Imobilizirane encime in njihova uporaba

Koncept imobiliziranih encimov je nastala v drugi polovici 20. stoletja. Medtem, nazaj v 1916, je bilo ugotovljeno, da adsorbira na ogljikovem saharoze ohranil katalitično aktivnost. Leta 1953, D. N. Shleyt Grubhofer izvedena prva vezavna pepsin, amilaze v karboksipeptidaza in RNaza na netopno nosilcem. Koncept imobiliziranega encima je bila legalizirana leta 1971. To je bila prva konferenca o encimov Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Trenutno pojem imobiliziran encim v širšem smislu, kot je bila v poznem 20. stoletju. Menimo, da to kategorijo podrobneje.

Pregled

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. In mmobilizovannye encimov - spojine, ki so umetno povezane z netopne nosilcem. Hkrati so ohranili katalitskih lastnosti. Trenutno se ta postopek šteje v dveh vidikov - v okviru omejitev delne in popolne svobode gibanja proteinskih molekul.

dostojanstvo

. Znanstveniki so ugotovili nekaj prednosti imobiliziranih encimov. Deluje kot heterogenih katalizatorjev, jih lahko zlahka ločimo iz reakcijskega medija. может быть многократным. Študije ugotovili, da lahko z uporabo imobilizirane encime lahko ponovi. V procesu vežoče spojine spremenijo svoje lastnosti. Ti pridobijo substrat specifičnost, stabilnost. Vendar pa je njihova dejavnost začne odvisna od okoljskih pogojev. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Imobiliziran encimi so trajna in visoka stopnja stabilnosti. To je več kot, na primer, da prostega encima v tisoč, deset tisoč krat. Vse to zagotavlja visoko učinkovitost, konkurenčnost in dobičkonosnost tehnologije, v katerem se je imobiliziran encimov.

prevozniki

J .. Porath identificirati ključne lastnosti idealnih materialov, ki se uporabljajo za imobilizacijo. Prevozniki morajo imeti:

1. Netopnost.
2. Visoko biološko in kemično stabilnost.
3. Zmogljivost za hitro aktiviranje. Prevozniki morajo brez težav premakniti v reaktivno vrsto.
4. Velika hidrofilna.
5. Zahtevana prepustnost. Njena kazalnik moral biti enako sprejemljiv za encimov in koencimov, reakcijskih produktov in substratov.

Trenutno ni material, ki bi v celoti v skladu s temi zahtevami. Vendar pa se v praksi uporabljajo prevozniki, ki so primerni za imobilizacijo encimov v določeni kategoriji posebnih okoliščinah.

razvrstitev

, разделяются на неорганические и органические. Odvisno od narave svojega materiala, v povezavi z, ki so spojine pretvorijo v imobilizirane encime so razdeljeni v anorganski in organski. Vezava mnogih spojin izvedemo s polimernimi nosilci. Te organske snovi so razdeljeni v dve skupini: naravni in sintetični. V vsakem od njih, v zameno, dodeli skupin glede na strukturo. Anorganski nosilci so večinoma predstavljajo steklenih materialov, keramike, gline, silicijev dioksid, grafit saje. Pri delu z materiali priljubljenih suhih kemijskih metodah. Imobilizirane encime dobimo z oblaganjem nosilnega filma titanovega oksida, aluminijevega oksida, cirkonija, hafnija in obdelavo organskih polimerov. Pomembna prednost materiala je enostavnost regeneracijo.

beljakovinski nosilci

Najbolj priljubljena lipidov, polisaharidi in proteini. Med njimi je zagotoviti strukturne polimere. To so predvsem kolagen, fibrin, keratin, in želatino. Takšni proteini so zelo razširjeni v okolju. So na voljo in gospodarno. Poleg tega imajo veliko število funkcionalnih skupin za povezovanje. Beljakovine razlikujejo biorazgradljivosti. . To vam omogoča, da razširijo uporabo so zbrana encimov v medicini. Medtem pa ima beljakovine in negativne lastnosti. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Slabosti z uporabo imobilizirane encime za beljakovinske prevoznike je visoka imunogenost preteklosti, kot tudi možnost izvajati njihovo reakcijo le nekatere skupine.

