Imobilizirani enzimi i njihova primjena

Koncept imobiliziranih enzima nastao u drugoj polovici 20. stoljeća. U međuvremenu, u 1916, utvrđeno je da se apsorbira iz ugljika saharoze zadržana katalitičku aktivnost. 1953, D. i N. Shleyt Grubhofer izvedenog prvog vezanja pepsin, amilaze, i karboksipeptidaze i RNA-ze na netopivi nosač. Koncept imobilizirani enzim je legalizirana u 1971. To je bio prvi konferencija o enzima inženjerstva. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Trenutno, koncept imobilizirani enzim u širem smislu nego što je bila u kasnom 20. stoljeću. Smatramo ovu kategoriju u više detalja.

pregled

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. I mmobilizovannye enzima - spojevi koji su povezani s umjetno netopljivi nosačem. U isto vrijeme zadržavaju katalitička svojstva. Trenutno, ovaj proces je uzeti u obzir dva aspekta - u granicama djelomične i potpune slobode kretanja molekula proteina.

dostojanstvo

. Znanstvenici su otkrili neke prednosti imobilizirane enzima. Djeluje kao heterogenim katalizatorima, što se lako može odvojiti od reakcijskog medija. может быть многократным. Studije su otkrili da je korištenje imobilizirane enzima može se ponoviti. U procesu vezanja spojeva mijenjaju svojstva. Stječu Specifičnost supstrata, stabilnost. Međutim, njihova aktivnost počinje ovisiti o vremenskim uvjetima. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Imobilizirani enzimi su izdržljivi i visok stupanj stabilnosti. To je više nego, na primjer, da od slobodnog enzima u tisućama, desecima tisuća puta. Sve to osigurava visoku učinkovitost, konkurentnost i profitabilnost tehnologije, u kojima se nalazi u voznom enzime.

nositelji

J .. Porath identificirati ključne osobine idealnog materijala koji će se koristiti za imobilizaciju. Nosači moraju imati:

1. Neotopljivost.
2. Visoka biološka i kemijska stabilnost.
3. Kapacitet za brzu aktivaciju. Nosači moraju kretati lako u reaktivan.
4. Veliki hidrofilne.
5. Potrebna propusnost. Njegova pokazatelj bi trebao biti jednako prihvatljivo za enzima i koenzima, reakcije proizvoda i supstrata.

Trenutno ne postoji materijal koji bi u potpunosti u skladu s tim zahtjevima. Međutim, u praksi se koristi prijevoznicima koji su prikladni za imobilizaciju enzima u određenoj kategoriji specifičnih okolnosti.

klasifikacija

, разделяются на неорганические и органические. Ovisno o prirodi njegovog materijala, u komunikaciji s kojima spojevi se prevesti u imobiliziranih enzima su podijeljeni u anorganski i organski. Vezanje mnogih spojeva se provodi s polimernim nosačima. Ovi organski materijali su podijeljeni u dvije skupine: prirodni i sintetički. U svakoj od njih, pak, izdvojiti skupine ovisno o strukturi. Anorganski nosači uglavnom predstavljeni staklo materijala, keramike, gline, silicij-dioksid, grafita čađi. Prilikom rada s materijalima popularnim suhim kemijskim postupcima. Imobilizirani enzimi su dobiveni oblaganjem foliju titan oksida, aluminij, cirkonij, ili hafnija obrade organske polimere. Bitna prednost materijala je jednostavnost regeneracije.

nosači proteina

Najpopularniji lipida, polisaharida i proteina materijala. Među njima je osigurati strukturnih polimera. To prije svega uključuje kolagen, fibrin, keratin, i želatinu. Takvi proteini su široko rasprostranjeni u okolišu. Oni su dostupni i ekonomičan. Osim toga, oni imaju veliki broj funkcionalnih skupina za povezivanje. Proteini se razlikuju biorazgradivost. . To vam omogućuje da proširi korištenje imobilizirane enzima u medicini. U međuvremenu, on 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 imobilizirani enzimi sa proteinskim nosačima je visoka imunogenosti prošlosti, kao i prilika da se provede u svojoj reakciji samo određenih skupina.

