Ακινητοποιημένα ένζυμα και η χρήση τους

Η έννοια των ακινητοποιημένων ενζύμων προέκυψαν κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού του 20ου αιώνα. Εν τω μεταξύ, πίσω στο 1916, διαπιστώθηκε ότι προσροφάται επί σακχαρόζης άνθρακα διατήρησε καταλυτική δραστικότητα. Το 1953, Δ και Ν Shleyt Grubhofer πραγματοποίησε την πεψίνη πρώτη δεσμευτική, αμυλάση, την καρβοξυπεπτιδάση και ΚΝάση σε έναν αδιάλυτο φορέα. Η έννοια του ακινητοποιημένου ενζύμου νομιμοποιήθηκε το 1971. Ήταν η πρώτη συνέδριο για Enzyme Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Προς το παρόν, η έννοια του ακινητοποιημένου ενζύμου σε μια ευρύτερη έννοια από ότι ήταν στα τέλη του 20ου αιώνα. Θεωρούμε αυτή την κατηγορία με περισσότερες λεπτομέρειες.

Επισκόπηση

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Και mmobilizovannye ένζυμα - ενώσεις οι οποίες είναι τεχνητά συνδέονται με τον αδιάλυτο φορέα. Την ίδια στιγμή διατηρούν καταλυτικές ιδιότητες τους. Επί του παρόντος, αυτή η διαδικασία θεωρείται σε δύο πτυχές - εντός των ορίων της μερικής και πλήρους ελεύθερης κυκλοφορίας των μορίων πρωτεΐνης.

αξιοπρέπεια

. Οι επιστήμονες έχουν βρει κάποια οφέλη των ακινητοποιημένων ενζύμων. Ενεργώντας ως ετερογενείς καταλύτες, μπορούν εύκολα να διαχωριστούν από το μέσο αντίδρασης. может быть многократным. Οι μελέτες διαπίστωσαν ότι η χρήση των ακινητοποιημένων ενζύμων μπορεί να επαναληφθεί. Κατά τη διαδικασία της δέσμευσης ενώσεων οι ιδιότητες μεταβάλλονται. Αποκτούν την εξειδίκευση υποστρώματος, σταθερότητα. Ωστόσο, η δραστηριότητα τους αρχίζει να εξαρτάται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Ακινητοποιημένα ένζυμα είναι ανθεκτικά και υψηλού βαθμού σταθερότητας. Είναι περισσότερο από ό, τι, για παράδειγμα, ότι το ελεύθερο ένζυμο σε χιλιάδες, δεκάδες χιλιάδες φορές. Όλα αυτά παρέχει υψηλή απόδοση, την ανταγωνιστικότητα και την κερδοφορία της τεχνολογίας, στην οποία υπάρχουν ακινητοποιημένα ένζυμα.

φορείς

J .. Porath προσδιορίζονται βασικές ιδιότητες του ιδανικού υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για την ακινητοποίηση. Οι φορείς πρέπει να διαθέτουν:

1. Αδιαλυτότητας.
2. Υψηλή βιολογική και χημική σταθερότητα.
3. Ικανότητα για την ταχεία ενεργοποίηση. Οι φορείς πρέπει να κινηθεί εύκολα σε ένα δραστικό είδος.
4. Μεγάλες υδρόφιλα.
5. Η απαιτούμενη διαπερατότητα. δείκτης του θα πρέπει να είναι εξίσου αποδεκτό για ένζυμα και συνένζυμα, προϊόντα αντίδρασης και τα υποστρώματα.

Επί του παρόντος, δεν υπάρχει υλικό που θα συμμορφώνονται πλήρως με αυτές τις απαιτήσεις. Ωστόσο, στην πράξη, χρησιμοποιούνται φορείς που είναι κατάλληλοι για την ακινητοποίηση ενζύμων σε ορισμένη κατηγορία ειδικών περιστάσεων.

