Immobilized enzymes եւ դրանց օգտագործման

Հայեցակարգը, որ immobilized enzymes վեր կացաւ երկրորդ կեսին 20-րդ դարում. Մինչդեռ, դեռ 1916 թ., Այն էր, որ ներծծված է ածխածնի sucrose պահպանվում կատալիտիկ ակտիվությունը. 1953 թ., Դ. Եւ Ն. Shleyt Grubhofer իրականացվում է առաջին անգամ պարտադիր Pepsin, amylase, որ carboxypeptidase եւ RNase է անլուծելի կրիչի. Հայեցակարգը immobilized ֆերմենտի օրինականացվել է 1971 թվականին: Այն առաջին համաժողովը վրա ֆերմենտի ճարտարագիտության. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Ներկայումս, հայեցակարգը immobilized ֆերմենտի ավելի լայն իմաստով, քան դա եղել է վերջին 20-րդ դարում: Մենք համարում այս կատեգորիա ավելի մանրամասն.

overview

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Եւ mmobilizovannye ֆերմենտներ - միացություններ, որոնք արհեստականորեն հետ կապված է չլուծվող կրիչի. Միեւնույն ժամանակ, նրանք պահպանում են իրենց կատալիտիկ հատկությունները: Ներկայում, այդ գործընթացը համարվում է երկու առումներով սահմանափակումների շրջանակներում մասնակի եւ լրիվ ազատ տեղաշարժվելու սպիտակուցային մոլեկուլների.

արժանապատվություն

. Գիտնականները գտել որոշ օգուտները immobilized enzymes. Գործելով որպես տարասեռ կատալիզատորների, նրանք կարող են հեշտությամբ առանձնացվել արձագանքման միջին. может быть многократным. Որ ուսումնասիրությունները պարզել են, որ օգտագործումը immobilized enzymes կարող է կրկնվել: Այդ գործընթացում պարտադիր միացություններ փոխել իրենց հատկությունները: Նրանք ձեռք են substrate կոնկրետություն, կայունությունը: Սակայն, նրանց գործունեությունը սկսում է կախված բնապահպանական պայմաններում. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Immobilized enzymes են երկարակյաց եւ բարձր աստիճանը կայունության: Դա ավելին է, քան, օրինակ, այն, որ ազատ enzyme է հազարավոր, տասնյակ հազարավոր անգամ. Այս ամենը ապահովում է բարձր արդյունավետություն, շահութաբերությունը եւ մրցունակությունը տեխնոլոգիայի մասին, որում առկա են immobilized enzymes.

կրիչները

J .. Porath նույնացնել հիմնական հատկությունները իդեալական նյութերի պետք է օգտագործվի համար immobilization. Կրողները պետք է ունենա:

1. Insolubility:
2. Բարձր կենսաբանական եւ քիմիական կայունության.
3. Կարողությունը արագ ակտիվացման: Կրողները պետք է տեղափոխել հեշտությամբ ռեակտիվ տեսակների.
4. Խոշոր hydrophilic.
5. Պահանջվող permeability. Նրա ցուցանիշը պետք է լինի հավասարապես ընդունելի են enzymes եւ կոֆերմենտներից, արձագանքման ապրանքների եւ substrates.

Ներկայում, նյութ չկա, որ լիովին համապատասխանեն այդ պահանջներին: Սակայն, գործնականում, օգտագործվում կրիչների, որոնք հարմար են immobilization ֆերմենտների որոշակի կատեգորիայի կոնկրետ հանգամանքների:

դասակարգումը

, разделяются на неорганические и органические. Կախված բնույթից իր նյութական, կապի հետ, որի միացությունները վերածվում են immobilized enzymes բաժանվում են անօրգանական եւ օրգանական. Binding բազմաթիվ միացությունների իրականացվում պոլիմերային կրիչների. Այս օրգանական նյութերը բաժանվում են երկու դասերի: բնական եւ սինթետիկ. Իսկ նրանցից յուրաքանչյուրը, իր հերթին, հատկացնել խմբերը կախված կառուցվածքի: Անօրգանական կրողներն են հիմնականում ներկայացված են ապակե նյութեր, կերամիկա, կավի, silica, գրաֆիտի ածխածնի սեւ. Երբ աշխատում նյութերի հայտնի չոր քիմիայի մեթոդների. Immobilized enzymes, որոնք ձեռք են ծածկույթների է կապի ֆիլմը են տիտանի օքսիդ, կավահող, ցիրկոնիումի, hafnium կամ մշակման օրգանական պոլիմերներ. Կարեւոր առավելությունն այն նյութերի Մարտինիկա վերածնում:

Սպիտակուցներ կրիչները

Ամենատարածված lipid, պոլոսախարիդ եւ սպիտակուցային նյութեր. Վերջիններիս թվում է ապահովել կառուցվածքային պոլմերներից: Դրանք հիմնականում ներառում են collagen, fibrin, keratin, եւ դոնդող. Նման սպիտակուցներ տարածված են շրջակա միջավայրին: Դրանք հասանելի են եւ տնտեսական: Ի լրումն, նրանք ունեն մեծ թվով ֆունկցիոնալ խմբերի համար կապող. Սպիտակուցներ տարբերվում biodegradability: . Սա թույլ է տալիս ընդլայնել օգտագործումը immobilized ֆերմենտների բժշկության. Մինչդեռ, այն ունի սպիտակուցը եւ բացասական հատկությունները. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Այն թերությունները, օգտագործելով immobilized enzymes է սպիտակուցային կրիչների բարձր immunogenicity է անցյալում, ինչպես նաեւ հնարավորություն է իրականացնել իրենց ռեակցիայի միակ որոշակի խմբերի:

polysaccharides aminosaharidy

Այդ նյութերը հաճախ օգտագործվում chitin, dextran, բջջանյութ, agarose եւ դրա ածանցյալների. Է բազմաշաքարների էին ավելի դիմացկուն է ռեակցիաների գծային շղթաներով կարված EPICHLOROHYDRIN խաչաձեւ: The ԱՐՏ կառուցվածքը տարբեր իոնային խմբերի են ներկայացվել բավական ազատ. Chitin կուտակվում են մեծ քանակությամբ որպես թափոնների արտադրանքի արդյունաբերական մշակման ծովախեցգետնով եւ crabs. Այս նյութը տարբերվում քիմիապես կայուն է եւ ունի լավ սահմանված անցք կառուցվածքը:

սինթետիկ պոլիմերներ

Այս խումբը ունի մեծ բազմազանություն նյութերի եւ առկայության. Այն իր մեջ ներառում է պոլիմերներ հիման վրա ակրիլ թթու, Ստիրոլի, polyvinyl ալկոհոլի, պոլիուրեթանային եւ պոլիամիդային պոլիմերների. Նրանց մեծ մասը ունեն տարբեր մեխանիկական ուժ. Ժամանակ դարձի նրանք տրամադրել հնարավորությունը տարբեր անցք չափը ավելի լայն տիրույթում, ներդրման տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերի.

պարտադիր մեթոդներ

Ներկայումս կան երկու արմատապես տարբեր տարբերակներ են հանել. Առաջինն այն է, որ պատրաստման միացությունների առանց covalent պարտատոմսերի կրիչի. Այս մեթոդը ֆիզիկական: Մեկ այլ մարմնավորում ներառում է եղելության covalent պարտատոմսի հետ նյութական. Այս քիմիական մեթոդը:

adsorption

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Դրա հետ immobilized enzymes ստացված պահելու դեղամիջոցի վրա օպերատորը մակերեսի պատճառով ցրվածություն, hydrophobic, էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունների եւ ջրածնային պարտատոմսերի. Adsorption է առաջին ճանապարհը սահմանափակելու շարժունակության տարրերի. Սակայն, ներկայումս այդ տարբերակը չի կորցրել իր արդիականությունը: Ընդ որում, adsorption համարվում է առավել տարածված մեթոդը immobilization է արդյունաբերության.

հատկապես ճանապարհը

Որ գիտական գրականությունը նկարագրում է ավելի քան 70 enzymes ստացված adsorption մեթոդը: Քանի որ կրիչների կատարված շահեկանորեն, ծակոտկեն ապակի, տարբեր clays, բազմաշաքարների, կավահող, սինթետիկ պոլիմերների, titanium եւ այլ մետաղների. Այս դեպքում, վերջինս օգտագործվում են ավելի հաճախ: Արդյունավետությունը adsorption դեղամիջոցի վրա օպերատորը նյութի որոշվում է ծակոտկենություն եւ կոնկրետ մակերեսին.

մեխանիզմը գործողության

Ադսորբցիան ֆերմենտի է անլուծելի նյութերի պարզ է. Այն հասել է շփման հետ ջրային լուծույթում թմրանյութերի կրիչի. Դա կարող է տեւել մի ստատիկ կամ դինամիկ ճանապարհը. Ֆերմենտը լուծումը, որը խառնվում է թարմ նստվածքի, օրինակ, տիտանի հիդրօքսիդ: Ապա, համաձայն մեղմ պայմաններում, բարդ է չորացրած. Ֆերմենտը ակտիվությունը պահպանվում է, երբ, օրինակ հանել են գրեթե 100%: Երբ այս հասնում է կոնկրետ կոնցենտրացիան 64 մգ մեկ գրամ կրիչի.

