TvořeníVěda

Imobilizované enzymy a jejich použití

Koncept imobilizovaných enzymů vznikly v průběhu druhé poloviny 20. století. Mezitím, v roce 1916, bylo zjištěno, že adsorbuje na oxidu sacharózy zachována katalytickou aktivitu. V roce 1953, D. N. Shleyt Grubhofer provádí první vazební pepsin, amylázu, karboxypeptidasový a RNázy na nerozpustném nosiči. Pojem imobilizovaného enzymu byla legalizována v roce 1971. Bylo to první konference o Enzyme Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. V současné době je pojem imobilizovaného enzymu v širším slova smyslu, než tomu bylo v druhé polovině 20. století. Považujeme tuto kategorii podrobněji.

Přehled

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. A mmobilizovannye enzymy, - sloučeniny, které jsou uměle spojené s nerozpustném nosiči. Zároveň si zachovávají své katalytické vlastnosti. V současné době je tento proces je považován ve dvou aspektech - v rámci omezení částečného a úplného volného pohybu proteinových molekul.

důstojnost

. Vědci našli nějaké výhody imobilizovaných enzymů. Působí jako heterogenních katalyzátorů, které mohou být snadno odděleny z reakčního prostředí. может быть многократным. Tyto studie zjistily, že použití imobilizovaných enzymů se může opakovat. V procesu vazby sloučeniny změnit jejich vlastnosti. Získají se substrátovou specificitu, stabilitu. Nicméně jejich činnost se začíná závisí na podmínkách prostředí. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Imobilizované enzymy jsou trvanlivé a vysoký stupeň stability. To je více než, například, že z volného enzymu na tisíce, desítky tisíc krát. To vše zajišťuje vysokou efektivitu, konkurenceschopnost a ziskovost technologie, ve kterém jsou imobilizované enzymy.

nosiče

J .. Porath identifikovat klíčové vlastnosti ideálních materiálů, které mají být použity pro imobilizaci. Nosiče musí mít:

  1. Nerozpustnost.
  2. Vysoká biologická a chemická stabilita.
  3. Kapacita pro rychlé aktivace. Nosiče musí být snadno přesunout do reaktivní formy.
  4. Velký hydrofilní.
  5. Požadovaná propustnost. Jeho ukazatel by měl být stejně přijatelné pro enzymů a koenzymů, reakčních produktů a substrátů.

V současné době neexistuje žádný materiál, který by plně v souladu s těmito požadavky. Nicméně, v praxi, který se používá nosiče, které jsou vhodné pro imobilizaci enzymů v určité kategorii zvláštních okolností.

klasifikace

, разделяются на неорганические и органические. V závislosti na povaze svého materiálu, v komunikaci, se kterými se sloučeniny převede imobilizovanými enzymy jsou rozděleny do anorganické i organické. Vazba mnoho sloučenin, se provádí pomocí polymerních nosičů. Tyto organické látky jsou rozděleny do dvou skupin: přírodní a syntetické. V každém z nich, podle pořadí, přidělit skupin v závislosti na struktuře. Anorganické nosiče jsou reprezentovány především skleněných materiálů, keramiky, jíl, oxid křemičitý, grafit saze. Při práci s materiály populárních suchých metod chemie. Imobilizované enzymy jsou získané potažením nosné fólie z oxidu titaničitého, oxidu hlinitého, zirkonium, hafnium nebo zpracování organické polymery. Důležitou výhodou těchto materiálů je snadná regenerace.

proteinové nosiče

Nejoblíbenější lipidů, polysacharidů a bílkovin. Z nich je poskytnout konstrukční polymery. Jedná se zejména o kolagen, fibrin, keratin, a želatinu. Takové proteiny jsou velmi rozšířené v životním prostředí. Jsou k dispozici i úsporné. Kromě toho, že mají velký počet funkčních skupin pro propojení. Proteiny se liší biologické rozložitelnosti. . To vám umožní rozšířit použití imobilizovaných enzymů v medicíně. Mezitím má bílkovin a negativní vlastnosti. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Nevýhody použití imobilizovaných enzymů pro nosičů bílkovin je vysoká imunogenita minulosti, jakož i možnost realizovat pouze v jejich reakci určitých skupin.