polisaharidi aminosaharidy

Ovi materijali se najčešće koriste hitin, dekstran, celulozu, agaroze i njihovi derivati. S polisaharidima su otpornija na reakcije linearnih lanaca umreženi epiklorohidrin unakrsno. Sitasti Struktura različitih ionskih skupina uvode se poprilično slobodno. Hitin se akumulira u velikim količinama kao produkt otpada u industrijskoj preradi škampi i rakova. Ovaj materijal razlikuje kemijski otporna i ima dobro definiranu strukturu pora.

sintetski polimeri

Ova grupa ima veliku raznolikost materijala i dostupnosti. To uključuje polimere na osnovi akrilatne kiseline, stiren, polivinil alkohol, poliuretana i poliamidna polimera. Većina od njih imaju različite mehaničke čvrstoće. Tijekom pretvorbe oni pružaju mogućnost različitih veličina pora u širokom rasponu, uvođenje različitih funkcionalnih skupina.

Metode za vezanje

Trenutno, postoje dva fundamentalno različita varijante imobilizacije. Prvi je proizvodnja spojeva bez kovalentne veze s nosačem. Ova metoda je fizički. Slijedeća varijanta uključuje pojavu kovalentne veze s materijalom. Ta kemijska metoda.

adsorpcija

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. S je imobilizirani enzimi dobiveni zadržavanje lijeka na površini nosača zbog disperzije, hidrofobne, elektrostatske interakcije i vodikove veze. Adsorpcija je prvi put ograničava pokretljivost elemenata. Međutim, trenutno ova opcija nije izgubila svoju relevantnost. Štoviše, adsorpciju se smatra najčešći postupak imobilizacije u industriji.

posebno način

Znanstvena literatura opisuje preko 70 enzimima dobivenim metodom adsorpcije. Kao nosačima, povoljno izvode poroznom staklu, razne gline, polisaharidi, aluminij, titan, sintetski polimeri i drugih metala. U tom slučaju, potonji se koristi češće. Učinkovitost adsorpcije lijeka na noseći materijal, određuje poroznosti i specifične površine.

Mehanizam djelovanja

Adsorpcija enzima na netopljive tvari je jednostavan. To se postiže kontakt s vodenom otopinom nosača lijeka. To može potrajati statički ili dinamički način. Otopina enzima se miješa sa svježim mulja, na primjer, titan hidroksida. Zatim, pod blagim uvjetima, spoj se osuši. Aktivnost enzima, a kada kao imobilizacija su gotovo 100%. Kada ovaj dosegne određenu koncentraciju od 64 mg po gramu nosača.

negativni aspekti

Nedostaci su niske adsorpcijske snage vezanja enzima i nosač. U procesu promjena uvjeti reakcije mogu biti značajan gubitak elementi, kontaminacija proizvoda, desorpcija proteina. Kako bi se povećala čvrstoću vezanja oslonaca je izmijenjen. Naime, materijal pomiješa s metalnim ionima, polimere, i druge hidrofobne spojeve s polifunkcionalnim sredstva. U nekim slučajevima, sam lijek je podvrgnut modifikaciji. No, dovoljno često, to dovodi do smanjenja njegove aktivnosti.

Uključivanje u gelu

Ova opcija je vrlo čest zbog svoje jedinstvenosti i jednostavnosti. Ova metoda je pogodna ne samo za pojedine elemente, ali i za multiehnzimnyh kompleksa. Uključivanje u gelu može se provesti na dva načina. U prvom slučaju, droga se pomiješa s vodenom otopinom monomera, a zatim izvršiti polimerizaciju. Ovo rezultira u prostornu strukturu gela koji sadrži molekule enzima u stanicama. U drugom slučaju, droga se uvodi u gotovoj polimera. On je tada bio pretvoren u stanju gela.

Uvođenje prozirnih objekata

Suština ovog postupka sastoji se u imobiliziranjem odvojena otopina enzima sa podloge. On koristi polupropusnu membranu. Prolazi komponente niske molekulske mase od kofaktora i podloge i ima velike molekule enzima.

mikrokapsuliranja

Postoji nekoliko opcija za uvođenje u prozirnom strukture. Najzanimljiviji od njih su proteini mikrokapsuliranja i uključivanje u liposome. Prva opcija je predložio 1964. T. Chang. Sastoji se u tome što otopina enzima uvodi u čahure čiji zidovi izrađeni od polupropusne polimera. Pojava površini membrane uzrokovane reakcijom spojeva interfacijalne polikondenzacije. Jedan od njih se otopi u organska i druga - u vodenoj fazi. Kao primjer može se spomenuti tvorbu mikrokapsula dobiven polikondenzacijom sebainska halida kiseline na sebi (-Organska faza) i 1,6-heksametilendiamin (odnosno, vodena faza). Debljina membrane se izračunava stotinki mikrometra. Vrijednost kapsule - stotine ili nekoliko desetaka mikrometara.

