Იმობილიზაცია ფერმენტების და მათი გამოყენება

კონცეფცია იმობილიზაცია ფერმენტების გაჩნდა დროს მეორე ნახევარში მე -20 საუკუნის. იმავდროულად, უკან 1916 წელს, აღმოჩნდა, რომ აბსორბირებულია ნახშირბადის საქაროზა შეინარჩუნა კატალიზური აქტივობა. 1953 წელს დ და N. Shleyt Grubhofer განახორციელა პირველი სავალდებულო pepsin, ამილაზას, რომ კარბოქსიპეპტიდაზა და RNase მიეკუთვნებიან უხსნად გადამზიდავი. კონცეფცია იმობილიზაცია ფერმენტის დაკანონდა 1971 წელს ეს იყო პირველი კონფერენცია ფერმენტი საინჟინრო. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. დღეისათვის, კონცეფცია იმობილიზაცია ფერმენტის უფრო ფართო გაგებით, ვიდრე ეს იყო მე -20 საუკუნის. ჩვენ მიგვაჩნია, რომ ამ კატეგორიაში უფრო დეტალურად.

მიმოხილვა

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. და mmobilizovannye ფერმენტები - ნაერთები, რომლებიც ხელოვნურად უკავშირდება უხსნად გადამზიდავი. ამავე დროს, ისინი ინარჩუნებენ კატალიზური თვისებები. ამჟამად, ეს პროცესი განიხილება ორი ასპექტი - ფარგლებში შეზღუდვები ნაწილობრივი და სრული გადაადგილების თავისუფლება ცილის მოლეკულა.

ღირსება

. მეცნიერებმა დაადგინეს რამდენიმე სარგებელი იმობილიზაცია ფერმენტები. მოქმედებს როგორც ჰეტეროგენული კატალიზატორები, ისინი ადვილად გამოეყო რეაქცია საშუალო. может быть многократным. კვლევების თანახმად, გამოყენების იმობილიზაცია ფერმენტების შეიძლება განმეორდეს. პროცესში სავალდებულო ნაერთების შეცვალოს მათი თვისებები. მათ შეიძინონ სუბსტრატის სპეციფიკა, სტაბილურობა. თუმცა, მათი საქმიანობის იწყება დამოკიდებული გარემო პირობები. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. იმობილიზაცია ფერმენტების გამძლე და მაღალი ხარისხი სტაბილურობა. ეს უფრო მეტია, ვიდრე, მაგალითად, რომ უფასო ფერმენტის ათასობით, ათიათასობით ჯერ. ყველა ამ უზრუნველყოფს მაღალი ეფექტურობა, კონკურენტუნარიანობის და მომგებიანობის ტექნოლოგია, რომელშიც არსებობს იმობილიზაცია ფერმენტები.

მატარებლები

J .. Porath განსაზღვრული გასაღები თვისებები იდეალური მასალა უნდა იქნეს გამოყენებული იმობილიზაცია. მატარებლები უნდა ჰქონდეს:

1. Insolubility.
2. მაღალი ბიოლოგიური და ქიმიურ სტაბილურობას.
3. მოცულობა სწრაფი გააქტიურებას. მატარებლები უნდა გადავიდეს ადვილად რეაქტიული სახეობა.
4. დიდი ჰიდროფილური.
5. საჭირო გამტარიანობა. მისი მაჩვენებელი უნდა იყოს თანაბრად მისაღებია ფერმენტების და coenzymes, რეაქცია პროდუქცია და substrates.

ამჟამად, არ არსებობს მასალა, რომელიც სრულად შეესაბამება ამ მოთხოვნებს. თუმცა, პრაქტიკაში, გამოიყენება მატარებლები, რომლებიც განკუთვნილია იმობილიზაცია ფერმენტების გარკვეული კატეგორიის კონკრეტულ ვითარებაში.

კლასიფიკაცია

, разделяются на неорганические и органические. დამოკიდებულია ბუნების მატერიალური, კომუნიკაცია, რომელიც ნაერთების გარდაიქმნება იმობილიზაცია ფერმენტების იყოფა არაორგანული და ორგანული. აკინძვა ბევრ ნაერთების ხორციელდება პოლიმერული მატარებლები. ეს ორგანული მასალები იყოფა ორ კლასად: ბუნებრივი და ხელოვნური. თითოეული მათგანი, თავის მხრივ, გამოყოფს ჯგუფების დამოკიდებულია სტრუქტურა. არაორგანული მატარებლების ძირითადად წარმოდგენილია მინის მასალა, კერამიკის, თიხის, სილიციუმის, გრაფიტის ნახშირბადის შავი. როდესაც ვმუშაობთ მასალები პოპულარული მშრალი ქიმიის მეთოდები. იმობილიზაცია ფერმენტების მიერ მოპოვებული საფარი გადამზიდავი ფილმი ტიტანის ოქსიდი, ალუმინის, ცირკონიუმი, hafnium და დამუშავების ორგანული პოლიმერები. მნიშვნელოვანი უპირატესობა მასალების მარტივად რეგენერაციას.