ταξινόμηση

, разделяются на неорганические и органические. Ανάλογα με τη φύση του υλικού του, σε επικοινωνία με την οποία οι ενώσεις μετατρέπονται σε ακινητοποιημένα ένζυμα χωρίζονται σε ανόργανα και οργανικά. Η πρόσδεση των πολλών ενώσεων διεξάγεται με πολυμερικούς φορείς. Αυτά τα οργανικά υλικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: φυσικά και συνθετικά. Σε καθένα από αυτά, με τη σειρά του, κατανέμει ομάδες ανάλογα με τη δομή. Οι ανόργανοι φορείς αντιπροσωπεύεται κυρίως από γυάλινα υλικά, κεραμικά, πηλός, σίλικα, μαύρο γραφίτη άνθρακα. Κατά την εργασία με υλικά δημοφιλείς μεθόδους ξηρής χημείας. Τα ακινητοποιημένα ένζυμα λαμβάνονται με επικάλυψη ενός φιλμ-φορέα του οξειδίου του τιτανίου, αλουμίνα, ζιρκόνιο, άφνιο ή την επεξεργασία οργανικών πολυμερών. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των υλικών είναι η ευκολία της αναγέννησης.

μεταφορείς πρωτεΐνη

Τα πιο δημοφιλή λιπιδίων, πολυσακχαρίτη και πρωτεΐνης υλικά. Μεταξύ των τελευταίων είναι να παρέχει διαρθρωτική πολυμερή. Αυτά περιλαμβάνουν κυρίως κολλαγόνο, ινώδες, κεράτινη, και ζελατίνη. Τέτοιες πρωτεΐνες είναι ευρέως διαδεδομένες στο περιβάλλον. Είναι διαθέσιμες και οικονομικά. Επιπλέον, έχουν ένα μεγάλο αριθμό λειτουργικών ομάδων για τη σύνδεση. Πρωτεΐνες διαφέρουν βιοδιασπασιμότητας. . Αυτό σας επιτρέπει να επεκτείνει τη χρήση των ακινητοποιημένων ενζύμων στην ιατρική. Εν τω μεταξύ, έχει πρωτεΐνη και αρνητικές ιδιότητες. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Τα μειονεκτήματα της χρήσης ακινητοποιημένων ενζύμων σε πρωτεϊνικούς φορείς είναι η υψηλή ανοσογονικότητα του παρελθόντος, καθώς και η δυνατότητα να εφαρμόσει στο αντίδρασή τους μόνο σε ορισμένες ομάδες.

πολυσακχαρίτες aminosaharidy

Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται συχνότερα χιτίνη, δεξτράνη, κυτταρίνη, αγαρόζη και παράγωγά τους. Για πολυσακχαρίτες ήταν πιο ανθεκτικά με τις αντιδράσεις από γραμμικές αλυσίδες με σταυροειδείς δεσμούς επιχλωροϋδρίνη σταυρό. Η δομή πλέγματος των διαφόρων ιοντικών ομάδων εισάγονται αρκετά ελεύθερα. Η χιτίνη συσσωρεύεται σε μεγάλες ποσότητες σαν ένα άχρηστο προϊόν στην βιομηχανική επεξεργασία των γαρίδων και καβούρια. Αυτό το υλικό διαφέρει χημικώς ανθεκτικά και έχει μια καλά καθορισμένη δομή πόρου.

συνθετικά πολυμερή

Αυτή η ομάδα έχει μια μεγάλη ποικιλία των υλικών και τη διαθεσιμότητα. Περιλαμβάνει πολυμερή που βασίζονται σε ακρυλικό οξύ, στυρόλιο, πολυβινυλική αλκοόλη, πολυουρεθάνη και πολυαμίδιο πολυμερή. Οι περισσότεροι από αυτούς έχουν διαφορετική μηχανική αντοχή. Κατά τη διάρκεια της μετατροπής παρέχουν τη δυνατότητα μεταβολής του μεγέθους των πόρων σε μία ευρεία περιοχή, με την εισαγωγή διαφόρων λειτουργικών ομάδων.

δέσμευσης Μέθοδοι

Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο ριζικά διαφορετικές παραλλαγές ακινητοποίησης. Το πρώτο είναι η παρασκευή ενώσεων χωρίς ομοιοπολικούς δεσμούς με τον φορέα. Αυτή η μέθοδος είναι φυσική. Μία άλλη υλοποίηση περιλαμβάνει την εμφάνιση του ομοιοπολικού δεσμού με το υλικό. Αυτή η χημική μέθοδος.