polysacharidy aminosaharidy

Tyto materiály jsou nejčastěji používány chitin, dextran, celulóza, agaróza a jejich deriváty. Polysacharidy byly odolnější vůči reakcí lineárních řetězců zesítěný epichlorhydrinem příčných. Síťová struktura různých iontové skupiny jsou zavedeny zcela volně. Chitin se akumuluje ve velkém množství jako odpadní produkt v průmyslové zpracování garnátů a krabů. Tento materiál se liší chemicky odolný a má dobře definovanou strukturu pórů.

syntetické polymery

Tato skupina má velkou různorodost materiálů a dostupnosti. To zahrnuje polymery na bázi kyseliny akrylové, styrenu, polyvinylalkoholu, polyuretanu a polyamidových polymerů. Většina z nich má jinou mechanickou pevnost. Během konverze poskytují možnost různé velikosti pórů v širokém rozmezí, zavedení různých funkčních skupin.

vazebné metody

V současné době existují dvě zásadně odlišné varianty imobilizace. Prvním z nich je příprava sloučenin, aniž by kovalentní vazby s nosičem. Tato metoda je fyzikální. Další provedení zahrnuje výskyt kovalentní vazby s materiálem. Tato chemická metoda.

adsorpce

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. S tím imobilizovanými enzymy získané retence léčiva na povrchu nosiče v důsledku rozptylu, hydrofobní, elektrostatických interakcí a vodíkových vazeb. Adsorpce je první způsob omezuje pohyblivost prvků. V současné době však tato možnost neztratil svůj význam. Kromě toho adsorpce je považována za nejběžnější způsob imobilizace v průmyslu.

zejména způsob, jakým

V odborné literatuře jsou popsány více než 70 enzymů získaných metodou adsorpce. Jako nosiče provedených s výhodou, porézní sklo, různé hlinky, polysacharidy, oxid hlinitý, syntetické polymery, titanu a jiných kovů. V tomto případě se tyto používají častěji. Účinnost adsorpce léku na nosném materiálu se řídí nasákavostí a specifický povrch.

Mechanismus účinku

Adsorpce enzymu na nerozpustné materiály, je jednoduchá. To je dosaženo kontaktu s vodným roztokem nosiče léčiv. To může trvat statickou nebo dynamickou cestu. Enzym roztok se smíchá s čerstvým kalem, například, hydroxidu titanu. Potom, za mírných podmínek, je sloučenina se usuší. Enzymová aktivita je zachována, pokud toto imobilizace je téměř 100%. Když se to dosáhne určité koncentraci 64 mg na gram nosiče.

negativní aspekty

K nevýhodám patří nízká adsorpční pevnost vazby enzymu a nosiče. V procesu změny reakční podmínky mohou být označeny ztráta prvky, kontaminace produktů, desorpce proteinu. Pro zvýšení pevnosti vazebných nosičů byl změněn. Konkrétně materiál zpracuje s ionty kovů, polymery a další hydrofobní sloučeniny s polyfunkčními činidel. V některých případech samotné léčivo se podrobí modifikaci. Ale dost často, což vede ke snížení jeho aktivity.

Zařazení do gelu

Tato možnost je poměrně časté kvůli jeho jedinečnosti a jednoduchost. Tato metoda je vhodná nejen pro jednotlivé prvky, ale i pro multiehnzimnyh komplexy. Zařazení do gelu může být provedena dvěma způsoby. V prvním případě je léčivo v kombinaci s vodným roztokem monomeru a pak provádět polymeraci. To má za následek prostorové struktury gelu, který obsahuje množství enzymu v buňkách. V druhém případě, je léčivo zavedeno do hotového polymeru. To se pak převede do stavu gelu.

Zavedení průsvitných konstrukcí

Podstata tohoto způsobu spočívá v imobilizaci odděleného vodného roztoku enzymu ze substrátu. Používá semipermeabilní membránu. Prochází nízkomolekulární složky kofaktorů a substrátů a obsahuje velké množství enzymu.

mikroenkapsulace

Existuje několik možností pro zavedení v průsvitné struktuře. Nejzajímavější z nich je protein mikroobalování a začlenění do liposomů. První varianta byla navržena v roce 1964 T. Chang. To spočívá v tom, že se roztok enzymu se zavádí do uzavřené kapsle, jejíž stěny jsou vyrobeny z polopropustné polymeru. Vzhled povrchu membrány způsobené reakcí sloučenin mezifázové polykondenzace. Jeden z nich se rozpustí v organické a druhá - ve vodné fázi. Jako příklad je možno uvést tvorbu mikrokapslí, získaných polykondenzací halogenidem kyseliny sebakové k-vy (organická fáze) a 1,6-hexamethylendiaminu (v tomto pořadí, se vodná fáze). Tloušťka membrány je vypočtena v setinách mikrometru. Hodnota kapslí - stovky či desítky mikrometrů.

