Geïmmobiliseer ensieme en hul gebruik

Die konsep van die geïmmobiliseer ensieme ontstaan tydens die tweede helfte van die 20ste eeu. Intussen het terug in 1916, is daar gevind dat geadsorbeer op koolstof sukrose behou katalitiese aktiwiteit. In 1953, D. en N. Shleyt Grubhofer uitgevoer word om die eerste bindende pepsien, amilase, die karboksipeptidase en RNase om 'n onoplosbare draer. Die konsep van die geïmmobiliseer ensiem gewettig in 1971. Dit was die eerste konferensie oor Ensiem Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Op die oomblik is, die konsep van die geïmmobiliseer ensiem in 'n wyer sin as wat dit was in die laat 20ste eeu. Ons is van mening hierdie kategorie in meer detail.

oorsig

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. En mmobilizovannye ensieme - verbindings wat kunsmatig gekoppel met die onoplosbare draer. Terselfdertyd behou hulle hul katalitiese eienskappe. Op die oomblik is hierdie proses beskou in twee aspekte - binne die beperkings van gedeeltelike en vol vryheid van beweging van proteïenmolekules.

waardigheid

. Wetenskaplikes het 'n paar voordele van geïmmobiliseer ensieme gevind. Optree as heterogene kataliste, kan hulle maklik geskei word van die reaksie medium. может быть многократным. Die studie het bevind dat die gebruik van geïmmobiliseer ensieme kan herhaal word. In die proses van bindende verbindings verander hul eiendomme. Hulle verkry die substraat spesifisiteit, stabiliteit. Maar hulle aktiwiteit begin afhang van omgewingstoestande. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Geïmmobiliseer ensieme is duursame en hoë mate van stabiliteit. Dit is meer as, byvoorbeeld, wat van die gratis ensiem in die duisende, tienduisende maal. Dit alles bied 'n hoë doeltreffendheid, mededingendheid en winsgewendheid van tegnologie, waarin daar is geïmmobiliseer ensieme.

draers

J .. Porath geïdentifiseer sleutel eienskappe van ideale materiaal wat gebruik gaan word vir immobilisasie. Die draers moet hê:

1. Onoplosbaarheid.
2. Hoë biologiese en chemiese stabiliteit.
3. Kapasiteit vir 'n vinnige aktivering. Die draers moet maklik in 'n reaktiewe spesies te beweeg.
4. Groot hidrofiliese.
5. Die vereiste deurlaatbaarheid. Sy aanwyser moet ewe aanvaarbaar vir ensieme en koënsieme, reaksieprodukte en substrate wees.

Op die oomblik is daar geen materiaal wat ten volle sal voldoen aan hierdie vereistes. Maar in die praktyk, gebruik draers wat geskik is vir die immobilisasie van ensieme in 'n sekere kategorie van spesifieke omstandighede.

klassifikasie

, разделяются на неорганические и органические. Afhangende van die aard van sy materiaal, in kommunikasie met wat die verbindings is omskep in geïmmobiliseer ensieme word verdeel in anorganiese en organiese. Binding van talle verbindings is met polimeriese draers gedra. Hierdie organiese materiaal word verdeel in twee klasse: natuurlike en sintetiese. In elkeen van hulle, op sy beurt, toe te ken groepe, afhangende van die struktuur. Anorganiese draers word hoofsaaklik verteenwoordig deur glas materiale, keramiek, klei, silika, grafiet koolstof swart. By die werk met materiale gewilde droë chemie metodes. Geïmmobiliseer ensieme word verkry deur coating 'n draer film van titanium oxide, alumina, sirkonium, hafnium of die verwerking van organiese polimere. 'N Belangrike voordeel van die materiaal is die gemak van die wedergeboorte.

proteïen draers

Die gewildste lipied, polisakkaried en proteïen materiaal. Onder laasgenoemde is om strukturele polimere voorsien. Hierdie hoofsaaklik insluit kollageen, fibrien, keratien, en gelatien. Soos proteïene is wydverspreid in die omgewing. Hulle is beskikbaar en ekonomies. Daarbenewens, hulle het 'n groot aantal van funksionele groepe vir 'n skakel. Proteïene verskil afbreekbaarheid. . Dit laat jou toe om die gebruik van geïmmobiliseer ensieme in die medisyne uit te brei. Intussen het dit proteïen en negatiewe eienskappe. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Die nadele van die gebruik van geïmmobiliseer ensieme om proteïen draers is die hoë immunogenisiteit van die verlede, sowel as die geleentheid om te implementeer in hul reaksie net sekere groepe.

