Enżimi immobilizzati u l-użu tagħhom

Il-kunċett ta 'l-enzimi miżmuma immobbli qamet matul it-tieni nofs tas-seklu 20. Sadanittant, lura fl-1916, instab li adsorbit fuq sukrożju karbonju miżmuma attività katalitika. Fl-1953, D. u N. Shleyt Grubhofer wettaq l-pepsin ewwel vinkolanti, amylase, il carboxypeptidase u RNase lil trasportatur li ma jinħallux. Il-kunċett ta 'l-enzima immobilizzati kien legalizzat fl-1971 Din kienet l-ewwel konferenza dwar Enzyme Inġinerija. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Fil-preżent, il-kunċett ta 'l-enzima immobilizzati f'sens usa milli kien fis-seklu 20 tard. Aħna nqisu din il-kategorija f'aktar dettall.

Ħarsa ġenerali

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. U mmobilizovannye enżimi - komposti li huma marbuta b'mod artifiċjali mat-trasportatur li ma jinħallux. Fl-istess ħin jżommu proprjetajiet katalitiċi tagħhom. Bħalissa, dan il-proċess huwa meqjus f'żewġ aspetti - fil-limitazzjonijiet tal-libertà parzjali u sħiħa ta 'moviment ta' molekuli proteina.

dinjità

. Xjentisti sabu xi benefiċċji ta 'enzimi immobilizzati. Filwaqt li jaġixxu bħala katalisti eteroġeni, huma jistgħu faċilment jiġu sseparati mill-mezz reazzjoni. может быть многократным. L-istudji sabu li l-użu ta 'enżimi immobilizzata tista' tiġi ripetuta. Fil-proċess li jorbtu komposti tbiddilx il-proprjetajiet tagħhom. Huma jiksbu l-ispeċifiċità sottostrat, l-istabbiltà. Madankollu, l-attività tagħhom jibda jiddependu mill-kundizzjonijiet ambjentali. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. enzimi immobilizzati huma grad reżistenti u għoli ta 'stabbiltà. Huwa aktar minn, per eżempju, dik ta 'l-enzima ħielsa fil-eluf, għexieren ta' eluf ta 'drabi. Dan kollu jipprovdi effiċjenza għolja, il-kompetittività u l-profittabbiltà tat-teknoloġija, li fihom hemm immobilizzati enzimi.

trasportaturi

J .. Porath identifikati proprjetajiet ewlenin ta 'materjali ideali biex jintużaw għall immobilizzazzjoni. It-trasportaturi għandhom ikollhom:

1. Insolubilità.
2. istabbiltà bijoloġika u kimika għolja.
3. Kapaċità għall-attivazzjoni rapida. It-trasportaturi għandhom jiċċaqilqu faċilment speċi reattivi.
4. idrofiliċi kbar.
5. Il-permeabilità meħtieġa. indikatur tagħha għandhom ikunu ugwalment aċċettabbli għall-enzimi u coenzymes, prodotti ta 'reazzjoni u sottostrati.

Bħalissa, m'hemm l-ebda materjal li jikkonformaw kompletament ma 'dawn ir-rekwiżiti. Madankollu, fil-prattika, it-trasportaturi li huma adattati għall-immobilizzazzjoni ta 'enżimi fil ċerta kategorija ta' ċirkostanzi speċifiċi użati.

klassifikazzjoni

, разделяются на неорганические и органические. Skond in-natura tal-materjal tagħha, fil-komunikazzjoni li biha l-komposti huma kkonvertiti enzimi immobilizzati huma maqsuma inorganiċi u organiċi. Vinkolanti ta 'ħafna komposti isir ma' trasportaturi polimeriċi. Dawn il-materjali organiċi huma maqsuma f'żewġ klassijiet: naturali u sintetiċi. F'kull wieħed minnhom, imbagħad, talloka gruppi jiddependi fuq l-istruttura. trasportaturi inorganiċi huma prinċipalment rappreżentati minn materjali tal-ħġieġ, ċeramika, tafal, silika, karbonju tal-grafita iswed. Meta taħdem bl materjali metodi popolari kimika niexfa. enzimi immobilizzati jinkisbu minn kisi film trasportatur ta 'ossidu tat-titanju, alumina, żirkonju, ħafnju jew ipproċessar polimeri organiċi. Vantaġġ importanti tal-materjali hija l-faċilità ta 'riġenerazzjoni.