polisaharidi aminosaharidy

Ti materiali se najpogosteje uporablja hitin, dekstran, celulozo, Agarozo in njihove derivate. Za polisaharidi so bolj odporne na reakcije nerazvejanih premrežen epiklorohidrin navzkrižno. Mrežna struktura različnih ionskih skupin uvedemo povsem prosto. Hitina se nabrali v velikih količinah kot izdelek z odpadki v industrijski predelavi kozic in rakov. Ta material se razlikuje kemično odporen in ima dobro opredeljeno strukturi por.

sintetični polimeri

Ta skupina ima veliko raznolikost materialov in razpoložljivosti. Vključuje polimerov na osnovi akrilne kisline, stirena, polivinil alkohol, poliuretana in poliamidnih polimerov. Večina od njih ima drugačno mehansko trdnost. Pri pretvorbi nudijo možnost različnih velikosti por v širokem razponu, uvedbo različnih funkcionalnih skupin.

zavezujoče metode

Trenutno obstajata dve bistveno različni varianti imobilizacija. Prva je priprava spojin, brez kovalentne vezi z nosilcem. Ta metoda je fizično. Druga izvedba vključuje nastanek kovalentne vezi z materialom. Ta kemična metoda.

adsorpcija

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Z je imobiliziran encime, dobljene z ohranitvijo zdravila na nosilni površini zaradi disperzijskih, hidrofobnih, elektrostatične interakcije in vodikove vezi. Adsorpcija je prvi način omejevanja mobilnosti elementov. Vendar trenutno je ta možnost ni izgubila svoj pomen. Poleg tega je adsorpcija šteje, da je najpogostejši način imobilizacije v industriji.

predvsem način

Znanstvena literatura opisuje več kot 70 encimov, pridobljenih adsorpcije metoda. Kot nosilci opravljenih prednostno, porozno steklo, razne gline, polisaharidi, aluminijev oksid, sintetični polimeri, titana in drugih kovin. V tem primeru, se slednji uporabljajo pogosteje. Učinkovitost adsorpcije zdravila na nosilni material je določena z poroznosti in specifično površino.

Mehanizem delovanja

Adsorpcija encima za netopnih snovi je preprost. To se doseže z stiku z vodno raztopino nosilca drog. To lahko traja statično in dinamično pot. Raztopino encim se zmeša s svežim blata, na primer, titanov hidroksid. Nato pod milimi pogoji, je spojina posušimo. Encim dejavnost ostane, ko so kot imobilizacijo skoraj 100%. Ko se to doseže določeno koncentracijo 64 mg na gram nosilcem.

negativni vidiki

Slabosti vključujejo majhno adsorpcijsko trdnost vezi encima in nosilcem. V procesu sprememb reakcijski pogoji so lahko označene izgub elementi, kontaminaciji proizvodov, desorpcija proteina. Da bi povečali moč zavezujočih podpor je bil spremenjen. Natančneje, material obdelamo s kovinskimi ioni, polimerov in drugih hidrofobnih spojin z polifunkcionalnih sredstvi. V nekaterih primerih je zdravilo sama podvržena spremembi. Ampak dovolj pogosto, to vodi do zmanjšanja njenega delovanja.

Vključitev v gelu

Ta možnost je precej pogosta zaradi svoje edinstvenosti in preprostosti. Ta metoda je primerna ne samo za posamezne elemente, ampak tudi za multiehnzimnyh kompleksov. Vključitev v gelu se lahko opravi na dva načina. V prvem primeru je zdravilo v kombinaciji z vodno raztopino monomera, in nato izvedbo polimerizacije. To se kaže v prostorski strukturi gela vsebuje encim molekule v celicah. V drugem primeru je zdravilo uvedemo končnega polimera. To nato pretvori v stanje gel.

Uvedba prosojnih struktur

Bistvo te metode vključuje imobilizacijo ločeno vodno encimsko raztopino iz substrata. Uporablja polprepustna membrana. Poteka nizko komponente molekulsko maso od kofaktorjev in substratov ter ima velike encimskih molekul.

mikrokapsuliranje

Obstaja več možnosti za uvedbo v prosojni strukture. Najbolj zanimivo od teh so beljakovine mikrokapsuliranje in vključitev v liposome. Prva možnost je bila predlagana leta 1964 T. Chang. Sestoji s tem, da encimsko raztopino uvedemo v zaprto kapsulo katerega stene so iz polprepustne polimera. Videz površine membrane z reakcijo spojin s medploskovno polikondenzacijo povzročajo. Eden od njih raztopimo v organski in drugi - v vodni fazi. Kot primer lahko navedemo nastanek mikrokapsule dobljenih s polikondenzacijo sebacinsko halida kisline k-ti (Organsko fazo) in 1,6-heksametilendiamin (oziroma, vodno fazo). Debelina membrane se meri v stotinkah mikrometra. Vrednost kapsule - sto ali deset mikrometrov.