ცილის მატარებლები

ყველაზე პოპულარული ლიპიდების, პოლისაქარიდებს და ცილის მასალები. მათ შორის უკანასკნელი უზრუნველყოს სტრუქტურული პოლიმერები. ეს, უპირველეს ყოვლისა, მოიცავს კოლაგენის, ფიბრინული, კერატინით და ჟელატინი. ასეთი ცილები გავრცელებული გარემოში. ისინი ხელმისაწვდომია და ეკონომიური. გარდა ამისა, მათ აქვთ დიდი რაოდენობით ფუნქციური ჯგუფების აკავშირებს. ცილების განსხვავდება ბიოდეგრადირებადობა. . ეს საშუალებას გაძლევთ ვრცელდება გამოყენების იმობილიზაცია ფერმენტების მედიცინაში. იმავდროულად, მას აქვს ცილის და უარყოფითი თვისებები. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. ნაკლოვანებები გამოყენების იმობილიზაცია ფერმენტების ცილის მატარებლების არის მაღალი იმუნოგენურობის წარსულის, ისევე, როგორც საშუალება, განახორციელოს მათი რეაქცია მხოლოდ გარკვეული ჯგუფები.

polysaccharides aminosaharidy

ეს მასალები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება chitin, დექსტრანის, ცელულოზა, agarose და დერივატები. იმისათვის, პოლისაქარიდებს იყო უფრო მდგრადია რეაქცია ხაზოვანი ჯაჭვების crosslinked epichlorohydrin ჯვარი. რომ mesh სტრუქტურა სხვადასხვა იონური ჯგუფები ეცნობიან საკმაოდ თავისუფლად. Chitin გროვდება დიდი რაოდენობით, როგორც ნარჩენების სამრეწველო დამუშავების მიდიები და Crabs. ეს მასალა განსხვავდება ქიმიური რეზისტენტული და აქვს კარგად განსაზღვრული ფორე სტრუქტურა.

სინთეზური პოლიმერები

ამ ჯგუფს დიდი მრავალფეროვნებით მასალები და ხელმისაწვდომობა. იგი მოიცავს პოლიმერები საფუძველზე აკრილის მჟავას, styrene, პოლივინილის სპირტი, პოლიურეთანი და polyamide პოლიმერები. მათი უმრავლესობა სხვადასხვა მექანიკური ძალა. კონვერტაციის დროს ისინი უზრუნველყოფს შესაძლებლობა სხვადასხვა ფორე ზომა მეტი ფართო სპექტრი, დანერგვა სხვადასხვა ფუნქციონალური ჯგუფები.

სავალდებულო მეთოდები

ამჟამად, არსებობს ორი ძირეულად განსხვავებული ვარიანტი იმობილიზაცია. პირველი მომზადება ნაერთების გარეშე კოვალენტური ბმები გადამზიდავი. ეს მეთოდი ფიზიკური. კიდევ ერთი განსახიერება მოიცავს კლების კოვალენტური ბმა მასალა. ეს ქიმიური მეთოდი.

ადსორბციული

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. მასთან ერთად იმობილიზაცია ფერმენტების მიერ მოპოვებული შეკავება ნარკოტიკების გადამზიდავი ზედაპირზე გამო დისპერსიული, hydrophobic, ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების და წყალბადური ბმებით. ადსორბციული არის პირველი გზა შეზღუდვის მობილობის ელემენტებს. თუმცა, ამჟამად ეს ვარიანტი არ კარგავს. უფრო მეტიც, ადსორბციული ითვლება ყველაზე გავრცელებული მეთოდი იმობილიზაცია ინდუსტრიაში.

განსაკუთრებით გზა

სამეცნიერო ლიტერატურაში აღწერილია 70-ზე მეტი ფერმენტების მომდინარეობს ადსორბციული მეთოდით. როგორც მატარებლების შესრულებული უპირატესად, ფოროვანი მინის, სხვადასხვა თიხები, პოლისაქარიდებს, ალუმინის, სინთეზური პოლიმერები, ტიტანის და სხვა ლითონები. ამ შემთხვევაში, ამ უკანასკნელის გამოიყენება უფრო ხშირად. ეფექტურობა ადსორბციული ნარკოტიკების გადამზიდავი მასალა განისაზღვრება ფორიანობის და კონკრეტული ზედაპირზე.