trasportaturi proteina

L-aktar popolari lipidi, polysaccharide u proteini materjali. Fost dawn tal-aħħar huwa li jipprovdi polimeri strutturali. Dawn jinkludu primarjament kollaġen, fibrin, keratin, u ġelatina. Tali proteini huma komuni fl-ambjent. Dawn huma disponibbli u ekonomiku. Barra minn hekk, huma għandhom numru kbir ta 'gruppi funzjonali għall-irbit. Proteini huma differenti bijodegradabilità. . Dan jippermettilek li testendi l-użu ta 'enżimi immobilizzata fil-mediċina. Sadanittant, għandu proteini u l-proprjetajiet negattivi. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. L-iżvantaġġi ta 'użu enzimi immobilizzati għal trasportaturi proteina huwa l-immunoġeniċità għoli tal-passat, kif ukoll l-opportunità li jimplimentaw b'reazzjoni tagħhom biss ċerti gruppi.

polisakkaridi aminosaharidy

Dawn il-materjali huma ħafna drabi użati chitin, dextran, ċelluloża, agarose u derivati tagħhom. Biex polisakkaridi kienu aktar reżistenti għall-reazzjonijiet ta 'ktajjen lineari cross epichlorohydrin imxebbek. L-istruttura tal-malji ta 'gruppi joniċi varji huma introdotti pjuttost liberament. Chitin jiġi akkumulat fi kwantitajiet kbar bħala prodott ta 'skart fl-ipproċessar industrijali ta' gambli u granċijiet. Dan il-materjal huwa differenti kimikament reżistenti u għandu struttura pori definita tajjeb.

polimeri sintetiċi

Dan il-grupp jkollha diversità kbira ta 'materjali u disponibbiltà. Dan jinkludi polimers bbażati fuq l-aċidu akriliku, styrene, polyvinyl alcohol, polyurethane u polimeri poliamide. Ħafna minnhom għandhom saħħa mekkanika differenti. Matul il-konverżjoni dawn jipprovdu l-possibbiltà ta 'diversi daqs tal-pori fuq firxa wiesgħa, l-introduzzjoni ta' gruppi funzjonali varji.

Metodi li jorbtu

Bħalissa, hemm żewġ varjanti fundamentalment distinti immobilizzazzjoni. L-ewwel hija l-preparazzjoni ta 'komposti mingħajr rabtiet kovalenti ma' l-trasportatur. Dan il-metodu huwa fiżika. ieħor inkarnazzjoni tinvolvi l-okkorrenza ta 'rabta kovalenti mas-materjal. Dan il-metodu kimiku.

assorbiment

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Magħha immobilizzat enzimi miksuba mill żamma tal-mediċina fuq il-wiċċ trasportatur minħabba dispersjoni, idrofobiċi, interazzjonijiet elettrostatiċi u bonds idroġenu. Adsorbiment hija l-ewwel mod li jiġi limitat l-mobilità ta 'elementi. Madankollu, bħalissa din l-għażla ma tkunx tilfu r-rilevanza tagħha. Barra minn hekk, l-adsorbiment huwa meqjus li jkun l-aktar metodu komuni ta immobilizzazzjoni fl-industrija.

speċjalment il-mod

Il-letteratura xjentifika jiddeskrivi aktar minn 70 enżimi derivati metodu adsorbiment. Bħala trasportaturi mwettqa b'vantaġġ, ħġieġ poruż, diversi tafal, polisakkaridi, alumina, polimeri sintetiċi, titanju u metalli oħra. F'dan il-każ, l-aħħar huma użati aktar spiss. L-effettività tal-adsorbiment tal-mediċina fuq il-materjal trasportatur hija ddeterminata mill-porożità u l-wiċċ speċifiku.

mekkaniżmu ta 'azzjoni

Assorbiment ta 'enżimi li l-materjali li ma jinħallux hija sempliċi. Huwa jinkiseb permezz ta 'kuntatt ma' soluzzjoni ilmija tal-trasportatur droga. Hija tista 'tieħu mod statika jew dinamika. Is-soluzzjoni enzima hija mħallta ma 'l-ħama frisk, per eżempju, idrossidu titanju. Imbagħad, taħt kondizzjonijiet ħafif, il-kompost huwa mnixxef. L-attività enzima huwa miżmum meta dak immobilizzazzjoni huma kważi 100%. Meta dan jilħaq konċentrazzjoni speċifiku ta '64 mg ta kull gramma ta' trasportatur.

