Enzima ngujuar dhe përdorimi i tyre

Koncepti i enzimeve ngujuar u ngritën gjatë gjysmës së dytë të shekullit të 20-të. Ndërkohë, në vitin 1916, ajo u gjet se adsorbed në saharoze karbonit mbajti aktivitetin katalitik. Në vitin 1953, D. dhe N. Shleyt Grubhofer kryer pepsinë parë detyrueshme, amylase, të karboksipeptidase dhe RNase në një zgarë pazgjidhshëm. Koncepti i enzimës imobilizuar u legalizua në vitin 1971. Kjo ishte konferenca e parë në enzimë Inxhinierisë. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Aktualisht, koncepti i enzimë imobilizuar në një kuptim më të gjerë se sa ishte në fund të shekullit të 20-të. Ne e konsiderojmë këtë kategori në mënyrë më të detajuar.

Përmbledhje

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Dhe mmobilizovannye enzima - përbërjeve të cilat janë të lidhura në mënyrë artificiale me transportuesit patretshme. Në të njëjtën kohë ata ruajnë pronat e tyre katalitik. Aktualisht, ky proces konsiderohet në dy aspekte - brenda kufizimeve të lirisë së pjesshme dhe të plotë të lëvizjes së molekulave proteinike.

dinjitet

. Shkencëtarët kanë gjetur disa përfitime të enzimeve ngujuar. Duke vepruar si katalizator heterogjene, ata lehtë mund të ndahet nga reaksioni të mesme. может быть многократным. Studimet gjeti se përdorimi i enzimeve ngujuar mund të përsëritet. Në procesin e detyrueshme komponimet ndryshojnë pronat e tyre. Ata fitojnë substrate specifikimi, stabilitet. Megjithatë, aktiviteti i tyre fillon të varet nga kushtet mjedisore. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Enzimat e ngujuar janë shkallë të qëndrueshme dhe të lartë të stabilitetit. Kjo është më shumë se, për shembull, atë të enzimës së lirë në mijëra, dhjetëra mijëra herë. E gjithë kjo siguron efikasitet të lartë, konkurrencën dhe rentabilitetin e teknologjisë, në të cilën nuk janë të ngujuar enzimat.

transportuesit

J .. Porath identifikuar pronat kryesore të materialeve ideale për t'u përdorur për immobilization. Transportuesit duhet të kenë:

1. Patretshmëri.
2. stabilitet të lartë biologjike dhe kimike.
3. Kapaciteti për aktivizimin e shpejtë. Transportuesit duhet të lëvizin lehtësisht në një specie reaktive.
4. hidrofilik madh.
5. Pėrshkueshmėrisė e nevojshme. Treguesi i tij duhet të jetë po aq e pranueshme për enzimat dhe Coenzymes, produktet e reagimit dhe substrate.

Aktualisht, nuk ka asnjë material që do të jenë plotësisht në pajtim me këto kërkesa. Megjithatë, në praktikë, e përdorur transportuesit që janë të përshtatshme për immobilization e enzimave në një kategori të caktuar të rrethanave specifike.

klasifikim

, разделяются на неорганические и органические. Varësi nga natyra e materialit të saj, në komunikim me të cilat komponime janë konvertuar në enzimave ngujuar janë të ndarë në inorganik dhe organik. Lidhja e shumë komponimeve kryhet me transportuesit polimerike. Këto materiale organike janë të ndarë në dy klasa: natyrale dhe sintetike. Në secilën prej tyre, nga ana tjetër, të ndajë grupet në varësi të strukturës. transportuesit inorganike përfaqësohen kryesisht nga materiale qelqi, qeramika, argjila, silicë, grafit zeza karboni. Kur punon me materiale metodat popullore kimisë thatë. enzima ngujuar janë përftuar nga veshja e një filmi bartës e oksidit titan, aluminit, zirkon, hafnium ose përpunimin polimere organike. Një avantazh i rëndësishëm i materialeve është lehtësia e rigjenerimit.

transportuesit proteina

Më të njohura lipidet, polisaharid dhe proteina materiale. Në mesin e këtyre të fundit është që të sigurojë polimere strukturore. Këto kryesisht përfshijnë kolagjenit, fibrinë, keratin, dhe xhelatinë. Proteinat e tilla janë të përhapura në mjedis. Ata janë në dispozicion dhe ekonomike. Përveç kësaj, ata kanë një numër të madh të grupeve funksionale për lidhjen. Proteinat ndryshojnë Dekompozimi. . Kjo ju lejon për të zgjeruar përdorimin e enzimeve ngujuar në mjekësi. Ndërkohë, ajo ka proteina dhe veti negative. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Disavantazhet e përdorimit enzimat ngujuar për transportuesit e proteinave është imunogjenicitet e lartë e së kaluarës, si dhe mundësi për të zbatuar në reagimin e tyre vetëm grupeve të caktuara.