προσρόφηση

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Με αυτό ακινητοποιημένα ένζυμα λαμβάνονται με κατακράτηση του φαρμάκου επί της επιφάνειας φορέως λόγω διασποράς, υδρόφοβες, ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις και δεσμούς υδρογόνου. Η προσρόφηση είναι ο πρώτος τρόπος περιορισμού της κινητικότητας των στοιχείων. Ωστόσο, προς το παρόν αυτή η επιλογή δεν έχει χάσει τη σημασία της. Επιπλέον, η προσρόφηση θεωρείται ότι είναι η πιο κοινή μέθοδος ακινητοποίησης στη βιομηχανία.

ιδιαίτερα ο τρόπος

Η επιστημονική βιβλιογραφία περιγράφει πάνω από 70 ένζυμα που προέρχονται μέθοδο προσρόφησης. Ως φορείς εκτελείται πλεονεκτικά, πορώδες γυαλί, διάφορα άργιλοι, πολυσακχαρίτες, αλουμίνα, συνθετικά πολυμερή, τιτάνιο και άλλα μέταλλα. Στην περίπτωση αυτή, η τελευταία χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Η αποτελεσματικότητα της προσρόφησης του φαρμάκου στο υλικό φορέα προσδιορίζεται από το πορώδες και την ειδική επιφάνεια.

μηχανισμός δράσης

Προσρόφηση ενζύμου προς τα αδιάλυτα υλικά είναι απλή. Αυτό επιτυγχάνεται με την επαφή με ένα υδατικό διάλυμα του φορέα φαρμάκου. Μπορεί να πάρει ένα στατικό ή δυναμικό τρόπο. Το διάλυμα ενζύμου αναμιγνύεται με το φρέσκο ιλύ, για παράδειγμα, το υδροξείδιο του τιτανίου. Στη συνέχεια, υπό ήπιες συνθήκες, η ένωση ξηραίνεται. Η δραστικότητα του ενζύμου διατηρείται όταν τέτοια ακινητοποίηση είναι σχεδόν 100%. Όταν αυτή φθάνει σε ένα ειδικό συγκέντρωση 64 mg ανά γραμμάριο φορέως.

αρνητικές πτυχές

Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν χαμηλή αντοχή προσρόφηση της πρόσδεσης του ενζύμου και του φορέα. Κατά τη διαδικασία αλλαγής συνθήκες αντίδρασης μπορεί να είναι αξιοσημείωτη στοιχεία απώλεια, η μόλυνση των προϊόντων, εκρόφηση της πρωτεΐνης. Για να αυξηθεί η αντοχή των στηριγμάτων δεσμευτικές έχει τροποποιηθεί. Συγκεκριμένα, τα υλικά σε επεξεργασία με μεταλλικά ιόντα, πολυμερή, και άλλες υδρόφοβες ενώσεις με πολλαπλές χαρακτηριστικές ομάδες παράγοντες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το ίδιο το φάρμακο υποβάλλεται σε τροποποίηση. Αλλά αρκετά συχνά, αυτό οδηγεί σε μείωση της δραστηριότητάς της.

Συμπερίληψη στη γέλη

Αυτή η επιλογή είναι αρκετά κοινό οφείλεται στην μοναδικότητα και την απλότητά του. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη όχι μόνο για τα μεμονωμένα στοιχεία, αλλά επίσης και για multiehnzimnyh σύμπλοκα. Συμπερίληψη στη γέλη μπορεί να διεξάγεται με δύο μεθόδους. Στην πρώτη περίπτωση, το φάρμακο συνδυάζεται με ένα υδατικό διάλυμα μονομερούς, και στη συνέχεια να εκτελέσει τον πολυμερισμό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την χωρική δομή της γέλης που περιέχει τα μόρια ενζύμου στα κύτταρα. Στη δεύτερη περίπτωση, το φάρμακο εισάγεται στο τελικό πολυμερές. Στη συνέχεια μετατράπηκε σε μια κατάσταση γέλης.

