Иммобилизденген ферменттер және оларды пайдалану

иммобилизденген ферменттер тұжырымдамасы 20 ғасырдың екінші жартысында пайда болды. Сонымен қатар, артқы 1916 жылы, ол көміртек сахароза сорып каталитикалық белсенділігін сақтап екендігі анықталды. 1953 жылы Д. Н. Shleyt Grubhofer ерімейтін тасымалдаушы бірінші түптеу пепсина амилаза, карбоксипептидазы және РНКазы жүзеге асырылады. иммобилизденген ферменттер тұжырымдамасы Ол Ферментті инженерия бірінші конференциясы өтті 1971 жылы заңдастырылған болды. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. ол 20 ғасырдың соңына болды қарағанда кеңірек мағынада иммобилизденген фермент Қазіргі уақытта, түсінігі. Біз толығырақ осы санатқа қарастыру.

Негізгі ақпарат

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. жасанды ерімейтін тасымалдаушы байланысты қосылыстар - ферменттер және mmobilizovannye. Сонымен қатар, олар өз каталитикалық қасиеттерін сақтайды. Қазіргі уақытта, бұл процесс екі аспектілерде қарастырылады - ақуыз молекулаларының қозғалысының ішінара және толық еркіндік шектеулер шеңберінде.

абырой

. Ғалымдар иммобилизденген ферменттер кейбір артықшылықтары тапты. гетерогенді катализаторлар ретінде әрекет, олар оңай реакциялық ортаны бөлуге болады. может быть многократным. зерттеулер иммобилизденген ферменттер пайдалану қайталануы мүмкін деп тапты. түптеу қосылыстардың процесінде олардың сипаттарын өзгертіңіз. Олар субстрат ерекшелігін, тұрақтылықты сатып. Алайда, олардың қызметі қоршаған орта жағдайларына байланысты бастайды. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Иммобилизденген ферменттер тұрақтылық берік және жоғары дәрежесі болып табылады. Ол бұл мыңдаған тегін ферментінің, ондаған мың есе, мысалы, артық болып табылады. Барлық осы иммобилизденген ферменттер бар, онда технологияның жоғары тиімділігін, бәсекеге қабілеттілігін және табыстылығын қамтамасыз етеді.

тасымалдаушылар

J .. Порат иммобилизация үшін пайдаланылатын тамаша материалдардың негізгі қасиеттерін анықтады. тасымалдаушылар болуы тиіс:

1. Шешілмеген.
2. Жоғары биологиялық және химиялық тұрақтылық.
3. тез жандандыру үшін Сыйымдылығы. тасымалдаушылар реактивті түрлердің ауысына керек.
4. Үлкен гидрофильді.
5. қажет өткізгіштігінің. Оның көрсеткіші ферменттер және коэнзимов, реакция өнімдері мен субстрат үшін бірдей қолайлы болуы тиіс.

Қазіргі уақытта, толық осы талаптарға сәйкес келуге еді ешқандай материалдық жоқ. Алайда, іс жүзінде, нақты мән-жайлар белгілі бір санатына ферменттердің иммобилизациялау үшін жарамды тасымалдаушыларға пайдаланылады.

сыныптау

, разделяются на неорганические и органические. оның материалдық сипатына байланысты қосылыстар иммобилизацияланған ферменттер айналады, онда қарым-қатынас бейорганикалық және органикалық деп екіге бөлінеді. көптеген қосылыстардың Binding полимерлік тасымалдаушылар жүзеге асырылады. табиғи және синтетикалық: Бұл органикалық материалдар екі сынып бөлінеді. Олардың әрқайсысында, өз кезегінде, құрылымына байланысты топтарды бөлу. Бейорганикалық тасымалдаушылар негізінен шыны материалдар, керамика, саз, кремний диоксиді, графит сажи ұсынылған. материалдар танымал құрғақ химиялық әдістері жұмыс істеген кезде. Иммобилизденген ферменттер тасымалдаушы жабу пленка алынады титан тотығы, бойынша алюминий тотығы, цирконий, гафний немесе өңдеу органикалық полимерлер. материалдардың маңызды артықшылығы регенерация жеңілдігі болып табылады.