Začlenění do liposomů

Tento způsob imobilizace se blíží mikroenkapsulace. Liposomy jsou uvedeny v lamelárních nebo sférických lipidové dvojvrstvy systémů. Tento způsob byl poprvé použit v roce 1970 F. Pro separaci liposomů z lipidového roztoku se provede odpaření organického rozpouštědla. Zbývající tenký film se disperguje ve vodném roztoku, vyznačující se tím, že enzym je přítomen. Během tohoto procesu, self-montáž lipidové dvojvrstvy struktur. . Docela populární v těchto imobilizovaných enzymů v medicíně. To je způsobeno skutečností, že většina molekul je lokalizován v lipidové matrici biologických membrán. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Zahrnuty do liposomů imobilizované enzymy hrají důležitou roli v medicíně výzkumného materiálu, který umožňuje studovat a popsat vzory životních procesů.

Tvorba nových spojů

Imobilizace formování nových kovalentní řetězy a mezi přírodních enzymů považuje většina produkující biokatalyzátorů hmotnost pro průmyslové využití. Na rozdíl od fyzické způsoby, tato možnost poskytuje nevratné a silné pouto molekuly a materiálu. Její vzdělání je často doprovázen stabilizaci léčiva. Avšak umístění enzymu na 1 minut kovalentní vazby vzhledem k nosiči vytváří určité obtíže při provádění katalytického procesu,. Molekula je oddělena od materiálu vložky. Jak to často působí polynenasycené a difunkčních činidel. Jsou zejména jsou hydrazin, bromkyan, glutaraldehyd dialgedrid, sulfurylchlorid a tak dále. Například, pro odvození galaktosyltransferáza enzymu z média a následující sekvence vložena -CH 2-NH- (CH 2) 5-CO-. V takové situaci, je přítomna ve struktuře vložky, a nosičové molekuly. Všechny z nich jsou spojeny kovalentními vazbami. Zásadní význam, je potřeba zavést funkční skupiny při reakci, není nezbytný pro katalytické funkce prvku. Takže, obvykle, glykoproteiny jsou připojeny na nosný protein není u konce, a prostřednictvím sacharidového zbytku. Výsledkem je více stabilní a aktivní imobilizovaných enzymů.

buňky

Výše popsané metody jsou považovány za univerzální pro všechny typy biokatalyzátorů. Mezi ně patří, mimo jiné, patří buňky, subcelulární struktury, imobilizace, která se stává v poslední době velmi rozšířené. To je vzhledem k následujícímu. Když imobilizace buněk není nutno izolovat a čistit enzymových přípravků provádět kofaktory v reakci. V důsledku toho, je možné získat systémy, které slouží k provádění vícestupňových procesů průběžně dochází.

Použití imobilizovaných enzymů

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Ve veterinární medicíně, průmyslu a dalších odvětvích jsou velmi populární domácí přípravky získané z výše uvedených metod. Vyčerpané praxe přístupy poskytují řešení problémů při provádění cílené dodávání léčiv v těle. Imobilizovaných enzymů se mohou dostat dlouhodobě působící léky s minimální toxicitou a alergie. Nyní vědci řeší problémy spojené s biologickou přeměnu hmoty a energie, používání mikrobiologických přístupů. Mezitím významným příspěvkem k práci výroby technologie a imobilizovaných enzymů. Vývojové vyhlídky budou mít dostatečně široký vědci. Takže v budoucnu jedním z klíčových rolí v procesu kontroly nad životního prostředí by mělo patřit do nové typy analýz. Zejména otázka bioluminiscenční a enzymové imunoanalýzy. Zvláštní význam mají pokročilé přístupy při zpracování lignocelulózových surovin. Imobilizovaných enzymů mohou být použity jako zesilovače slabých signálů. Aktivní místo může být pod vlivem média, které je pod působením ultrazvuku, mechanickému namáhání nebo vystavené fytochemikálie transformací.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 cs.delachieve.com. Theme powered by WordPress.