Imobilizuoti fermentai ir jų naudojimas

Iš imobilizuoti fermentų koncepcija kilo antrą pusmetį 20 amžiaus. Tuo tarpu, atgal į 1916, buvo nustatyta, kad adsorbuotas anglies sacharozės saugomi katalizinį aktyvumą. 1953 D. ir N. Shleyt Grubhofer atliko pirmąjį privalomą pepsinas, amilazės, The Karboksipeptidazės ir RNAse į netirpios vežėjas. Iš imobiiizuotų fermento koncepcija buvo legalizuotas 1971 Tai buvo pirmasis konferencija fermentų inžinerijos. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Šiuo metu iš imobiiizuotų fermento sąvoka plačiąja prasme, nei ji buvo 20-ajame amžiuje. Mes manome, kad šią kategoriją išsamiau.

apžvalga

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Ir mmobilizovannye fermentų - junginių, kurie yra dirbtinai, susijusius su Netirpaus nešikliu. Tuo pačiu metu jie išlaiko savo katalizatoriaus savybių. Šiuo metu šis procesas yra laikomas dviem aspektais - kaip apie dalinį ir visišką judėjimo laisvę baltymų molekulių apribojimų.

orumas

. Mokslininkai nustatė keletą imobilizuoti fermentų naudą. Veikiantis kaip katalizatorių nevienalytis, jie gali būti lengvai atskirtas nuo reakcijos terpėje. может быть многократным. Tyrimai nustatė, kad imobilizuoti fermentų naudojimas gali būti pakartotas. Atsižvelgiant į Bendrijos sudarytus proceso junginiai pakeisti jų savybes. Jie įgyja substratas specifiškumo, stabilumą. Tačiau jų veikla pradeda priklausyti nuo aplinkos sąlygų. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Imobilizuoti fermentai yra patvarus ir aukšto lygio stabilumą. Ji yra daugiau nei, pavyzdžiui, kad laisvo fermento tūkstančiais, dešimtis tūkstančių kartų. Visa tai užtikrina aukštą efektyvumą, konkurencingumą ir pelningumą technologija, kurioje yra imobilizuoti fermentų.

vežėjai

J .. Porath identifikuoti pagrindiniai savybės idealiai medžiagų turi būti naudojamas imobilizacijos. Vežėjai turi:

1. Netirpumą.
2. Aukštos biologinės ir cheminės stabilumas.
3. Talpa greito įjungimo. Vežėjai turi lengvai judėti į reaktyvių.
4. Didelis hidrofilinis.
5. Reikalaujama pralaidumas. Jos rodiklis turėtų būti vienodai priimtini fermentų ir kofermentų,, reakcijos produktų ir substratų.

Šiuo metu nėra medžiagos, kuri būtų visiškai atitiktų šiuos reikalavimus. Tačiau praktikoje, naudojamas vežėjų, kuriems tinka fermentų imobilizacijos tam tikros kategorijos į konkrečias aplinkybes.

klasifikacija

, разделяются на неорганические и органические. Priklausomai nuo jų medžiagos, bendravimo, su kuria junginiai yra konvertuojamas į imobilizuotų fermentų pobūdžio yra padalintas į neorganinių ir organinių. Jungiasi daugelio junginių yra vykdoma su polimerinių nešiklių. Šios organinės medžiagos skirstomos į dvi klases: natūralių ir sintetinių. Kiekvienoje iš jų, savo ruožtu, skirti grupes priklausomai nuo struktūros. Neorganinė laikmenos yra daugiausia atstovaujama stiklo medžiagų, keramikos, molio, silicio dioksido, grafito suodžių. Dirbant su medžiaga populiariausių sausų chemijos metodais. Imobilizuoti fermentai yra gaunamas danga plėvelės-nešiklio titano oksido, aliuminio oksido, cirkonio, hafnio arba perdirbant organinių polimerų. Svarbus privalumas medžiagų yra regeneracijos paprastumas.

baltymų laikmenos

Populiariausi lipidų, polisacharidų ir baltymų medžiagos. Tarp pastarųjų yra numatyti struktūrinius polimerus. Šie, pirmiausia yra kolageno, fibrino, keratiną, ir želatinos. Tokie baltymai yra plačiai paplitęs aplinkoje. Jie taip pat yra ir ekonomiškas. Be to, jie turi daug funkcinių grupių susiejimas. Baltymai skiriasi biologinio skilimo. . Tai leidžia jums išplėsti imobilizuoti fermentų medicinos naudojimą. Tuo tarpu, ji turi baltymų ir neigiamų savybių. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Į naudojant imobilizuoti fermentų baltymų vežėjų trūkumai yra aukštos imunogeniškumo praeities, taip pat galimybė įgyvendinti savo reakcijos tik tam tikrų grupių.

