Enzim amobil dan penggunaannya

Konsep enzim amobil muncul pada paruh kedua abad ke-20. Sementara itu, pada tahun 1916, ditemukan bahwa diserap pada sukrosa karbon dipertahankan aktivitas katalitik. Pada tahun 1953, D. dan N. Shleyt Grubhofer dilakukan pepsin pertama yang mengikat, amilase, yang Carboxypeptidase dan RNase untuk pembawa larut. Konsep enzim amobil disahkan pada tahun 1971. Itu adalah konferensi pertama pada enzim Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Saat ini, konsep enzim amobil dalam arti yang lebih luas daripada di akhir abad 20. Kami menganggap kategori ini secara lebih rinci.

Ikhtisar

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. Dan mmobilizovannye enzim - senyawa yang artifisial terkait dengan pembawa larut. Pada saat yang sama mereka mempertahankan sifat katalitik mereka. Saat ini, proses ini dianggap dalam dua aspek - dalam keterbatasan kebebasan parsial dan penuh pergerakan molekul protein.

martabat

. Para ilmuwan telah menemukan beberapa manfaat dari enzim amobil. Bertindak sebagai katalis heterogen, mereka dapat dengan mudah dipisahkan dari media reaksi. может быть многократным. Studi-studi menemukan bahwa penggunaan enzim amobil dapat diulang. Dalam proses pengikatan senyawa mengubah sifat mereka. Mereka memperoleh spesifisitas substrat, stabilitas. Namun, aktivitas mereka mulai tergantung pada kondisi lingkungan. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. enzim amobil yang tahan lama dan tinggi tingkat stabilitas. Hal ini lebih dari, misalnya, bahwa enzim gratis di ribuan, puluhan ribu kali. Semua ini memberikan efisiensi tinggi, daya saing dan profitabilitas teknologi, di mana ada amobil enzim.

operator

J .. Porath diidentifikasi sifat kunci dari bahan yang ideal untuk digunakan untuk imobilisasi. Operator harus memiliki:

1. Tdk dpt.
2. stabilitas biologi dan kimia yang tinggi.
3. Kapasitas untuk aktivasi cepat. Operator harus bergerak dengan mudah ke dalam spesies reaktif.
4. hidrofilik besar.
5. permeabilitas yang diperlukan. indikatornya harus sama-sama diterima untuk enzim dan koenzim, produk reaksi dan substrat.

Saat ini, tidak ada bahan yang sepenuhnya akan mematuhi persyaratan tersebut. Namun, dalam prakteknya, digunakan operator yang cocok untuk imobilisasi enzim dalam kategori tertentu dari keadaan tertentu.

klasifikasi

, разделяются на неорганические и органические. Tergantung pada sifat materialnya, dalam komunikasi dengan mana senyawa diubah menjadi enzim amobil dibagi menjadi anorganik dan organik. Pengikatan banyak senyawa dilakukan dengan operator polimer. bahan organik ini dibagi menjadi dua kelas: alami dan sintetis. Dalam setiap dari mereka, pada gilirannya, mengalokasikan kelompok tergantung pada struktur. operator anorganik terutama diwakili oleh bahan kaca, keramik, tanah liat, silika, grafit karbon hitam. Ketika bekerja dengan bahan populer metode kimia kering. enzim amobil diperoleh dengan melapisi sebuah film pembawa titanium oksida, alumina, zirkonium, hafnium atau pengolahan polimer organik. Keuntungan penting dari bahan adalah kemudahan regenerasi.

operator protein

Yang paling populer lipid, polisakarida dan protein bahan. Di antara yang terakhir adalah untuk memberikan polimer struktural. Ini terutama meliputi kolagen, fibrin, keratin, dan gelatin. protein seperti tersebar luas di lingkungan. Mereka tersedia dan ekonomis. Selain itu, mereka memiliki sejumlah besar kelompok fungsional untuk menghubungkan. Protein berbeda biodegradabilitas. . Hal ini memungkinkan Anda untuk memperpanjang penggunaan enzim amobil dalam kedokteran. Sementara itu, memiliki protein dan sifat negatif. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Kelemahan dari menggunakan enzim amobil ke operator protein adalah imunogenisitas tinggi masa lalu, serta kesempatan untuk menerapkan dalam reaksi mereka hanya kelompok tertentu.

polisakarida aminosaharidy

Bahan-bahan ini paling sering digunakan kitin, dekstran, selulosa, agarosa dan turunannya. Untuk polisakarida lebih tahan terhadap reaksi rantai linear silang epiklorohidrin lintas. Struktur mesh berbagai kelompok ionik diperkenalkan cukup bebas. Kitin terakumulasi dalam jumlah besar sebagai produk limbah di industri pengolahan udang dan kepiting. Bahan ini berbeda kimia tahan dan memiliki struktur pori didefinisikan dengan baik.

polimer sintetis

Kelompok ini memiliki keragaman bahan dan ketersediaan. Ini termasuk polimer berdasarkan asam akrilik, stirena, polivinil alkohol, polyurethane dan polimer poliamida. Kebanyakan dari mereka memiliki kekuatan mekanik yang berbeda. Selama konversi mereka memberikan kemungkinan berbagai ukuran pori-pori melalui berbagai, pengenalan berbagai kelompok fungsional.

