Enzyme cố định và sử dụng của họ

Khái niệm về enzyme cố định phát sinh trong nửa sau của thế kỷ 20. Trong khi đó, trở lại vào năm 1916, nó đã phát hiện ra rằng hấp thụ trên sucrose carbon duy trì hoạt tính xúc tác. Năm 1953, D. và N. Shleyt Grubhofer thực hiện các pepsin đầu tiên ràng buộc, amylase, các carboxypeptidase và RNase thành một tàu sân không hòa tan. Khái niệm về enzyme cố định đã được hợp pháp hóa vào năm 1971. Đây là hội nghị đầu tiên về Enzyme Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Hiện nay, khái niệm về enzyme cố định theo một nghĩa rộng hơn đó là vào cuối thế kỷ 20. Chúng tôi coi thể loại này một cách chi tiết hơn.

Tổng quan

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Và mmobilizovannye enzyme - hợp chất có liên quan nhân tạo với người vận chuyển không hòa tan. Đồng thời họ giữ lại tính chất xúc tác của họ. Hiện nay, quá trình này được coi là trong hai khía cạnh - trong phạm vi giới hạn của tự do một phần và đầy đủ các phong trào của các phân tử protein.

nhân phẩm

. Các nhà khoa học đã tìm thấy một số lợi ích của enzyme cố định. Đóng vai trò là chất xúc tác không đồng nhất, họ có thể dễ dàng tách ra khỏi môi trường phản ứng. может быть многократным. Các nghiên cứu phát hiện ra rằng việc sử dụng enzyme cố định có thể được lặp đi lặp lại. Trong quá trình liên kết các hợp chất thay đổi tính chất của chúng. Họ có được bề mặt đặc hiệu, ổn định. Tuy nhiên, hoạt động của họ bắt đầu phụ thuộc vào điều kiện môi trường. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. enzyme cố định là bền và cao mức độ ổn định. Nó là nhiều hơn, ví dụ, rằng các enzyme tự do trong hàng ngàn, hàng chục ngàn lần. Tất cả điều này cung cấp hiệu suất cao, khả năng cạnh tranh và lợi nhuận của công nghệ, trong đó có được cố định enzyme.

hãng

J .. Porath xác định tính chất quan trọng của vật liệu lý tưởng để sử dụng cho cố định. Các hãng vận tải phải có:

1. Không tan.
2. sinh học và hóa học ổn định cao.
3. Công suất để kích hoạt nhanh chóng. Người vận chuyển phải di chuyển dễ dàng sang những loài phản ứng.
4. ưa nước lớn.
5. Các thấm yêu cầu. chỉ số của nó nên được bình đẳng có thể chấp nhận đối với các enzyme và coenzyme, các sản phẩm phản ứng và các chất nền.

Hiện nay, không có tài liệu nào sẽ tuân thủ đầy đủ các yêu cầu này. Tuy nhiên, trong thực tế, sử dụng các tàu sân bay rất thích hợp cho bất động của các enzym trong một thể loại nhất định của hoàn cảnh cụ thể.

phân loại

, разделяются на неорганические и органические. Tuỳ theo tính chất của vật chất, trong giao tiếp mà các hợp chất được chuyển đổi thành các enzyme cố định được chia thành vô cơ và hữu cơ. Ràng buộc của nhiều hợp chất được thực hiện với các hãng polyme. Những vật liệu hữu cơ được chia thành hai lớp: tự nhiên và tổng hợp. Trong mỗi trong số họ, đến lượt nó, phân bổ nhóm tùy thuộc vào cấu trúc. hãng vô cơ chủ yếu được thể hiện bằng chất liệu thủy tinh, gốm sứ, đất sét, silica, graphite carbon đen. Khi làm việc với các tài liệu phương pháp hóa học khô phổ biến. enzyme cố định thu được bằng cách phủ một bộ phim mang oxit titan, nhôm, zirconium, hafini hoặc chế biến polyme hữu cơ. Một lợi thế quan trọng của vật liệu là dễ tái sinh.

hãng protein

Phổ biến nhất lipid, polysaccharide và protein vật liệu. Trong số thứ hai là để cung cấp polyme cấu trúc. Những chủ yếu bao gồm collagen, fibrin, keratin, và gelatin. protein này rất phổ biến trong môi trường. Họ có sẵn và tiết kiệm. Bên cạnh đó, họ có một số lượng lớn các nhóm chức năng để liên kết. Protein khác nhau phân hủy vi khuẩn. . Điều này cho phép bạn mở rộng việc sử dụng enzyme cố định trong y học. Trong khi đó, nó có protein và các thuộc tính tiêu cực. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Những khó khăn của việc sử dụng enzyme cố định để vận chuyển protein là miễn dịch cao của quá khứ, cũng như cơ hội để thực hiện trong phản ứng của họ chỉ nhóm nhất định.