polisakkariede aminosaharidy

Hierdie materiaal is mees dikwels gebruik chitien, dextran, sellulose, agarose en afgeleide daarvan. Om polisakkariede was meer bestand teen die reaksies van lineêre kettings kruisgebinde epichlorohidrien kruis. Die maas struktuur van verskillende ioniese groepe redelik vrylik ingevoer. Chitien is opgehoopte in groot hoeveelhede as 'n afvalproduk in industriële verwerking van garnale en krappe. Hierdie materiaal verskil chemies bestand en het 'n goed-gedefinieerde porie struktuur.

sintetiese polimere

Hierdie groep het 'n groot verskeidenheid van materiale en beskikbaarheid. Dit sluit polimere gebaseer op akriel suur, stireen, polivinielalkohol, polyurethane en polyamide polimere. Die meeste van hulle het verskillende meganiese sterkte. Tydens die omskakeling bied hulle die moontlikheid van verskillende poriegrootte oor 'n wye verskeidenheid, die bekendstelling van verskeie funksionele groepe.

bindende metodes

Tans is daar twee fundamenteel verskillende variante immobilisasie. Die eerste is die voorbereiding van verbindings sonder kovalente bindings met die draer. Hierdie metode is fisiese. Nog 'n verpersoonliking behels die voorkoms van kovalente binding met die materiaal. Hierdie chemiese metode.

adsorpsie

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Met dit geïmmobiliseer ensieme verkry deur die behoud van die dwelm op die draer oppervlak as gevolg van dispersie, hidrofobiese, elektrostatiese interaksies en waterstofbindings. Adsorpsie is die eerste manier van die beperking van die mobiliteit van elemente. Maar op die oomblik hierdie opsie het nie sy relevansie verloor. Daarbenewens is die adsorpsie beskou as die mees algemene metode van immobilisasie in die bedryf wees.

veral die manier

Die wetenskaplike literatuur beskryf meer as 70 ensieme afgelei adsorpsie metode. As draers voordelig uitgevoer, poreuse glas, verskillende klei, polisakkariede, alumina, sintetiese polimere, titaan en ander metale. In hierdie geval, is die laasgenoemde meer dikwels gebruik. Die doeltreffendheid van adsorpsie van die dwelm op die draer materiaal word bepaal deur die poreusheid en spesifieke oppervlak.

meganisme van aksie

Adsorpsie van ensiem om die onoplosbare materiaal is eenvoudig. Dit word bereik deur kontak met 'n waterige oplossing van die dwelm draer. Dit kan 'n statiese of dinamiese manier te neem. Die ensiem oplossing gemeng met die vars slyk, byvoorbeeld, titanium hidroksied. Dan, onder matige toestande, die mengsel is droog. Die ensiemaktiwiteit behou wanneer so 'n immobilisasie is byna 100%. Wanneer dit 'n spesifieke konsentrasie van 64 mg per gram van draer bereik.

negatiewe aspekte

Die nadele sluit in 'n lae adsorpsie krag van die binding van ensiem en draer. In die veranderingsproses kan reaksiekondisies gemerk verlies elemente, besoedeling van produkte, desorpsie van die proteïen. Om die sterkte van die binding ondersteun verhoog het al veranderde. Spesifiek, materiaal wat behandel is met metaalione, polimere, en ander hidrofobiese verbindings met polifunksionele agente. In sommige gevalle, is die dwelm self onderwerp aan verandering. Maar dikwels genoeg, dit lei tot 'n afname in sy aktiwiteite.

Insluiting in die gel

Hierdie opsie is redelik algemeen as gevolg van sy uniekheid en eenvoud. Hierdie metode is geskik nie net vir die individuele elemente, maar ook vir multiehnzimnyh komplekse. Insluiting in die gel kan uitgevoer word deur twee metodes. In die eerste geval, is die dwelm gekombineer met 'n waterige monomeer oplossing, en dan voer die polimerisasie. Dit lei tot die ruimtelike struktuur van die gel bevat die ensiem molekules in die selle. In die tweede geval, is die dwelm opgeneem in die finale polimeer. Dit is dan omskep in 'n gel staat.

Die bekendstelling van die deurskynende strukture

Die kern van hierdie metode bestaan in immobiliseer die vervreem waterige ensiem oplossing van die substraat. Dit maak gebruik van 'n semi-deurlaatbare membraan. Dit gaan 'n lae gewig komponente van kofaktore en substrate molekulêre en hou groot ensiem molekules.

microencapsulation

Daar is verskeie opsies vir die bekendstelling in die deurskynende struktuur. Die mees interessante van hierdie is proteïen microencapsulation en insluiting in liposomen. Die eerste opsie is in 1964 voorgestel deur T. Chang. Dit bestaan daarin dat die ensiem oplossing is opgeneem in 'n geslote kapsule waarvan die mure is gemaak van 'n semipermeable polimeer. Die voorkoms van die membraan oppervlak wat veroorsaak word deur reaksie van die verbindings van interfaciale poly. Een van hulle is opgelos in die organiese en die ander - in die waterige fase. As 'n voorbeeld kan genoem word die vorming van 'n microcapsule verkry deur poly van sebacic suur halied tot-jy (organiese fase) en 1,6-hexamethylenediamine (onderskeidelik, die waterige fase). Die dikte van die membraan word bereken in honderdstes van 'n mikrometer. Die waarde van die kapsules - honderde of tien mikrometer.