Η εισαγωγή των δομών ημιδιαφανές

Η ουσία αυτής της μεθόδου συνίσταται στην ακινητοποίηση η διαχωρισμένη υδατική διαλύματος ενζύμου από το υπόστρωμα. Χρησιμοποιεί ένα ημι-διαπερατή μεμβράνη. Περνά χαμηλού μοριακού βάρους συστατικά των συμπαράγοντες και υποστρωμάτων και συγκρατεί μεγάλα μόρια ενζύμου.

μικροενθυλάκωση

Υπάρχουν αρκετές επιλογές για την εισαγωγή στη διαφανή δομή. Το πιο ενδιαφέρον από αυτά είναι πρωτεΐνες μικροενθυλάκωση και ένταξη σε λιποσώματα. Η πρώτη επιλογή προτάθηκε το 1964 από τον T. Chang. Συνίσταται από το ότι το διάλυμα του ενζύμου εισάγεται σε ένα κλειστό κάψουλα των οποίων τα τοιχώματα είναι κατασκευασμένα από ένα ημιπερατό πολυμερές. Η εμφάνιση της επιφάνειας της μεμβράνης που προκαλείται από αντίδραση των ενώσεων του διεπιφανειακή πολυσυμπύκνωση. Ένας από αυτούς είναι διαλυμένο στην οργανική και από την άλλη - στην υδατική φάση. Σαν ένα παράδειγμα μπορεί να αναφερθεί ο σχηματισμός ενός μικροκάψουλας που λαμβάνεται με πολυσυμπύκνωση αλογονιδίου σεβακικού οξέος σε-σας (οργανική φάση) και 1,6-εξαμεθυλενοδιαμίνη (αντίστοιχα, η υδατική φάση). Το πάχος της μεμβράνης υπολογίζεται σε εκατοστά ενός μικρομέτρου. Η αξία των καψουλών - εκατοντάδες ή δεκάδες μικρόμετρα.

Συμπερίληψη σε λιποσώματα

Αυτή η μέθοδος ακινητοποίησης είναι κοντά σε μικροενθυλάκωση. Τα λιποσώματα παρουσιάζονται σε ελασματοειδείς ή σφαιρικό συστήματα λιπιδικών διστιβάδων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1970 F. Για το διαχωρισμό των λιποσωμάτων από το διάλυμα λιπιδίων μεταφέρεται εξάτμιση του οργανικού διαλύτη. Το υπόλοιπο λεπτή μεμβράνη διασπείρεται σε ένα υδατικό διάλυμα, όπου το ένζυμο είναι παρόν. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η αυτο-συναρμολόγηση των λιπιδίων δομές διπλής στιβάδας. . Αρκετά δημοφιλής αυτές τις ακινητοποιημένα ένζυμα στην ιατρική. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πλειονότητα των μορίων εντοπίζεται στη λιπιδική μήτρα των βιολογικών μεμβρανών. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Περιλαμβάνεται σε λιποσώματα ακινητοποιημένα ένζυμα είναι σημαντικά για την ιατρική έρευνα υλικού, επιτρέποντας τη μελέτη και τα φαινόμενα των διεργασιών της ζωής.

