сасвим слободно. Цхитин се акумулира у великим количинама, као нуспродукт у индустријској преради шкампа и ракова. Овај материјал се разликује хемијски је отпоран и има добро дефинисану пора структуру.

синтетички полимери

Ова група има велику разноликост материјала и доступности. То укључује полимере на бази акрилне киселине, стирена, поливинил алкохол, полиуретана и полиамида полимера. Већина њих има другачији механичку снагу. Током конверзије обезбеђују могућност различитих величина пора у широком опсегу, увођење различитих функционалних група.

везивање Метходс

Тренутно, постоје два фундаментално различита варијанте имобилизација. Први је припрема једињења без ковалентне са носачем. Ова метода је физички. Следећа варијанта обухвата појаву ковалентне везе са материјалом. Овај хемијски начин.

адсорпција

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Својом имобилизирана ензима добијене задржавања лека на носећег површини због дисперзионих, хидрофобне електростатичке интеракције и водоничне везе. Адсорпција је први начин ограничавања мобилности елемената. Међутим, тренутно ова опција није изгубио своју релевантност. Штавише, адсорпције се сматра најчешће метод имобилизације у индустрији.

посебно начин

Научна литература описује преко 70 ензима добијених методом адсорпцију. Као носиоци обављених повољно, порозног стакла, различитих глине, полисахарида, алуминијум-оксид, синтетичких полимера, титанијума и других метала. У том случају, овај други се чешће користе. Ефикасност адсорпције лека на носач материјала одређен је према порозности и специфичне површине.

механизам дејства

Адсорпција ензима да нерастворљивих материјала је једноставна. То се постиже контактом са воденим раствором носача лека. То може потрајати статички или динамички начин. Раствор ензима се меша са свежим муља, на пример, титан хидроксид. Затим под благим условима, једињење се осуши. Активност ензима се задржава када таква имобилизација скоро 100%. Када ово достигне одређену концентрацију од 64 мг по граму носача.

негативни аспекти

Недостаци укључују ниску апсорбције снагу везивање ензима и носача. У процесу промена реакциони услови могу бити означени елементи губитак, контаминација производа, десорпција протеина. Да би се повећала снага подржава обавезујућих је измењен. Конкретно, материјали третирани са металним јонима, полимера и других хидрофобних једињења са полифункционални агентима. У неким случајевима, сама лек подлеже модификације. Али довољно често, ово доводи до смањења у оквиру своје делатности.

Укључивање у гелу

Ова опција је сасвим уобичајено због своје јединствености и једноставности. Ова метода је погодна не само за појединачне елементе, али и за мултиехнзимних комплексе. Укључивање у гелу може обављати на два начина. У првом случају, лек се комбинује са воденим раствором мономера, а затим извршите полимеризацију. То доводи до просторне структуре гела садржи молекуле ензима у ћелијама. У другом случају, лек се уводи у готове полимеру. Затим је претворена у гел стање.

Увођење провидних конструкција

Суштина ове методе састоји се у имобилизацију водени раствор одвојеног ензима са подлоге. Користи полу-мембрану. Пролази компоненте Мала молекулска тежина кофактора и супстрата и држи велике молекуле ензима.

Мицроенцапсулатион

Постоји неколико опција за увођење у провидном структуром. Најинтересантнији су протеина Мицроенцапсулатион и укључивање у липозомима. Прва опција је предложен у 1964. Т. Цханг. Она се састоји у томе се раствор ензима уводи у затворену капсулу чије зидови су од полупропустљиве полимера. Изглед површине мембране узрокована реакцијом једињења поликондензације. Један од њих се раствори у органском а други - у воденој фази. Као пример могу се поменути формирање микрокапсуле добијене поликондензацијом халида себациц киселина до-иоу (органска фаза) и 1,6-хексаметилендиамина (односно, водена фаза). Дебљина мембране се израчунава у процентима једне микрометара. Вредност капсуле - стотинама или десетинама микрометара.

Укључивање у липозоме

Овај метод имобилизације је у близини микроинкапсулације. Липозоми су приказани у ламеларних или сферним двослоја системима липида. Овај метод је први пут коришћен у 1970 Ф. За одвајање липосома из липидног раствора врши упаравање органског растварача. Преостали танак слој се диспергује у воденом раствору, где је ензим присутан. Током овог процеса, селф-склоп липида двослојне структура. . Веома популаран ове имобилисани ензими у медицини. То је због чињенице да је већина молекула локализованог у матрици липида биолошких мембрана. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Укључено у липозомима имобилисани ензими су важни истраживачким медицине материјалу, омогућавајући проучава и описују обрасцима животних процеса.

Формирање нових прикључака

Имобилизација формирањем нових ковалентне ланце и између изворних ензима сматра већина масовном производњом биокатализатори за индустријску употребу. За разлику од физичких начина ова опција даје неповратни и јаку везу молекула и материјала. Њено образовање је често праћена стабилизацију лека. Међутим, локација ензима у 1 минутес ковалентно везивање у односу на носач ствара одређене потешкоће у обављању каталитички процес. Молекул се одваја од материјала од уметак. Као што се често понашају поли- и дифункционалних агената. Они нарочито су хидразин цијанбромид, глутаралдехид диалгедрид, сулфурил хлорид итд. На пример, за добијање Галактосилтрансфераза ензим из медија и следећи редослед убачена _{-ЦХ2-НХ- (ЦХ2) 5} -ЦО-. У таквој ситуацији је присутан у структури инсерта, и молекулом носачем. Сви они су повезани ковалентне. Од суштинског значаја је потреба да се уведу функционалне групе у реакцији, није битан за каталитичке функцију елемента. Дакле, обично, гликопротеини везани за протеин носач није готова, и кроз угљенохидратне групе. Резултат је стабилнији и активни имобилисани ензими.

целлс

Горе описани поступци се сматрају универзалан за све типове биокатализатори. Ово укључује, између осталог, укључују ћелије, субћелијских структуре, имобилизацију који постаје недавно распрострањена. То је због следећег. Када имобилизација ћелија није потребно изоловати и пречистити припреме ензима за имплементацију кофакторе у реакцији. Као резултат тога, постаје могуће добити системе који обављају више корака процеса који се дешавају стално.

Коришћење имобилисаних ензима

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. У ветеринарској медицини, индустрији и другим индустријама су веома популарни препарати за домаћинство добијени од наведених метода. Осиромашени приступи працтице обезбеди решење за проблеме имплементације циљаном дистрибуцијом лекова у организму. Имобилисани ензими могу да се дугог дејства лекова са минималном токсичношћу и алергености. Сада научници решавају проблеме у вези са биоконверзије масе и енергије, користећи микробиолошке приступе. У међувремену, значајан допринос раду доношења технологије и немобилним ензима. изгледи за развој су довољно широка научници. Дакле, у будућности један од кључних улога у процесу контроле животне средине треба да припадају новим врстама анализа. Конкретно, питање Биолуминесцент и ензима имунотестом. Од посебног значаја су напредне приступи у обради лигноцелулозне сировина. Имобилисани ензими могу користити као појачала слабих сигнала. Активно место може бити под утицајем медија, који је под сонизацијом, механичким стресом или изложен фитохемикалије трансформација.