Insluiting in liposomen

Hierdie metode van immobilisasie is naby aan microencapsulation. Liposomen word in lamellair of sferiese lipied bilayers stelsels. Hierdie metode is die eerste keer gebruik in 1970 F. Vir skeiding van die liposome van die lipied oplossing gedra verdamp die organiese oplosmiddel. Die oorblywende dun film versprei in 'n waterige oplossing, waarin die ensiem teenwoordig is. Tydens hierdie proses, die self-vergadering van lipied Dubbellaagvesikal strukture. . Baie gewild hierdie geïmmobiliseer ensieme in medisyne. Dit is te wyte aan die feit dat die meeste van die molekules is gelokaliseer in die lipied matriks van biologiese membrane. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Ingesluit in liposomen geïmmobiliseer ensieme is belangrik in medisyne navorsingsmateriaal, sodat studie en beskryf patrone van lewe prosesse.

Die vorming van nuwe verbindings

Immobilisasie deur die vorming van nuwe kovalente kettings en tussen die inheemse ensieme word beskou as deur die meeste massa produksie biokataliste vir industriële gebruik. In teenstelling met fisiese maniere, hierdie opsie bied 'n onomkeerbaar en sterk band van die molekule en materiaal. Haar onderwys gaan dikwels gepaard met 'n stabilisering van die dwelm. Maar die plek van die ensiem by 1 minute kovalente binding met betrekking tot die draer skep sekere probleme in die uitvoering van die katalitiese proses. Molekule is geskei van die materiaal deur die insetsel. As dit tree dikwels poli- en difunksionele agente. Hulle, in die besonder, is hidrasien, Sianogeen bromide, glutaraldehyde dialgedrid, sulfuryl chloried en so aan. Byvoorbeeld, vir die afleiding van galactosyltransferase ensiem van die media en die volgende volgorde geplaas -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. In so 'n situasie is teenwoordig in die struktuur van die insetsel, en die draermolekuul. Almal van hulle is met mekaar verbind deur kovalente bindings. Van fundamentele belang is die behoefte om funksionele groepe in te voer in die reaksie, is nie 'n vereiste vir die katalitiese funksie van die element. So, gewoonlik, glikoproteïene is verbonde aan die draer proteïen is nog nie verby nie, en deur die koolhidrate moiety. Die resultaat is 'n meer stabiele en aktiewe geïmmobiliseer ensieme.

selle

Die hierbo beskryf metodes word beskou as universele vir alle vorme van biokataliste te wees. Dit sluit in, onder andere, insluit selle, subsellulêre strukture, immobilisasie wat onlangs wydverspreide word. Dit is te danke aan die volgende. Wanneer immobilisasie van selle is nie nodig om te isoleer en suiwer die ensiem voorbereidings te ko-faktore in die reaksie te implementeer. As gevolg hiervan, is dit moontlik om stelsels wat multi-stap prosesse wat voortdurend uit te voer te bekom.

Die gebruik van geïmmobiliseer ensieme

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. In veterinêre medisyne, nywerheid en ander nywerhede is baie gewild huishoudelike voorbereidings verkry deur die bogenoemde metodes. Uitgeput praktyk benaderings bied 'n oplossing vir die probleme van die implementering van die geteikende lewering van dwelms in die liggaam. Geïmmobiliseer ensieme word toegelaat om 'n langwerkende middels kry met 'n minimale toksisiteit en allergeen. Nou wetenskaplikes op te los die probleme wat verband hou met bioconversion van massa en energie, die gebruik van mikrobiologiese benaderings. Intussen het 'n betekenisvolle bydrae tot die werk van die maak van tegnologie en geïmmobiliseer ensieme. vooruitsigte ontwikkeling is breed genoeg wetenskaplikes. So, in die toekoms een van die belangrikste rolle in die proses van beheer oor die omgewing moet behoort aan die nuwe vorme van analise. In die besonder, die vraag van Bioluminescent, en ensiem immunoassay. Van besondere belang is die gevorderde benaderings in die verwerking van cellulose voerstowwe. Geïmmobiliseer ensieme kan gebruik word as versterkers van swak seine. Aktiewe setel mag wees onder die invloed van die media, wat onder sonication, meganiese spanning of blootgestel word aan fitochemikalieë transformasies.