aspetti negattivi

L-iżvantaġġi jinkludu qawwa adsorbiment baxx ta 'l-irbit ta' enżimi u trasportatur. Fil-proċess ta 'bidla kundizzjonijiet ta' reazzjoni tista 'tkun elementi telf immarkati, kontaminazzjoni tal-prodotti, desorbiment tal-proteina. Biex tiżdied il-qawwa tal-irfid vinkolanti ġiet modifikata. Speċifikament, materjali ttrattati bil-joni tal-metall, polimeri, u komposti idrofobiċi oħra ma 'aġenti polyfunctional. F'xi każijiet, il-mediċina nnifisha hija soġġetta għal modifika. Iżda spiss biżżejjed, dan iwassal għal tnaqqis fl-attività tagħha.

Inklużjoni fil-ġell

Din l-għażla huwa pjuttost komuni minħabba l-uniqueness tiegħu u s-sempliċità. Dan il-metodu huwa adattat mhux biss għall-elementi individwali, iżda wkoll għall-kumplessi multiehnzimnyh. Inklużjoni fil-ġell jistgħu jitwettqu minn żewġ metodi. Fl-ewwel każ, il-mediċina huwa kkombinat ma 'soluzzjoni monomeru milwiema, u mbagħad iwettqu l-polimerizzazzjoni. Dan jirriżulta fl-istruttura spazjali tal-ġell fih il-molekuli enżimi fil-ċelloli. Fit-tieni każ, il-mediċina huwa introdott fil-polimeru lest. Dan imbagħad ġie konvertita fi stat ġell.

L-introduzzjoni tal-istrutturi trasluċidi

L-essenza ta 'dan il-metodu jikkonsisti fil immobilizing-soluzzjoni separat enzima akweu miż-sottostrat. Hija tuża membrana semi-permeabbli. Tgħaddi komponenti b'piż molekolari baxx tal cofactors u sottostrati u l-istivi molekoli enżimi kbar.

mikroenkapsulazzjoni

Hemm diversi għażliet għall-introduzzjoni fl-istruttura trasluċidi. L-aktar interessanti minn dawn huma mikroenkapsulazzjoni proteina u l-inklużjoni fil-liposomi. L-ewwel għażla ġiet proposta fl-1964 minn T. Chang. Din tikkonsisti fil li s-soluzzjoni enzima huwa introdott kapsula magħluq ħitan tagħhom huma magħmula minn polimer semipermeable. Id-dehra tal-wiċċ membrana ikkawżat permezz ta 'reazzjoni mill-komposti ta' polikondensazzjoni interfacial. Wieħed minnhom huwa maħlul fil-organiċi u l-ieħor - fil-fażi milwiema. Bħala eżempju jista 'jiġi l-formazzjoni ta' microcapsule miksuba bil-polikondensazzjoni ta 'alid aċidu sebacic biex inti (fażi organika) u 1,6-essaametilenedjamin (rispettivament, il-fażi milwiema) imsemmi. Il-ħxuna tal-membrana huwa kkalkulat hundredths ta 'mikrometru. -Valur tal-kapsuli - mijiet jew għexieren ta 'mikrometri.

Inklużjoni fil liposomi

Dan il-metodu ta 'immobilizzazzjoni huwa qrib mikroenkapsulazzjoni. Liposomi huma ppreżentati fis-sistemi lamellari jew sferiċi bilayers lipidi. Dan il-metodu kien l-ewwel użata fl-1970 F. Għall-separazzjoni tal-liposomi mill-soluzzjoni lipidi hija mwettqa evaporazzjoni-solvent organiku. Il-film irqiq li jifdal hija mxerrda f'soluzzjoni milwiema, li fih l-enzima hija preżenti. Matul dan il-proċess, l-awto-immuntar ta 'strutturi bilayer lipidi. . Popolari dawn l-enzimi immobilizzati fil-mediċina. Dan huwa dovut għall-fatt li ħafna mill-molekuli huwa lokalizzat fil-matriċi lipidi ta 'membrani bijoloġiċi. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Inklużi fil liposomi enzimi immobilizzati huma importanti fil-materjal riċerka mediċina, li jippermettu studju u jiddeskrivu xejriet tal-proċessi tal-ħajja.