polisacharidai aminosaharidy

Šios medžiagos yra dažniausiai naudojamas chitino, dekstranas, celiuliozę, Agarozė ir jų darinių,. Į polisacharidų buvo atsparesni linijinių grandinių tinklinės struktūros epichlorohidrinas kryžminių reakcijų. Tinklo akių struktūra įvairių joninių grupių yra įvestas gana laisvai. Chitinas yra sukaupta dideliais kiekiais kaip atliekų produkto pramoninio perdirbimo krevetėmis ir krabų. Ši medžiaga skiriasi chemiškai atsparios ir turi gerai apibrėžtą porų struktūrą.

sintetinių polimerų

Ši grupė turi didelę įvairovę medžiagų ir prieinamumą. Ji apima polimerų remiantis akrilo rūgšties, stireno, polivinilo alkoholio, poliuretano ir poliamido polimerų. Dauguma jų turi skirtingą mechaninį stiprumą. konvertavimo metu jie teikia įvairaus akučių dydis per platų, įvairių funkcinių grupių įvedimą galimybę.

privalomi būdai

Šiuo metu yra du iš esmės skirtingi variantai imobilizacijos. Pirmasis yra junginiai, be kovalentinių jungčių su nešikliu. Šis metodas yra fizinis. Kitame įgyvendinimo variante apima kovalentinį ryšį su medžiaga atsiradimo. Tai cheminis metodas.

adsorbcija

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Su juo imobilizuota fermentų, gautų saugojimo vaisto, veikiančią nešiklio paviršiaus arba dėl dispersijos, hidrofobinių, elektrostatinių sąveikų ir vandenilio ryšių. Adsorbcija yra pirmasis būdas apriboti elementų mobilumą. Tačiau šiuo metu ši parinktis neprarado savo aktualumo. Be to, adsorbcija yra laikomas labiausiai paplitęs metodas imobilizacijos pramonėje.

ypač būdas

Mokslinėje literatūroje aprašoma daugiau nei 70 fermentų, gautų adsorbcijos metodą. Kaip darbus atliktus naudingai vežėjų, akyto stiklo, įvairių molio, polisacharidų, aliuminio oksido, sintetinių polimerų, titano ir kitų metalų. Šiuo atveju, pastarasis yra naudojamas dažniau. Adsorbcijos vaisto dėl nešiklio medžiaga veiksmingumas yra nustatomas pagal poringumo ir specifinį paviršiaus.

veikimo mechanizmas

Adsorbcija fermento netirpių medžiagų yra paprasta. Tai pasiekiama, išlaikant kontakte su vandeniniu tirpalu narkotikų nešikliu. Tai gali užtrukti statinį ar dinaminį kelią. Fermentas tirpalas yra maišomas su šviežiu dumblu, pavyzdžiui, titano hidroksido. Tada, švelniomis sąlygomis, junginys yra džiovinami. Fermentas veikla išlaikoma, kai tokia imobilizacijos yra beveik 100%. Kai šis pasiekia tam tikrą koncentraciją 64 mg viename grame nešiklio.

neigiami aspektai

Trūkumai apima mažą adsorbcijos koncentracija yra jungiančioji fermento ir nešikliu. Į kaitos procesą reakcijos sąlygos gali būti pažymėtas nuostolių elementai, tarša produktus, desorbcija iš baltymų. Norėdami padidinti privalomos atramų stiprumo buvo pakeistas. Konkrečiau, medžiagos apdorojimo metalo jonais, polimerų, ir kitų hidrofobiniais junginiais, kurių polifunkcinių agentų. Kai kuriais atvejais, pati narkotikų yra taikomos pakeitimo. Bet pakankamai dažnai, tai veda prie jos veiklos sumažėjimas.

Įtraukimas į gelio

Ši parinktis yra gana dažni, nes jos unikalumą ir paprastumo. Šis metodas yra tinka ne tik atskirų elementų, bet taip pat multiehnzimnyh kompleksų. Įtraukimas į gelio gali būti atliekamas dviem metodais. Pirmuoju atveju, vaistas yra sujungti su vandeniniu tirpalu monomero, ir tada atlikti polimerizaciją. Tai sąlygoja erdvinės struktūros gelio, kurių sudėtyje yra fermento molekules ląstelėse. Antruoju atveju, narkotikų yra įtrauktas į gatavo polimero. Tada jis buvo paversta gelio būklę.

Iš permatomų struktūrų įdiegimas

Šio metodo esmę sudaro imobilizuojant Atskirtas vandeninį tirpalą iš fermento substrato. Ji naudoja pusiau laidžios membranos-. Jis eina mažos molekulinės masės komponentus kofaktorių ir substratų ir turi didelius fermento molekules.

mikrokapsulių

Yra keletas variantų į permatomą struktūros įvedimas. Įdomiausia iš jų yra baltymų mikrokapsulių ir įtraukimas į liposomų. Pirmasis variantas buvo pasiūlytas 1964 T. Chang. Jis susideda tuo, kad fermentas tirpalas yra įvesta į uždarą kapsulės, kurio sienos yra pagamintas iš pusiau pralaidžia polimero. Membranos paviršiaus, kurį sukelia reakcija tarpfazinės polikondensacijos junginių išvaizdą. Vienas iš jų yra ištirpinamas organiniame, o kitas - vandeninėje fazėje. Kaip pavyzdys gali būti paminėti, kad mikrokapsulėje gauto kondensuojant sebaco rūgšties halogenidu į-tau (organinė fazė) ir 1,6-heksametilendiamino (atitinkamai, vandeninė fazė) išsidėstymą. Membranos storis yra apskaičiuojamas šimtosios mikrometrų. šimtų ar dešimčių mikrometrų - iš kapsulės vertė.