Ο σχηματισμός νέων συνδέσεων

Ακινητοποίηση με σχηματισμό νέων ομοιοπολικό αλυσίδες και μεταξύ των φυσικών ενζύμων θεωρείται από τους περισσότερους μάζα βιοκαταλύτες παράγουν για βιομηχανική χρήση. Σε αντίθεση με φυσικό τρόπο, η επιλογή αυτή παρέχει μια μη αναστρέψιμη και ισχυρό δεσμό του μορίου και του υλικού. εκπαίδευση της συχνά συνοδεύεται από μια σταθεροποίηση του φαρμάκου. Ωστόσο, η θέση του ενζύμου στο 1 λεπτό ομοιοπολική σύνδεση σε σχέση με τον φορέα δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες κατά την εκτέλεση της καταλυτικής διαδικασίας. Μόριο διαχωρίζεται από το υλικό από το ένθετο. Όπως συχνά δρουν πολυακόρεστα και δύο χαρακτηριστικές ομάδες παραγόντων. Μπορούν, ιδίως, είναι υδραζίνη, βρωμοκυάνιο, γλουταραλδεύδη dialgedrid, σουλφουρυλοχλωρίδιο και ούτω καθεξής. Για παράδειγμα, για την εξαγωγή του ενζύμου γαλακτοζυλοτρανσφεράση από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης και την ακόλουθη αλληλουχία εισάγεται -CH _{2-ΝΗ- (CH2) 5-CO-.} Σε μια τέτοια κατάσταση είναι παρούσα στη δομή του ενθέτου, και το μόριο φορέα. Όλοι τους είναι συνδεδεμένα με ομοιοπολικούς δεσμούς. Θεμελιώδους σημασίας είναι η ανάγκη εισαγωγής λειτουργικών ομάδων στην αντίδραση, δεν είναι απαραίτητη για την καταλυτική λειτουργία του στοιχείου. Έτσι, συνήθως, οι γλυκοπρωτεΐνες συνδέονται με την πρωτεΐνη φορέα δεν είναι πάνω, και μέσα από την μερίδα υδατάνθρακα. Το αποτέλεσμα είναι μια πιο σταθερή και ενεργό ακινητοποιημένων ενζύμων.

κύτταρα

Οι μέθοδοι που περιγράφονται παραπάνω θεωρούνται ότι είναι καθολική για όλους τους τύπους των βιοκαταλυτών. Αυτές περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, περιλαμβάνουν κύτταρα, υποκυτταρικές δομές, ακινητοποίηση η οποία γίνεται πρόσφατα ευρέως διαδεδομένη. Αυτό οφείλεται στο εξής. Όταν ακινητοποίηση των κυττάρων δεν είναι απαραίτητη η απομόνωση και καθαρισμό των παρασκευασμάτων ενζύμων για την εφαρμογή συμπαράγοντες στην αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, καθίσταται δυνατόν να ληφθούν συστήματα που εκτελούν διαδικασίες πολλαπλών βημάτων που συμβαίνουν συνεχώς.

Η χρήση των ακινητοποιημένων ενζύμων

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Στην κτηνιατρική, τη βιομηχανία και άλλες βιομηχανίες είναι αρκετά δημοφιλής οικιακής παρασκευής λαμβάνονται με τις ανωτέρω μεθόδους. Το απεμπλουτισμένο προσεγγίσεις πρακτική δώσει λύση στα προβλήματα της εφαρμογής της στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων στο σώμα. Τα ακινητοποιημένα ένζυμα αφήνονται να πάρετε ένα μακράς δράσης φάρμακα με ελάχιστη τοξικότητα και αλλεργιογονικότητα. Τώρα οι επιστήμονες λύσει τα προβλήματα που σχετίζονται με βιομετατροπή της μάζας και της ενέργειας, χρησιμοποιώντας μικροβιολογικές προσεγγίσεις. Εν τω μεταξύ, μια σημαντική συμβολή στο έργο της λήψης τεχνολογίας και ακινητοποιημένα ένζυμα. Ανάπτυξη προοπτικές είναι αρκετά ευρύ επιστήμονες. Έτσι, στο μέλλον έναν από τους βασικούς ρόλους στη διαδικασία του ελέγχου του περιβάλλοντος θα πρέπει να ανήκουν στους νέους τύπους ανάλυσης. Ειδικότερα, το ζήτημα της βιοφωταύγειας, και ενζυμική ανοσοδοκιμασία. Ιδιαίτερη σημασία έχουν οι προηγμένες προσεγγίσεις στην επεξεργασία των λιγνοκυτταρινικών πρώτων υλών. Ακινητοποιημένα ένζυμα μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτές της ασθενών σημάτων. Ενεργό κέντρο μπορεί να είναι κάτω από την επιρροή των μέσων ενημέρωσης, το οποίο βρίσκεται υπό επεξεργασία με υπερήχους, μηχανική καταπόνηση ή εκτίθενται σε φυτοχημικά μετασχηματισμούς.