Il-formazzjoni ta 'konnessjonijiet ġodda

Immobilizzazzjoni billi jiffurmaw ktajjen kovalenti ġodda u bejn l-enzimi nattivi huwa meqjus minn ħafna bijokatalisti li jipproduċu massa għall-użu industrijali. B'differenza modi fiżiċi, din l-għażla tipprovdi rabta irriversibbli u qawwija tal-molekula u materjal. edukazzjoni tagħha hija spiss akkumpanjati minn istabbilizzazzjoni tas-droga. Madankollu, il-post ta 'l-enzima fil-1 minuta kovalenti twaħħil relattiv għat-trasportatur joħloq ċerti diffikultajiet fit-twettiq tal-proċess katalitiku. Molekula hija separata mill-materjal mill-insert. Peress li ħafna drabi jaġixxu bħala aġenti poly-unsaturates jew difunzjonali. Huma, b'mod partikolari, huma idrażin, bromur ċijanoġeni, dialgedrid glutaraldehyde, klorur tas-sulfuril u l-bqija. Per eżempju, għad-derivazzjoni enżimi galactosyltransferase mill-midja u s-sekwenza li ġejja tiddaħħal Ch ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. F'sitwazzjoni bħal din huwa preżenti fil-struttura ta 'inserzjoni, u l-molekula trasportatur. Kollha kemm huma konnessi mill-rabtiet kovalenti. Ta 'importanza fundamentali hija l-ħtieġa li jiġu introdotti gruppi funzjonali fir-reazzjoni, mhijiex essenzjali għall-funzjoni katalitiku tal-element. Allura, normalment, glikoproteini huma mehmuża mal-proteina carrier għadha ma ntemmitx, u permezz tal-moiety karboidrati. Ir-riżultat huwa l-enzimi immobilizzati aktar stabbli u attivi.

ċelluli

Il-metodi deskritti hawn fuq huma kkunsidrati li huma universali għat-tipi kollha ta 'bijokatalisti. Dawn jinkludu, inter alia, jinkludi ċelluli, strutturi subcellular, immobilizzazzjoni li jsir reċentement mifruxa. Dan huwa dovut għal dawn li ġejjin. Meta immobilizzazzjoni ta 'ċelluli mhux meħtieġ li jiġu iżolati u jippurifika l-tħejjijiet ta' enżimi li jimplimentaw cofactors fil-reazzjoni. Bħala riżultat, isir possibbli li tinkiseb sistemi li jwettqu l-proċessi b'diversi stadji jseħħu kontinwament.

L-użu ta 'enżimi immobilizzata

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Fil-mediċina veterinarja, industrija u industriji oħra huma preparazzjonijiet tad-dar pjuttost popolari miksuba bil-metodi msemmija hawn fuq. approċċi prattika imbattla tipprovdi soluzzjoni għall-problemi tal-implimentazzjoni tal-kunsinna fil-mira ta 'drogi fil-ġisem. enzimi immobilizzati huma permessi li tikseb drogi fit-jaāixxu bi tossiċità minima u allerġeniċità. Issa xjentisti issolvi l-problemi assoċjati ma 'biokonverżjoni tal-massa u l-enerġija billi jużaw strateġiji mikrobijoloġiċi. Sadanittant, kontribut sinifikanti lix-xogħol ta 'teħid teknoloġija u enżimi immobilizzati. prospetti ta 'żvilupp huma biżżejjed xjentisti wiesgħa. Għalhekk, fil-futur wieħed mill-irwoli ewlenin fil-proċess ta 'kontroll fuq l-ambjent għandhom jappartjenu għat-tipi ġodda ta' analiżi. B'mod partikolari, il-kwistjoni ta 'bioluminescent, u immunoassay enzima. Ta 'importanza partikolari huma l-approċċi avvanzati fl-ipproċessar ta' materja prima lignocellulosic. enzimi immobilizzati jistgħu jintużaw bħala amplifikaturi ta 'sinjali dgħajfa. sit attiv jistgħu jkunu taħt l-influwenza tal-midja, li hija taħt ivvibrar, stress mekkaniku jew esposti għal trasformazzjonijiet phytochemicals.