polysaccharides aminosaharidy

Këto materiale janë përdorur më shpesh chitin, Dextran, celulozë, agarozë dhe derivatet e saj. Për polysaccharides ishin më rezistent ndaj reagimeve të zinxhirëve lineare Crosslinked EPICHLOROHYDRIN kryq. Struktura rrjetë e grupeve të ndryshme jonik janë futur mjaft lirshëm. Chitin është grumbulluar në sasi të mëdha, si një produkt të mbeturinave në përpunimin industrial të karkaleca deti dhe gaforret. Ky material ndryshon kimikisht rezistente dhe ka një strukturë të mirë-përcaktuar pore.

polimere sintetike

Ky grup ka një larmi të madhe të materialeve dhe disponueshmërisë. Ajo përfshin polimeret në bazë të acidit akrilik, stirenit, alkool polivinil, poliuretan dhe polimere poliamide. Shumica e tyre kanë fuqi të ndryshme mekanike. Gjatë konvertimit ato ofrojnë mundësinë e ndryshme madhësinë pore mbi një gamë të gjerë, futjen e grupeve të ndryshme funksionale.

Metodat detyrueshme

Aktualisht, ekzistojnë dy variante krejtësisht të dallueshme imobilizimi. E parë është përgatitjen e komponimeve të pa lidhje kovalente me mbajtesin. Kjo metodë është fizike. Tjetër mishërim përfshin shfaqjen e lidhje kovalente me material. Kjo metodë kimike.

adsorption

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Me e ngujuar enzime të përftuara nga mbajtjen e medikamentit në sipërfaqen bartës për shkak të dispersionit, hidrofobik, ndërveprimit elektrostatike dhe obligacione hidrogjen. Adsorption është mënyra e parë e kufizuar lëvizshmërinë e elementeve. Megjithatë, aktualisht ky opsion nuk e ka humbur rëndësinë e saj. Për më tepër, adsorption është konsideruar të jetë metoda më e zakonshme e immobilization në industri.

sidomos mënyra

Literatura shkencore përshkruan mbi 70 enzimave që rrjedhin metodë adsorption. Si bartës kryera avantazhuar, qelqi poroz, argjila ndryshme, polisakaridet, aluminit, polimere sintetike, titanit dhe metalesh tjera. Në këtë rast, këto të fundit janë përdorur më shpesh. Efektiviteti i adsorption e drogës në materialin zgarë përcaktohet nga porosity dhe sipërfaqe të veçantë.

Mekanizmi i veprimit

Adsorption e enzimë të materialeve pazgjidhshëm është e thjeshtë. Kjo është arritur nga kontakti me një tretësirë ujore të transportuesit të drogës. Ajo mund të marrë një mënyrë statike ose dinamike. Zgjidhje enzimë është e përzier me llumrave pastër, për shembull, titani hidroksid. Pastaj, në kushte të butë, përbërësi të thata. Aktiviteti enzimë ruhet kur imobilizimi të tilla janë pothuajse 100%. Kur ky arrijë një përqendrim specifike prej 64 mg per gram të mbartes.

aspektet negative

Disavantazhet përfshijnë forcën ulët adsorption e të detyrueshme për enzimë dhe transportuesit. Në procesin e ndryshimit kushtet e reagimit mund të jenë elemente të theksuara humbje, ndotja e produkteve, desorption e proteinave. Për të rritur fuqinë e mbështet detyrueshme është modifikuar. Specifikisht, materialet e trajtuar me joneve metalike, polimere, dhe komponimet e tjera hidrofobik me agjentë polyfunctional. Në disa raste, të drogës në vetvete është nënshtruar ndryshimit. Por shpesh e mjaftueshme, kjo çon në një rënie në veprimtarinë e tij.

Përfshirja në xhel

Ky opsion është mjaft e zakonshme për shkak të veçantisë së saj dhe thjeshtësisë. Kjo metodë është e përshtatshme jo vetëm për elementet individuale, por edhe për komplekset multiehnzimnyh. Përfshirja në xhel mund të kryhet nga dy metoda. Në rastin e parë, të drogës është e kombinuar me një tretësirë ujore monomer, dhe pastaj të kryejë polimerizim. Kjo rezulton në strukturën hapësinore të xhel përmban molekula enzimë në qelizat. Në rastin e dytë, të drogës është futur në përfunduar polimer. Ajo u shndërrua më pas në një gjendje xhel.

Futja e strukturave të tejdukshëm

Esenca e kësaj metode konsiston në immobilizing zgjidhje të ndarë ujor enzimë prej substratit. Ajo përdor një membranë gjysmë-depërtueshëm. Ajo kalon komponentë të ulët molekulare pesha e cofactors dhe nënshtresa dhe mban molekulat e mëdha enzimë.