բացասական ասպեկտները

Թերությունները ներառում են ցածր adsorption ուժը պարտադիր ֆերմենտի եւ կրիչի. Ի փոփոխության գործընթացում ռեակցիայի պայմանները կարող են նշվել կորուստ տարրեր, աղտոտումը ապրանքների, desorption սպիտակուցային. Բարձրացնել ուժը պարտադիր աջակցում է փոփոխվել: Մասնավորապես, նյութերը բուժվել է մետաղական իոնների, պոլիմերների, եւ այլ hydrophobic միացությունների հետ polyfunctional գործակալների: Որոշ դեպքերում, թմրամիջոցների ինքն է ենթարկվում փոփոխության. Բայց բավական հաճախ, դա տանում է դեպի նվազում իր գործունեության մեջ:

Ընդգրկումը գել

Այս տարբերակը բավականին տարածված շնորհիվ իր յուրօրինակությամբ եւ պարզության. Այս մեթոդը հարմար է ոչ միայն առանձին տարրերի, այլ նաեւ multiehnzimnyh համալիրների. Ընդգրկումը գել կարող է իրականացվել երկու եղանակով: Առաջին դեպքում, դեղը, որը զուգորդվում է նստվածքային monomer լուծման, եւ ապա կատարում polymerization: Սա հանգեցնում է տարածական կառուցվածքի գել պարունակող Ֆերմենտային մոլեկուլները բջիջների. Երկրորդ դեպքում, դեղը, որը ներկայացրել է պատրաստի պոլիմերի: Այն էր, ապա վերածվում է գել պետություն:

Ներդրումը է կիսաթափանցիկ կառույցների

Էությունը այս մեթոդի բաղկացած է immobilizing անջատված նստվածքային enzyme լուծում է substrate. Այն օգտագործում է կիսամյակային permeable թաղանթ. Այն անցնում է ցածր մոլեկուլյար քաշով բաղադրիչները, cofactors եւ substrates եւ ունի մեծ Ֆերմենտային մոլեկուլները:

microencapsulation

Կան մի քանի տարբերակներ ներդրման կիսաթափանցիկ կառուցվածքում: Առավել հետաքրքիր սրանք սպիտակուցը microencapsulation եւ ներգրավումը liposomes. Առաջին տարբերակը առաջարկվել է 1964 թ., Ըստ Տ Chang: Այն բաղկացած է, որ ֆերմենտը լուծումը, որը ներկայացրել է փակ պարկուճ, որի պատերը պատրաստվում են semipermeable պոլիմերի. Հայտնվելը մեմբրանի մակերեսի հետեւանքով առաջացած արձագանքից միացությունների interfacial polycondensation: Նրանցից մեկը, որը լուծարվել է օրգանական եւ մյուսը, որ նստվածքային փուլում: Որպես օրինակ կարելի է նշել, որ ձեւավորվել է microcapsule ձեռք բերված polycondensation մասին sebacic թթու Հալիդե դեպի ձեզ (օրգանական փուլ) եւ 1,6-hexamethylenediamine (համապատասխանաբար, նստվածքային փուլ): The հաստությունը է մեմբրանի հաշվարկվում hundredths մի micrometer. Արժեքը capsules - հարյուրավոր կամ տասնյակ micrometers.

Մեջ ներառումը liposomes

Այս մեթոդը immobilization մոտ է microencapsulation. Liposomes ներկայացվում են lamellar կամ գնդաձեւ lipid bilayers համակարգեր. Այս մեթոդը առաջին անգամ օգտագործվել է 1970 թ F. Համար տարանջատման liposomes է լիպիդային լուծման իրականացվում evaporating օրգանական լուծիչ. Մնացած բարակ Ֆիլմը ցրել է նստվածքային լուծման, որի ֆերմենտը նվեր. Այս գործընթացի ընթացքում, ինքնուրույն ժողովը lipid երկշերտ կառույցների. . Բավական տարածված այդ immobilized enzymes է բժշկության. Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ մեծ մասը մոլեկուլների է տեղայնացված է լիպիդային մատրիցով կենսաբանական թաղանթների: являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Ընդգրկված է liposomes immobilized enzymes կարեւոր են բժշկության գիտահետազոտական նյութական, որը թույլ է տալիս ուսումնասիրությունը եւ նկարագրել նախշերով կյանքի գործընթացներին.