Įtraukimas į liposomų

Ši imobilizavimo metodas yra artimas mikrokapsuliacijos. Liposomos pateikiami lamelinės arba sferinės lipidų bisluoksnių sistemas. Šis metodas pirmą kartą buvo panaudotas 1970 F. atskyrimui iš liposomų lipidų tirpalo yra vykdoma organinio tirpiklio išgarinimą. Likusi plona plėvelė yra disperguotas vandeninio tirpalo, kuriame fermento yra. Šio proceso metu, savarankiškai surinkimas lipidų dvisluoksnės struktūros. . Gana populiarus šių imobilizuoti fermentai medicinoje. Tai yra dėl to, kad dauguma molekulių yra lokalizuota lipidų matricos biologinių membranų. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Įtraukti į liposomų imobilizuoti fermentai yra svarbi medicinos tyrimų medžiaga, todėl tyrimą ir aprašyti modelius gyvenimo procesus.

Naujų ryšio formavimas

Imobilizacijos formuojant naujų kovalentinę grandines ir tarp vietinių fermentų laikoma dauguma masinių gaminti biokatalizatoriams pramoniniam naudojimui. Skirtingai nuo fizinių būdais, ši parinktis suteikia negrįžtamą ir tvirtą ryšį molekulės ir medžiagos. Jos išsilavinimas dažnai lydi narkotikų stabilizavimo. Tačiau, fermento vietą ne 1-ąją kovalentine klijavimui, palyginti su nešikliu sukuria tam tikrų sunkumų atliekant katalizinį procesą. Molekulė yra atskirtas nuo medžiagą, iš jos intarpo. Kaip dažnai veikia polinesočiųjų ir difunkcinią agentus. Jie, visų pirma, yra hidrazino, Bromcianas, glutaraldehido dialgedrid, sulfonilchlorido kiekis ir pan. Pavyzdžiui, kylančių dėl galaktoziltransferazę fermentą iš žiniasklaidos ir tokią seką įterpiamas -CH ₂ -NH- _{(CH2) 5} -CO-. Tokioje situacijoje yra pateikti į intarpo struktūrą, ir nešiklio molekulės. Visi iš jų yra prijungtas kovalentinių jungčių. Nepaprastai svarbus yra poreikis pristatyti funkcines grupes reakcijoje, nėra būtinas katalizinio funkcija elemento. Taip, paprastai, glikoproteinai yra prisijungusios, siekiant baltymu-nešikliu yra ne daugiau kaip, ir per angliavandenių fragmente. Rezultatas yra daugiau stabilios ir aktyvios imobilizuoti fermentai.

ląstelės

Aukščiau aprašyti metodai yra laikomas universalus visiems biokatalizatoriams tipų. Tai apima, inter alia, apima ląsteles, Subląsteliniam struktūras, imobilizavimo kuris tampa neseniai plačiai paplitęs. Tai dėl šių. Kai imobilizacijos ląstelių yra nebūtina izoliuoti ir išgryninti fermentų preparatai įgyvendinti kofaktoriai į reakcijos. Kaip rezultatas, jis tampa įmanoma gauti sistemas, kad atlikti kelių žingsnių procesus, vykstančius nuolat.

Iš imobilizuoti fermentų naudojimas

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Veterinarijoje, pramonės ir kitų pramonės šakų yra gana populiarus Buitinė preparatai gaunami iš minėtų metodų. Išeikvoti praktikos metodai pateikti sprendimą į tikslinės pristatymo narkotikų organizme įgyvendinimo problemas. Imobilizuoti fermentai leidžiama gauti ilgo veikimo vaistus su minimaliomis toksiškumo ir alergeniškumą. Dabar mokslininkai išspręsti problemas, susijusias su biokonversijai masės ir energijos, naudojant mikrobiologinius metodus. Tuo tarpu reikšmingas indėlis į priėmimo technologijas ir imobilizuoti fermentų darbą. Plėtros perspektyvos yra pakankamai plati mokslininkai. Taigi, ateityje vienas iš pagrindinių vaidmenų teisę kontroliuoti aplinkai procesą turėtų priklausyti naujų tipų analizė. Visų pirma, iš Bioluminescent, ir klausimas imunofermentinį. Ypač svarbu yra pažangių metodų į lignoceliuliozės žaliavų perdirbimo. Imobilizuoti fermentai gali būti naudojamas kaip stiprintuvų silpnų signalų. Aktyvus svetainė gali būti pagal žiniasklaidos, kuri pagal ultragarsą, mechaninį stresą ar veikiami fitonutrinai transformacijų įtaka.