polysaccharides aminosaharidy

Những vật liệu này thường được sử dụng nhiều nhất chitin, dextran, cellulose, agarose và dẫn xuất của chúng. Để polysaccharides kháng hơn với phản ứng của chuỗi tuyến tính epichlorohydrin liên kết ngang chéo. Cấu trúc lưới của các nhóm ion khác nhau được giới thiệu khá tự do. Chitin được tích lũy với số lượng lớn như một sản phẩm thải trong công nghiệp chế biến tôm và cua. Tài liệu này khác với kháng hóa học và có cấu trúc lỗ chân lông được xác định rõ.

polyme tổng hợp

Nhóm này có một sự đa dạng lớn của vật liệu và tính sẵn sàng. Nó bao gồm các polyme dựa trên axit acrylic, styrene, polyvinyl alcohol, polyurethane và polyme polyamide. Hầu hết trong số họ có độ bền cơ học khác nhau. Trong chuyển đổi mà họ cung cấp khả năng thay đổi kích thước lỗ chân lông trên một phạm vi rộng, sự ra đời của các nhóm chức năng khác nhau.

Phương pháp ràng buộc

Hiện nay, có hai biến thể cơ bản khác biệt cố định. Đầu tiên là việc chuẩn bị của các hợp chất mà không liên kết hóa trị với người vận chuyển. Phương pháp này là vật lý. hiện thân khác liên quan đến sự xuất hiện của liên kết hóa trị với các nguyên liệu. phương pháp hóa học này.

sự hấp thụ

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Với nó cố định enzyme thu được bằng cách duy trì của thuốc trên bề mặt tàu sân do phân tán, kỵ nước, tương tác tĩnh điện và liên kết hydro. Hấp phụ là cách đầu tiên hạn chế sự di chuyển của các yếu tố. Tuy nhiên, hiện tùy chọn này đã không bị mất liên quan của nó. Hơn nữa, khả năng hấp thụ được coi là phương pháp phổ biến nhất của cố định trong ngành.

đặc biệt là cách

Các tài liệu khoa học mô tả hơn 70 enzyme có nguồn gốc phương pháp hấp phụ. Là kẻ chuyên chở thực hiện thuận lợi, thủy tinh xốp, đất sét khác nhau, polysaccharides, nhôm, loại polyme tổng hợp, titan và kim loại khác. Trong trường hợp này, sau này được sử dụng thường xuyên hơn. Hiệu quả của hấp phụ của thuốc trên các vật liệu mang được xác định bởi độ xốp và bề mặt cụ thể.

Cơ chế tác dụng

Hấp phụ của enzyme để các vật liệu không hòa tan rất đơn giản. Nó đạt được bằng cách tiếp xúc với một dung dịch nước của người vận chuyển ma túy. Có thể mất một cách tĩnh hoặc động. Giải pháp enzym được trộn với bùn tươi, ví dụ, titan hydroxit. Sau đó, trong điều kiện nhẹ, hợp chất được sấy khô. Hoạt tính enzyme được giữ lại khi cố định như vậy là gần như 100%. Khi điều này đạt nồng độ cụ thể của 64 mg mỗi gram của tàu sân bay.

khía cạnh tiêu cực

Những khó khăn bao gồm sức mạnh hấp phụ thấp của ràng buộc của enzyme và vận chuyển. Trong quá trình thay đổi điều kiện phản ứng có thể yếu tố mất rõ rệt, ô nhiễm của sản phẩm, giải hấp của protein. Để tăng sức mạnh của sự hỗ trợ ràng buộc đã được sửa đổi. Cụ thể, vật liệu được xử lý bằng các ion kim loại, polyme, và các hợp chất kỵ nước khác với các tác nhân đa chức năng. Trong một số trường hợp, thuốc bản thân phải chịu sửa đổi. Nhưng thường thì đủ, điều này dẫn đến sự sụt giảm trong hoạt động của nó.

Đưa vào gel

Tùy chọn này là khá phổ biến do tính độc đáo và đơn giản của nó. Phương pháp này phù hợp không chỉ đối với các yếu tố cá nhân, mà còn cho phức multiehnzimnyh. Đưa vào gel có thể được thực hiện bởi hai phương pháp. Trong trường hợp đầu tiên, thuốc được kết hợp với một giải pháp monomer lỏng, và sau đó thực hiện trùng hợp. Điều này dẫn đến các cấu trúc không gian của gel có chứa các phân tử enzyme trong tế bào. Trong trường hợp thứ hai, thuốc được đưa vào polyme đã hoàn thành. Sau đó nó được chuyển đổi thành một trạng thái gel.

Sự ra đời của các cấu trúc mờ

Bản chất của phương pháp này bao gồm trong immobilizing giải pháp enzym dung dịch nước tách ra từ bề mặt. Nó sử dụng một màng bán thấm. Nó vượt qua các thành phần trọng lượng phân tử thấp của đồng yếu tố và các chất nền và giữ phân tử enzyme lớn.

microencapsulation

Có một số tùy chọn cho việc giới thiệu trong cấu trúc mờ. Thú vị nhất trong số này là microencapsulation protein và đưa vào liposome. Các tùy chọn đầu tiên được đề xuất vào năm 1964 bởi T. Chang. Nó bao gồm trong đó các giải pháp enzym được đưa vào khoang kín có bức tường được làm bằng một loại polymer nửa thấm. Sự xuất hiện của bề mặt màng do phản ứng của các hợp chất của polycondensation bề. Một trong số đó được hòa tan trong các hữu và người kia - trong pha lỏng. Như một ví dụ có thể kể đến sự hình thành của một microcapsule thu được bằng cách polycondensation của halogen axit sebacic to-bạn (pha hữu cơ) và 1,6-hexamethylenediamine (tương ứng, pha nước). Độ dày của màng được tính bằng phần trăm của một micromet. Giá trị của viên nang - hàng trăm hoặc hàng chục micromet.