ақуыз тасымалдаушылар

ең танымал липидті, полисахарид және ақуыз материалдар. Олардың қатарында құрылымдық полимерлер қамтамасыз ету болып табылады. Бұл, ең алдымен, коллаген, фибрин, кератин, және желатин қамтиды. Мұндай ақуыздар ортада кеңінен таралған. Олар қол жетімді және үнемді болып табылады. Сонымен қатар, олар байланыстыру үшін функционалдық топтардың үлкен саны бар. Ақуыздар биоыдыраушылық ерекшеленеді. . Бұл сіз медицинада иммобилизденген ферменттер пайдалану кеңейтуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ол ақуыз және теріс қасиеттері бар. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. ақуыз тасымалдаушыларға иммобилизацияланған ферменттер пайдалану кемшіліктері өткен жоғары иммуногендік, сондай-ақ тек қана белгілі бір топтар, олардың реакция жүзеге асыру үшін мүмкіндік болып табылады.

полисахариды aminosaharidy

Бұл материалдар жиі хитин, декстран, целлюлозаға, агарозном және олардың туындылары қолданылады. Полисахаридтерге эпихлоргидрин бағанасын құрылымдалған сызықтық тізбектерін реакциялар төзімді болды. түрлі иондық топтардың торлы құрылымы өте еркін енгізіледі. Хитин асшаяндарды және крабов өнеркәсіптік өңдеу бойынша қалдықтарды өнім ретінде көп мөлшерде жинақталады. Бұл материал химиялық төзімді ерекшеленеді және жақсы айқындалған кеуекті құрылысы бар.

синтетикалық полимерлер

Бұл топ материалдар мен қолжетімділігін үлкен әртүрлілікті бар. Ол акрил қышқылы, стирол, негізінде полимерлер қамтиды Поливинил спирті, полиуретанды және полиамид полимерлер. Олардың көпшілігі түрлі механикалық беріктігі бар. айырбастау барысында кең ауқымды астам тесігі көлемін, түрлі функционалдық топтар енгізу түрлі мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

түптеу әдістері

Қазіргі уақытта, екі түбегейлі айқын нұсқалары иммобилизация бар. Бірінші тасымалдаушымен ковалентті облигациялар жоқ қосылыстар дайындау болып табылады. Бұл әдіс физикалық болып табылады. Басқа вариант материалмен ковалентті байланыстың пайда болуы көздейді. Бұл химиялық әдіс.

адсорбция

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. ол байланысты дисперсия, мономолекулярлық, электр өзара және сутегі облигацияларына тасымалдаушы бетінде препараттың ұстап қалу арқылы алынған ферменттер иммобилизденген бар. Адсорбциялық элементтерін ұтқырлығын шектейтін бірінші жолы. Алайда, қазіргі уақытта бұл параметр өзінің өзектілігін жоғалтқан жоқ. Сонымен қатар, адсорбциялық өнеркәсіпте иммобилизация ең көп таралған әдіс болып саналады.

әсіресе жолы

Ғылыми әдебиет адсорбция әдісі алынған 70-тен астам ферменттер сипаттайды. тасымалдаушылар тиімді жүзеге болсақ, кеуек шыны, түрлі саз, полисахаридтер, глинозем, синтетикалық полимерлер, титан және басқа да металдар. Бұл жағдайда, соңғысы жиі пайдаланылады. тасымалдаушы материалға препараттың адсорбциясының тиімділігі Кеуекті және нақты беті арқылы анықталады.