მოქმედების მექანიზმი

ადსორბცია ფერმენტის უხსნად მასალები მარტივია. ეს მიიღწევა კონტაქტი წყალხსნარში ნარკოტიკების გადამზიდავი. მას შეუძლია მიიღოს სტატიკური და დინამიური გზა. ფერმენტის გამოსავალი შერეული ახალი ნარჩენების, მაგალითად, ტიტანის ჰიდროქსიდი. ამის შემდეგ, ზომიერი პირობებში, რთული ხმელი. ფერმენტის აქტივობის შეინარჩუნა, როცა ასეთი იმობილიზაცია თითქმის 100%. როდესაც ეს აღწევს კონკრეტულ კონცენტრაცია 64 მგ თითო გრამი გადამზიდავი.

ნეგატიური ასპექტები

ნაკლოვანებები მოიცავს დაბალი ადსორბციული ძალა სავალდებულო ფერმენტის და გადამზიდავი. ცვლილება პროცესი რეაქციის პირობებში შეიძლება იყოს აღნიშნული დაკარგვა ელემენტები, დაბინძურების პროდუქტები, desorption ცილის. გაზრდის ძალა სავალდებულო მხარს უჭერს შეცვლილია. კერძოდ, მასალები მკურნალობას რკინის იონების, პოლიმერები, და სხვა hydrophobic ნაერთების პოლიფუნქციური აგენტები. ზოგიერთ შემთხვევაში, პრეპარატის თავად ექვემდებარებიან მოდიფიკაცია. მაგრამ ხშირად საკმარისი, ეს იწვევს თავის საქმიანობაში.

ჩართვა ლარი

ეს ვარიანტი საკმაოდ გავრცელებული გამო უნიკალურობა და სიმარტივე. ეს მეთოდი განკუთვნილია არა მხოლოდ ცალკეული ელემენტების, არამედ multiehnzimnyh კომპლექსები. ჩართვა ლარი შეიძლება განხორციელდეს ორი მეთოდები. პირველ შემთხვევაში, პრეპარატი ერთად წყლის მონომერის გადაწყვეტა, და შემდეგ შეასრულოს ფორმა. ეს შედეგები სივრცითი სტრუქტურა ლარი შემცველი ფერმენტის მოლეკულების საკნებში. მეორე შემთხვევაში, პრეპარატი შემოტანილი მზა პოლიმერული. მას შემდეგ გარდაიქმნება ლარი სახელმწიფო.

დანერგვა translucent სტრუქტურები

არსი ამ მეთოდით შედგება immobilizing გამოცალკევებული წყლის ფერმენტის გამოსავალი სუბსტრატს. იგი იყენებს ნახევრად გამტარი მემბრანა. გადის დაბალმოლეკულური კომპონენტი cofactors და substrates და ფლობს დიდი ფერმენტის მოლეკულების.

microencapsulation

არსებობს რამდენიმე ვარიანტი დანერგვა translucent სტრუქტურა. ყველაზე საინტერესო ამ ცილის microencapsulation და ჩართვის liposomes. პირველი ვარიანტი შემოთავაზებული იყო 1964 თ Chang. იგი მოიცავს, რომ ფერმენტის გამოსავალი არის შემოტანილი დახურულ კაფსულა, რომლის კედლები მზადდება semipermeable პოლიმერული. გამოჩენა გარსის ზედაპირზე გამოწვეული რეაქცია ნაერთების interfacial პოლიკონდენსაციით. ერთ-ერთი მათგანი იხსნება ორგანული და მეორე - წყლის ფაზაში. როგორც მაგალითად შეიძლება აღნიშნული ფორმირების მიკროკაფსულა მიღებული პოლიკონდენსაციით of სებაცინის მჟავებთან halide to-თქვენ (ორგანული ფაზა) და 1,6-hexamethylenediamine (შესაბამისად, წყლის ფაზაში). სისქე გარსის გათვლილი hundredths ერთი მკმ. ღირებულება კაფსულა - ასობით და ათობით მიკრომეტრი.

ჩართვა liposomes

ეს მეთოდი იმობილიზაცია ახლოს microencapsulation. Liposomes წარმოდგენილი ფირფიტოვანი ან სფერული ლიპიდური bilayers სისტემები. ეს მეთოდი პირველად გამოყენებულ იქნა 1970 წელს F. იყიდება გამოყოფის liposomes საწყისი ლიპიდური გადაწყვეტა ხორციელდება აორთქლება ორგანული გამხსნელი. დარჩენილი წვრილი ფილმი დაარბია წყალხსნარში, სადაც ფერმენტის იმყოფება. ამ პროცესში, თვითმმართველობის ასამბლეის ლიპიდური bilayer სტრუქტურებში. . საკმაოდ პოპულარულია ამ იმობილიზაცია ფერმენტების მედიცინაში. ეს არის იმის გამო, რომ ყველაზე მოლეკულების ლოკალიზებულია ლიპიდური matrix ბიოლოგიური მემბრანის. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. მოყვება liposomes იმობილიზაცია ფერმენტების მნიშვნელოვანი მედიცინაში კვლევის მასალა, რომელიც საშუალებას შესწავლა და აღწერს ცხოვრების წესს პროცესებში.