Đưa vào liposome

Phương pháp này cố định gần microencapsulation. Liposome được thể hiện trong hệ thống lớp lipid kép dạng tấm hoặc hình cầu. Phương pháp này lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1970 F. Để tách các liposome từ dung dịch lipid được thực hiện bay hơi dung môi hữu cơ. Bộ phim mỏng còn lại được phân tán trong một dung dịch nước, trong đó enzyme có mặt. Trong quá trình này, tự lắp ráp các cấu trúc lớp lipid kép. . Khá phổ biến những enzyme cố định trong y học. Điều này là do thực tế là hầu hết các phân tử được bản địa hoá trong khuôn lipid của màng sinh học. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Bao gồm trong liposome enzyme cố định rất quan trọng trong tài liệu nghiên cứu y học, cho phép nghiên cứu và mô tả mô hình của quá trình sống.

Sự hình thành của các kết nối mới

Cố định bằng cách hình thành chuỗi kết cộng hóa trị mới và giữa các enzym tự nhiên được coi là bởi hầu hết biocatalysts sản xuất khối lượng dùng trong công nghiệp. Không giống như cách vật lý, tùy chọn này cung cấp một liên kết không thể đảo ngược và mạnh mẽ của phân tử và vật chất. giáo dục của mình thường đi kèm với một sự ổn định của thuốc. Tuy nhiên, vị trí của các enzyme ở 1 phút cộng hóa trị liên kết liên quan đến các hãng tạo ra những khó khăn nhất định trong việc thực hiện quá trình xúc tác. Phân tử được tách ra từ các vật liệu bằng cách chèn. Vì nó thường đóng vai trò đại lý poly- và difunctional. Họ, đặc biệt là hydrazine, cyanogen bromide, glutaraldehyde dialgedrid, sulfuryl chloride và vân vân. Ví dụ, đối bắt nguồn enzyme galactosyltransferase từ giới truyền thông và các trình tự sau chèn -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. Trong một tình huống như vậy hiện diện trong cấu trúc của chèn, và các phân tử chuyên chở. Tất cả đều được nối với nhau bằng liên kết hóa trị. Có tầm quan trọng cơ bản là sự cần thiết để giới thiệu nhóm chức trong phản ứng, không phải là cần thiết cho các chức năng xúc tác của nguyên tố này. Vì vậy, thông thường, glycoprotein được gắn vào các protein hãng vẫn chưa kết thúc, và thông qua việc phân nưa carbohydrate. Kết quả là một enzyme cố định ổn định hơn và tích cực.

tế bào

Các phương pháp mô tả ở trên được coi là phổ quát cho tất cả các loại biocatalysts. Chúng bao gồm, inter alia, bao gồm các tế bào, cấu trúc dưới tế bào, cố định mà trở nên thời gian gần đây trên diện rộng. Điều này là do sau đây. Khi cố định của các tế bào không cần thiết phải cách ly và làm sạch các chế phẩm enzyme để thực hiện đồng yếu tố trong phản ứng. Kết quả là, nó trở thành có thể để có được hệ thống thực hiện các quy trình nhiều bước xảy ra liên tục.

Việc sử dụng enzyme cố định

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Trong y học thú y, công nghiệp và các ngành công nghiệp khác đang chuẩn bị gia dụng khá phổ biến thu được bằng các phương pháp trên. cách tiếp cận thực tế cạn kiệt cung cấp một giải pháp cho các vấn đề của việc thực hiện giao hàng mục tiêu của thuốc trong cơ thể. enzyme cố định được phép để có được một loại thuốc tác dụng lâu dài với độc tính tối thiểu và gây dị ứng. Bây giờ các nhà khoa học giải quyết các vấn đề liên quan bioconversion khối lượng và năng lượng, sử dụng phương pháp vi sinh. Trong khi đó, một đóng góp đáng kể đến công việc làm công nghệ và các enzym cố định. Triển vọng phát triển là các nhà khoa học đủ rộng. Vì vậy, trong thời gian tới một trong những vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát đối với môi trường phải thuộc về các loại mới của phân tích. Đặc biệt, vấn đề phát quang sinh học, và enzyme xét nghiệm miễn dịch. Đặc biệt quan trọng là các phương pháp tiên tiến trong quá trình xử lý nguyên liệu lignocellulose. enzyme cố định có thể được sử dụng như các bộ khuếch đại tín hiệu yếu. Hoạt động trang web có thể chịu ảnh hưởng của các phương tiện truyền thông, mà là dưới sonication, căng thẳng cơ khí hoặc tiếp xúc với chất phytochemical biến đổi.