әсер ету механизмі

ерімейтін материалдар ферментінің адсорбциясы қарапайым болып табылады. Ол есірткі тасымалдаушының су ерітіндісімен байланыста арқылы қол жеткізіледі. Бұл статикалық немесе динамикалық жолмен алуға болады. фермент шешім мысалы, балғын тұнба, титан гидроксиді аралас болып келеді. Содан кейін, жұмсақ жағдайында, құрама кептіріледі. Мұндай иммобилизация дерлік 100% болғанда ферментті белсенділік сақталады. Кезде осы тасымалдаушының грамм 64 мг нақты концентрациясы жетеді.

теріс аспектілері

кемшіліктері ферменттер және тасымалдаушының байланысу төмен адсорбциялық күш қамтиды. өзгерту процесі реакция шарттары шығын элементтері, өнімдерін ластануын, ақуыздың десорбция белгілене алады. түптеу тіректердің беріктігін арттыру үшін өзгертілген. металл иондарының, полимерлер және полифункционалды агенттермен басқа гидрофобты қосылыстар өңделген Атап айтқанда, материалдар. Кейбір жағдайларда, есірткі өзі модификациялау ұшырайды. Бірақ көбінесе жеткілікті, бұл оның қызметінің төмендеуіне әкеледі.

гель енгізу

Бұл опция байланысты өз бірегейлігін және қарапайым өте жалпы болып табылады. Бұл әдіс жеке элементтерін, сонымен қатар multiehnzimnyh кешендер үшін ғана емес, жарамды болып табылады. гель енгізу екі тәсілмен жүзеге асырылуы мүмкін. Бірінші жағдайда, есірткі су Ерітінді мономерлер ұштастыра отырып, содан кейін жүзеге полимерлеу отыр. Бұл жасушалар ферменттер молекуласының құрамында гель кеңістіктік құрылымы нәтижелері. Екінші жағдайда, есірткі дайын полимер енгізіледі. Ол гель мемлекет айналады, содан кейін болды.

Мөлдір құрылымдардың енгізу

Бұл әдістің мәні субстрат бөлініп су ферменттер ерітіндісін қозғала тұрады. Ол жартылай өткізгіш мембрана пайдаланады. Ол коферментами және субстраттардың төмен молекулалық салмағы компоненттер және ірі фермент молекулаларды өткізеді.

Микрокапсулдеу

Мөлдір құрылымында енгізу үшін бірнеше нұсқалары бар. Олардың ең қызықты липосомы ақуыз Микрокапсулдеу және енгізу болып табылады. Бірінші нұсқа Т. Чанг арқылы 1964 жылы ұсынған болатын. Бұл фермент шешім кімнің қабырғалары Жартылай өткізгіш полимердің жасалған жабық капсула енгізіледі деп тұрады. мембраналық беті пайда шекарасында поликонденсацией қосылыстарының реакция туындаған. су фазасындағы - Солардың бірі органикалық және басқа да бұзылады. Мысал ретінде-саған sebacic қышқылы галогенида поликонденсацией алынған microcapsule қалыптастыруды (органикалық фаза) және 1,6-гексаметилендиаминді (тиісінше, су фазасына) аталған болуы мүмкін. мембрананың қалыңдығы микрометре жүзден есептеледі. жүздеген немесе ондаған микрометров - капсула шамасы.

липосом енгізу

иммобилизациялау Бұл әдіс Микрокапсулдеу жақын. Липосомы табақшалы немесе сфералық липидті бислои жүйелерінде ұсынылған. Бұл әдіс бірінші шешім органикалық еріткіш буланып асырылады Липидтердің жылғы липосом бөлу үшін 1970 F. қолданылды. Қалған қабықшалы фермент бар, онда су ерітіндісінде, диспергируют. Осы процестің барысында, липидті бислоя құрылымдардың өзін-өзі құрастыру. . медицинада осы иммобилизденген ферменттер өте танымал. Бұл молекулалардың ең Биологиялық мембраналардың липидтік матрицада жерсіндірілген екендігіне байланысты. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. ферменттер иммобилизденген липосомы өмір процестердің заңдылықтарын зерттеу және сипаттау беретін, медицина ғылыми-зерттеу материал маңызды кіреді.