ფორმირების ახალი კავშირები

იმობილიზაცია მიერ ფორმირების new covalent ჯაჭვები და შორის შექმნილი ფერმენტების ითვლება ყველაზე მასობრივი მწარმოებელ Biocatalysts სამრეწველო გამოყენება. განსხვავებით ფიზიკური თვალსაზრისით, ეს ვარიანტი უზრუნველყოფს შეუქცევადი და ძლიერი ბონდის მოლეკულა და მასალა. მისი განათლების ხშირად თან ახლავს სტაბილიზაციის ნარკოტიკების. თუმცა, მდებარეობა ფერმენტს 1 წუთის covalent შემაკავშირებელ ნათესავი გადამზიდავი ქმნის გარკვეულ სირთულეებს ასრულებენ კატალიზური პროცესში. Molecule გამოყოფილია მასალის ჩანართით. როგორც ხშირად იმოქმედოს poly- და difunctional აგენტები. ისინი, კერძოდ, ჰიდრაზინი, cyanogen ბრომიდი, გლუტარალდეჰიდი dialgedrid, sulfuryl ქლორიდი და ასე შემდეგ. მაგალითად, გამომდინარე galactosyltransferase ფერმენტის მედია და შემდეგი თანმიმდევრობით ჩასმული -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. ასეთ ვითარებაში იმყოფება სტრუქტურა ჩასმა და გადამზიდავი მოლეკულა. ყველა მათგანი დაკავშირებულია კოვალენტური ბმები. ფუნდამენტური მნიშვნელობის არის საჭიროება დანერგვა ფუნქციური ჯგუფების რეაქცია, არ არის აუცილებელი, რომ კატალიზური ფუნქცია ელემენტს. ასე რომ, როგორც წესი, glycoproteins ერთვის გადამზიდავი ცილის არ დასრულებულა, და ნახშირწყლების moiety. შედეგი არის უფრო სტაბილური და აქტიური იმობილიზაცია ფერმენტები.

საკნები

მეთოდები ზემოთ აღწერილი ითვლება უნივერსალური ყველა სახის Biocatalysts. ესენია, inter alia, მოიცავს საკნები, სუბუჯრედოვანი ნაწილაკების სტრუქტურები, იმობილიზაცია, რომელიც ხდება ცოტა ხნის წინ გავრცელებული. ეს არის იმის გამო, რომ შემდეგ. როდესაც იმობილიზაცია საკნები არ არის საჭირო იზოლირებას და ასუფთავებს ფერმენტის პრეპარატები განახორციელოს cofactors რეაქცია. შედეგად, შესაძლებელი გახდება მიიღოს სისტემები, რომელიც ასრულებს მრავალ ნაბიჯი პროცესების მუდმივად.

გამოყენება იმობილიზაცია ფერმენტების

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. ვეტერინარიის, მრეწველობის და სხვა საწარმოების საკმაოდ პოპულარულია საყოფაცხოვრებო პრეპარატები მიღებული აღნიშნული მეთოდები. გამოიფიტა პრაქტიკა მიდგომები უზრუნველყოს გამოსავალი პრობლემების განხორციელების მიზნობრივი მიწოდება ნარკოტიკების ორგანიზმში. იმობილიზაცია ფერმენტების შეუძლია მიიღოს ხანგრძლივი მოქმედების პრეპარატების მინიმალური ტოქსიკურობა და allergenicity. ახლა მეცნიერები პრობლემების გადაჭრა დაკავშირებულია bioconversion მასობრივი და ენერგიის გამოყენებით მიკრობიოლოგიური მიდგომები. იმავდროულად, მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა მუშაობაში მიღების ტექნოლოგია და იმობილიზაცია ფერმენტები. განვითარების პერსპექტივები ფართო საკმარისი მეცნიერები. ასე რომ, მომავალში ერთ-ერთი მთავარი როლი ამ პროცესში კონტროლი გარემოს უნდა ეკუთვნოდეს ახალი ტიპის ანალიზი. კერძოდ, კითხვაზე bioluminescent და იმუნოფერმენტული. განსაკუთრებული მნიშვნელობის მოწინავე მიდგომები დამუშავება lignocellulosic feedstocks. იმობილიზაცია ფერმენტების შეიძლება იქნას გამოყენებული როგორც გამაძლიერებლები სუსტი სიგნალები. Active საიტზე შეიძლება ზემოქმედების ქვეშ მედია, რომელსაც sonication, მექანიკური სტრესი ან ექვემდებარება phytochemicals გარდაქმნის.