Vključitev v liposome

Ta metoda imobilizacije je blizu mikroinkapsulacije. Liposomi so predstavljeni v lamelnih ali sferične dvosloji sistemov lipidov. Ta metoda je bila prvič uporabljen v 1970 F. Za ločevanje liposomov iz lipidne raztopine poteka izhlapevanje organskega topila. Preostali tanek film dispergiramo v vodni raztopini, pri čemer je prisoten encim. V tem procesu, self-montaža lipidnega dvosloja struktur. . Precej priljubljena v teh imobiliziran encimi v medicini. To je posledica dejstva, da se večina molekul lokalizirana v lipidni matrici bioloških membran. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. V liposome imobilizirane encime so pomembne raziskave zdravilo materiala, ki omogoča študijo in opisati vzorce življenjskih procesov.

Oblikovanje novih povezav

Imobilizacija z oblikovanjem nove kovalentne verige in med avtohtonimi encimov je po mnenju večine množičnih biokatalizatrojev proizvaja za industrijsko uporabo. Za razliko od fizičnih načinov, ta možnost zagotavlja nepovratno in močno vez molekule in materiala. Njena izobrazba je pogosto spremlja stabilizacijo zdravila. Vendar pa je lokacija encima v 1 minuti kovalentno vezanje glede na nosilec ustvarja določene težave pri izvajanju postopka katalitične. Molekula je ločena od materiala, ki ga vložka. Kot je pogosto delujejo poli- in difunkcionalnih sredstva. So zlasti so hidrazin, cianogen bromid, glutaraldehid dialgedrid, sulfuril klorid in tako naprej. Na primer, za pridobivanje galaktoziltransferaze encima iz medijev in naslednje zaporedje vstavi _{-CH2-NH- (CH2) 5-CO-.} V takem primeru je prisoten v strukturi vložka, in nosilno molekulo. Vsi izmed njih so povezani z kovalentne vezi. Bistvenega pomena je, da je treba uvesti funkcionalne skupine v reakciji, ni bistvenega pomena za katalitično funkcijo elementa. Torej, ponavadi so glikoproteini pritrjena na nosilni protein še ni končana, in z delom ogljikovih hidratov. Rezultat je bolj stabilno in aktivnih imobilizirane encime.

celice

Opisanih metod se šteje, da je univerzalna za vse vrste biokatalizatrojev. Ti med drugim vključujejo celice, subceličnih strukture, imobilizacijo, ki postane v zadnjem času zelo razširjena. Razlog za to je v nadaljevanju. Ko imobilizacijo celic ni treba izolirati in očistiti priprave ACE izvajati kofaktorje pri reakciji. Kot rezultat, postane mogoče dobiti sisteme, ki opravljajo večstopenjski postopek, ki se pojavljajo stalno.

Uporaba imobiliziranih encimov

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. V veterinarski medicini, industriji in drugih industrijah so zelo priljubljena gospodinjski proizvodi, dobljeni z zgornjimi metodami. Osiromašenega pristopi praksi zagotoviti rešitev za probleme pri izvajanju ciljno dostavo zdravil v telesu. Imobiliziran encimi dovoljeno, da se dalj časa drog z minimalno toksičnosti in alergenosti. Zdaj znanstveniki rešiti probleme, povezane z biološko mase in energije, s pomočjo mikrobioloških pristopov. Medtem, pomemben prispevek k delu narediti tehnologijo in imobiliziranih encimov. Razvojne možnosti so dovolj široka znanstveniki. Torej, v prihodnje ena izmed ključnih vlog v procesu nadzora nad okoljem mora pripadati nove vrste analiz. Še posebej, vprašanje bioluminiscenčnimi in encimsko imunskim testom. Posebnega pomena so napredni pristopi v obdelavi lignoceluloznih surovin. Imobilizirane encime lahko uporabimo kot ojačevalniki šibkih signalov. Aktivna stran je lahko pod vplivom medijev, ki je v skladu z ultrazvokom, mehanskim obremenitvam ali izpostavljeni fitokemikalije transformacij.