Microencapsulation

Ka disa opsione për futjen në strukturën tejdukshëm. Më interesante nga këto janë Microencapsulation proteina dhe përfshirja në liposomes. Mundësia e parë u propozua në vitin 1964 nga T. Chang. Ajo konsiston në se zgjidhja enzimë është futur në një kapsulë të mbyllur muret e të cilit janë bërë nga një polimer semipermeable. Paraqitja e sipërfaqes membrana e shkaktuar nga reaksioni i komponimeve me polikondensimit interfacial. Një prej tyre është tretur në organike dhe të tjera - në fazën ujore. Si një shembull mund të jetë i përmendur formimin e një microcapsule përftuar nga polikondensimit të halid acid sebacic te-ju (faza organike) dhe 1,6-hekzametilenediamine (përkatësisht, të fazës ujore). Trashësia e membranës është llogaritur në hundredths e një mikrometër. Vlera e kapsula - qindra apo dhjetëra mikrometra.

Përfshirja në liposomes

Kjo metodë i immobilization është afër Microencapsulation. Liposomes janë paraqitur në lipideve bilayers sistemet lamellash ose sferike. Kjo metodë është përdorur për herë të parë në 1970 F. Për ndarjen e liposomes nga zgjidhja lipidet kryhet avullimi tretës organik. Filmi mbetur hollë eshte shperbere ne nje solucion ujor, ne te cilin enzima eshte i pranishem. Gjatë këtij procesi, vetë-kuvendi i strukturave të lipideve dyshtresore. . Mjaft popullore këto enzime acari në mjekësi. Kjo është për shkak të faktit se shumica e molekulave është lokalizuar në matricën lipideve e membranave biologjike. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Të përfshira në liposomes enzima acari janë të rëndësishme në materiale kërkimore mjekësi, duke lejuar studimin dhe përshkruajnë modelet e proceseve jetësore.

Formimi i lidhjeve të reja

Imobilizimi duke formuar zinxhirët e reja kovalente dhe në mes të enzimave të native është konsideruar nga shumica që prodhojnë biocatalysts masive për përdorim industrial. Ndryshe nga mënyra fizike, ky opsion ofron një lidhje të pakthyeshme dhe të fortë të molekulës dhe materiale. Edukimi i saj është shoqëruar shpesh me një stabilizim të drogës. Megjithatë, vendndodhja e enzimës në lidhjes 1 minuta kovalente lidhje me transportuesit krijon disa vështirësi në kryerjen e procesit katalitik. Molekulë ndahet nga materiali nga futur. Siç shpesh veprojnë agjentë poli- dhe difunctional. Ato, në veçanti, janë hydrazine, cianogjen bromide, glutaraldehyde dialgedrid, klorid sulfuryl etj. Per shembull, për nxjerrjen enzimë galaktosiltransferas nga mediumi dhe sekuenca pas futet _{-CH2-NH- (CH2) 5} -CO-. Në një situatë të tillë është e pranishme në strukturën e futur, dhe molekulën zgarë. Të gjithë ata janë të lidhura me lidhje kovalente. Me rëndësi themelore është nevoja për të futur grupe funksionale në reagimin, nuk është thelbësore për funksionin katalitik të elementit. Kështu, zakonisht, glikoproteina janë bashkangjitur proteinen mbartese nuk ka mbaruar, dhe nepermjet pjeses karbohidrate. Rezultati është një shumë të qëndrueshme dhe aktivë enzima acari.

qelizat

Metodat e përshkruara më sipër janë konsideruar të jetë universal për të gjitha llojet e biocatalysts. Këto përfshijnë, inter alia, përfshijnë qelizat, strukturat subcellular, mobilizimi i cili bëhet kohët e fundit e përhapur. Kjo është për shkak të vijim. Kur imobilizimi i qelizave nuk është e nevojshme për të izoluar dhe pastruar përgatitjet enzimë të zbatuar cofactors në reagim. Si rezultat, ajo bëhet e mundur për të marrë sistemet që kryejnë procese multi-hap ndodhin vazhdimisht.

Perdorimi i enzimave ngujuar

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Në mjekësinë veterinare, industria dhe industritë e tjera janë mjaft të njohura përgatitjet shtëpiake të marra nga metodat e mësipërme. Qasjet praktikë varfëruar të sigurojë një zgjidhje për problemet e zbatimit të dorëzimit shënjestër e barnave në trup. Enzimat ngujuar janë të lejuar për të marrë një drogë gjatë vepruar me toksiciteti minimale dhe allergenicity. Tani shkencëtarët zgjidhjen e problemeve që lidhen me bioconversion të masës dhe energjisë, duke përdorur metoda mikrobiologjike. Ndërkohë, një kontribut i rëndësishëm në punën e bërë të teknologjisë dhe enzimat ngujuar. perspektivat e zhvillimit janë shkencëtarë mjaft e gjerë. Pra, në të ardhmen një nga rolet kyçe në procesin e kontrollit mbi mjedisin duhet të takojnë llojeve të reja të analizës. Në veçanti, çështja e bioluminescent, dhe enzimë Immunoassay. Me rëndësi të veçantë janë qasjet e avancuara në përpunimin e feedstocks linjoceluloze. Enzimat ngujuar mund të përdoret si amplifiers të sinjaleve të dobëta. faqe aktive mund të jetë nën ndikimin e mediave, i cili është nën sonication, stresi mekanik apo të ekspozuar ndaj phytochemicals transformimeve.