Uključivanje u liposome

Ovaj postupak imobilizacije je u neposrednoj blizini mikrokapsuliranjc. Liposomi su prikazani u lamelni ili sferni dvoslojni lipidi sustava. Ova metoda prvo korišten 1970. F. Za odvajanje liposoma od lipidne otopine provodi isparavanjem organskog otapala. Preostali tanki film se dispergira u vodenoj otopini, naznačen time što je enzim prisutan. Tijekom tog procesa, self-montaže lipidnih dvosloja struktura. . Vrlo popularan ovih imobilizirani enzimi u medicini. To je zbog činjenice da je većina molekula je lokaliziran u lipidni matriks bioloških membrana. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Uključeno u liposome imobilizirani enzimi su važni u medicini za istraživanje materijala, čime studiju i opisati obrasce životnih procesa.

Formiranje novih veza

Imobilizacija oblikovanjem novih kovalentne lanci i između nativnih enzimima smatra većina masa proizvodnju biokatalizatora za industrijsku upotrebu. Za razliku od fizičkih načine, ova opcija omogućuje nepovratne i jaka veza molekule i materijala. Njezino obrazovanje je često popraćena stabilizacije lijeka. Međutim, mjesto enzima u 1 min kovalentnu vezu u odnosu na nosač stvara određene poteškoće u obavljanju katalitičku proces. Molekula je odvojen od materijala umetka. Kao što se često djeluju poli- i dvostrukom funkcijom, agente. Su, posebno, hidrazin, cijanogen bromid, glutaraldehid dialgedrid, sulfuril klorid, itd. Na primjer, za izvođenje galactosyltransferase enzim iz medija, a slijedeća sekvenca umetnuta _{CH2-NH- (CH2) 5-CO-.} U takvoj situaciji, prisutna u strukturi umetka i molekule nosača. Svi oni su povezani kovalentnim vezama. Od temeljne važnosti je potrebno uvesti funkcionalne skupine u reakciji, nije bitan za katalitičku funkciju elementa. Tako, uobičajeno, glikoproteini su vezani na proteinski nosač nije gotova, te kroz ugljikohidratnog dijela. Rezultat je stabilniji i aktivni enzimi imobilizirani.

stanice

Gore opisanih metoda se smatra da su univerzalni za sve vrste biokatalizatora. To uključuje, između ostalog, uključuju stanice, subćelijski strukture, imobilizaciju koji postaje nedavno široko rasprostranjena. To je zbog sljedećeg. Kada imobilizacija stanica nije potrebno izolirati i pročiste enzimskih pripravaka za primjenu na kofaktore reakcije. Kao rezultat toga, postaje moguće dobiti sustave koje obavljaju multi-korak procesa koji se zbivaju neprekidno.

Upotreba imobiliziranih enzima

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. U veterinarskoj medicini, industriji i drugim industrijama su prilično popularni kućanstva pripreme dobivene gore navedenim metodama. Iscrpljena pristupi praksi pružiti rješenje za probleme provedbe ciljanu isporuku lijekova u tijelu. Imobilizirani enzimi mogu dobiti dugo-djelujući lijekovi s minimalnom toksičnosti i alergenost. Sada znanstvenici riješiti probleme povezane s biološkom pretvorbom mase i energije, pomoću mikrobioloških pristupe. U međuvremenu, značajan doprinos radu izradu tehnologije i imobilizirana enzime. Razvojni izgledi su dovoljno široke znanstvenici. Dakle, u budućnosti jedan od ključnih uloga u procesu kontrole nad okoliša trebaju pripadati nove vrste analize. Konkretno, pitanje bioluminiscentnih i imuno testom. Od posebne važnosti su napredne pristupe u obradi lignoceluloznih sirovina. Imobilizirani enzimi se mogu koristiti kao pojačala slabih signala. Aktivno mjesto može biti pod utjecajem medija, koji je pod ultrazvukom, mehaničko naprezanje ili izložen fitokemikalija transformacija.