Ձեւավորումը նոր կապեր

Immobilization ձեւավորելով նոր covalent շղթաներ եւ միջեւ բնիկ enzymes համարվում է զանգվածային արտադրում biocatalysts արդյունաբերական օգտագործման. Ի տարբերություն ֆիզիկական եղանակներով, այս տարբերակը ապահովում է անդառնալի եւ ամուր է մոլեկուլ եւ նյութական. Նրա կրթությունը հաճախ ուղեկցվում է կայունացման դեղամիջոցի. Սակայն, գտնվելու վայրը ֆերմենտի ժամը 1 րոպե covalent bonding հարաբերական կրիչի ստեղծում որոշակի դժվարություններ կատարմամբ կատալիտիկ գործընթացը: Մոլեկուլ, որը առանձնանում է նյութական կողմից ներդիրի. Ինչպես դա հաճախ է հանդես գալ բազմա- եւ difunctional գործակալներին: Նրանք, մասնավորապես, կարող են հիդրազին, ցիան bromide, glutaraldehyde dialgedrid, sulfuryl քլորիդ եւ այլն: Օրինակ, շահագործումից galactosyltransferase enzyme է ԶԼՄ-ների եւ հետեւյալ հաջորդականությամբ տեղադրված -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-: Նման իրավիճակում առկա է կառուցվածքում ներդիրի եւ կապի մոլեկուլ: Բոլորն էլ կապված են covalent պարտատոմսերի: Հիմնարար նշանակություն է մտցնելու անհրաժեշտություն ֆունկցիոնալ խմբեր ռեակցիայի, էական չէ կատալիտիկ ֆունկցիա տարր. Այնպես որ, սովորաբար, glycoproteins կցվում են օպերատորը սպիտակուցային ավարտված չէ, եւ միջոցով ածխաջրածին կես մաս: Արդյունքն ակնառու է, ավելի կայուն եւ ակտիվ immobilized ֆերմենտներ:

բջիջները

Այն մեթոդները նկարագրված է վերը համարվում են ունիվերսալ բոլոր տեսակների համար biocatalysts: Դրանք ներառում են, inter alia, ներառում են բջիջները, subcellular կառույցները, immobilization որը դառնում վերջերս լայն տարածում: Դա պայմանավորված է հետեւյալի մասին. Երբ հանել բջիջների չէ, անհրաժեշտ է մեկուսացնել ու մաքրել ֆերմենտի նախապատրաստական իրականացնել cofactors է արձագանքը. Որպես հետեւանք, դա դառնում է հնարավոր ձեռք բերել համակարգեր, որոնք կատարել բազմաքայլ գործընթացները տեղի ունեցող շարունակաբար:

Օգտագործումը անշարժացնել enzymes

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Անասնաբուժական բժշկության, արդյունաբերության եւ այլ ոլորտներում, որոնք շատ սիրված կենցաղային նախապատրաստական աշխատանքները կողմից ստացված վերը նշված մեթոդներով: Depleted պրակտիկան մոտեցումները ապահովում է խնդիրների լուծմանը իրականացմանը նպատակային առաքման դեղերի մարմնի. Immobilized enzymes թույլատրվում է ստանալ մի երկարատեւ գործող թմրանյութեր նվազագույն toxicity եւ allergenicity: Այժմ գիտնականները լուծել խնդիրները կապված bioconversion զանգվածի ու էներգիայի, օգտագործելով միկրոկենսաբանական մոտեցումներ: Մինչդեռ, մի զգալի ներդրում է աշխատանքի կատարելու տեխնոլոգիան եւ immobilized enzymes. Զարգացման հեռանկարները լայն բավարար գիտնականները: Այնպես որ, առաջիկայում մեկը առանցքային դերերից գործընթացում վերահսկողության միջավայրում պետք է պատկանի նոր տեսակի վերլուծության. Մասնավորապես, հարցը bioluminescent, եւ enzyme Իմունոլոգիական: Առանձնահատուկ կարեւորություն են առաջադեմ մոտեցումները մշակման lignocellulosic հումքի. Immobilized enzymes կարող է օգտագործվել որպես amplifiers թույլ ազդանշանները: Ակտիվ կայքը կարող է լինել ազդեցության տակ է ԶԼՄ-ների, որը գտնվում է sonication, մեխանիկական սթրեսի կամ ենթարկվում է Phytochemicals փոխակերպումների.