жаңа байланыстарды қалыптастыру

жаңа ковалентті тізбектер қалыптастыру және туған ферменттер арасындағы иммобилизациясы өнеркәсіптік пайдалану үшін ең бұқаралық өндіруші биокатализаторлар қарайды. физикалық жолдары айырмашылығы, бұл опция молекуласының және материалды қайтымсыз және күшті қарым-қамтамасыз етеді. Оның білім жиі препараттың тұрақтандыру жүреді. Алайда, тасымалдаушыға 1 минут ферментінің орналасуы ковалентное салыстырмалы каталитикалық процесс орындау белгілі бір қиындықтарды тудырады. Молекуласы кірістіру арқылы материалды бөлінген. ол жиі poly- және бифункциональные агенттер әрекет ретінде. Олар, атап айтқанда, т.б. гидразин, бромциан, glutaraldehyde dialgedrid, хлорсукцинамид және болып табылады. Мысалы, бұқаралық ақпарат құралдары мен -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO- салынғанын төмендегі ретпен жылғы galactosyltransferase ферменттер шығару үшін. Мұндай жағдайда параққа құрылымы, және тасымалдаушы молекуласының осы болып табылады. Олардың барлығы ковалентті облигациялар арқылы қосылған. іргелі маңызы, реакция функционалдық топтар енгізу қажеттілігі болып табылады элементі каталитикалық функциясы үшін маңызды емес. Сондықтан, әдетте, гликопротеины тасымалдаушы белок аяқталған жоқ қоса беріледі, және көмірсулар фрагментке арқылы беріледі. нәтижесі неғұрлым тұрақты және белсенді иммобилизденген ферменттер болып табылады.

жасушалар

Жоғарыда сипатталған әдістері биокатализаторлар барлық түрлері үшін әмбебап болып саналады. Бұл, атап айтқанда, жасушаларды, жасушаішілік құрылымдардың, жақында кең таралған болып иммобилизация қамтиды. Бұл келесілердің байланысты. жасушаларының иммобилизациялау реакция кофакторы жүзеге асыру ферментті препараттарды оқшаулау және тазарту қажет кезде емес. Нәтижесінде, ол үздіксіз болып жатқан көп сатылы үдерістерді орындау жүйесін алуға мүмкін болып отыр.

иммобилизденген ферменттер пайдалану

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. ветеринария жылы, өнеркәсіп және басқа салалар жоғарыда әдістермен алынған өте танымал тұрмыстық препараттар болып табылады. Таусылып тәсілдер органға есірткі мақсатты жеткізу жүзеге асыру проблемаларды шешуді қамтамасыз. Иммобилизденген ферменттер аз уыттылық және аллергендерге ұзақ м.а. есірткі алуға рұқсат етіледі. Енді ғалымдар микробиологиялық тәсілдерді пайдалана отырып, масса мен энергияның биоконверсии байланысты проблемаларды шешу. Сонымен қатар, технологиялар мен иммобилизацияланған ферменттер дайындау ісіне қосқан қомақты үлесі. Даму болашағы жеткілікті кең ғалымдар болып табылады. Сондықтан, болашақта қоршаған ортаға бақылау процесінде негізгі рөлдердің бірі талдаудың жаңа түрлерін тиесілі тиіс. Атап айтқанда, Люминисцентті және мәселесі иммуноферменттік. Атап маңызы lignocellulosic шикізатын өңдеу озық тәсілдері болып табылады. Иммобилизденген ферменттер әлсіз сигналдарды күшейткіштер ретінде пайдаланылуы мүмкін. Белсенді сайты Ультрадыбыспен, механикалық стресс немесе Phytochemicals өзгерістерге ұшыраған астында БАҚ, әсерінен болуы мүмкін.