Metode mengikat

Saat ini, ada dua varian fundamental berbeda imobilisasi. Yang pertama adalah persiapan senyawa tanpa ikatan kovalen dengan carrier. Metode ini fisik. perwujudan lain melibatkan terjadinya ikatan kovalen dengan materi. metode kimia ini.

adsorpsi

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Dengan itu bergerak enzim diperoleh retensi obat pada permukaan pembawa karena dispersi, hidrofobik, interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen. Adsorpsi adalah cara pertama membatasi mobilitas elemen. Namun, saat ini pilihan ini tidak kehilangan relevansinya. Selain itu, adsorpsi dianggap metode yang paling umum dari imobilisasi di industri.

terutama jalan

Literatur ilmiah menjelaskan lebih dari 70 enzim yang berasal metode adsorpsi. Sebagai pembawa dilakukan secara menguntungkan, kaca berpori, berbagai tanah liat, polisakarida, alumina, polimer sintetik, titanium dan logam lainnya. Dalam hal ini, yang terakhir lebih sering digunakan. Efektivitas adsorpsi obat pada bahan pembawa ditentukan oleh porositas dan permukaan spesifik.

mekanisme aksi

Adsorpsi enzim untuk bahan larut sederhana. Hal ini dicapai dengan kontak dengan larutan pembawa narkoba. Hal ini dapat mengambil cara statis atau dinamis. Larutan enzim dicampur dengan lumpur segar, misalnya, titanium hidroksida. Kemudian, dalam kondisi ringan, senyawa dikeringkan. Aktivitas enzim akan dipertahankan imobilisasi seperti hampir 100%. Ketika ini mencapai konsentrasi tertentu dari 64 mg per gram carrier.

aspek negatif

Kerugian meliputi kekuatan adsorpsi rendah dari mengikat enzim dan operator. Dalam proses perubahan kondisi reaksi dapat elemen ditandai hilangnya, kontaminasi produk, desorpsi protein. Untuk meningkatkan kekuatan dukungan yang mengikat telah dimodifikasi. Secara khusus, bahan diobati dengan ion logam, polimer, dan senyawa hidrofobik lainnya dengan agen polifungsional. Dalam beberapa kasus, obat itu sendiri dikenakan modifikasi. Tapi cukup sering, ini mengarah ke penurunan aktivitasnya.

Inklusi di gel

Pilihan ini sangat umum karena keunikannya dan kesederhanaan. Metode ini cocok tidak hanya untuk unsur-unsur individu, tetapi juga untuk kompleks multiehnzimnyh. Inklusi pada gel dapat dilakukan dengan dua metode. Dalam kasus pertama, obat ini dikombinasikan dengan larutan monomer berair, dan kemudian melakukan polimerisasi. Hal ini menyebabkan struktur spasial dari gel yang mengandung molekul enzim dalam sel. Dalam kasus kedua, obat dimasukkan ke dalam polimer selesai. Hal itu kemudian diubah menjadi negara gel.

Pengenalan struktur tembus

Inti dari metode ini terdiri dalam melumpuhkan larutan enzim berair terpisah dari substrat. Ini menggunakan membran semi-permeabel. Melewati komponen berat molekul rendah kofaktor dan substrat dan memegang molekul enzim yang besar.

mikroenkapsulasi

Ada beberapa pilihan untuk pengenalan dalam struktur tembus. Yang paling menarik dari ini mikroenkapsulasi protein dan dimasukkan dalam liposom. Opsi pertama diusulkan pada tahun 1964 oleh T. Chang. Ini terdiri dalam bahwa larutan enzim dimasukkan ke kapsul tertutup yang dindingnya terbuat dari polimer semipermeabel. Munculnya permukaan membran yang disebabkan oleh reaksi dari senyawa polikondensasi antarmuka. Salah satunya dilarutkan dalam organik dan yang lainnya - dalam fase air. Sebagai contoh dapat disebutkan pembentukan mikrokapsul diperoleh dengan polikondensasi dari asam halida sebacic ke-Anda (fase organik) dan 1,6-heksametilenadiamina (masing-masing, fasa air). Ketebalan membran dihitung dalam seratus mikrometer. Nilai dari kapsul - ratusan atau puluhan mikrometer.

Dimasukkan ke liposom

Metode ini imobilisasi dekat dengan mikroenkapsulasi. Liposom disajikan dalam bilayers sistem lipid pipih atau bulat. Metode ini pertama kali digunakan pada tahun 1970 F. Untuk pemisahan liposom dari larutan lipid diusung menguapkan pelarut organik. Sisa film tipis tersebar dalam larutan berair, dimana enzim hadir. Selama proses ini, self-assembly struktur lipid bilayer. . Cukup populer ini enzim amobil dalam pengobatan. Hal ini disebabkan fakta bahwa sebagian besar molekul terlokalisir dalam matriks lipid dari membran biologis. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Termasuk dalam liposom enzim amobil penting dalam bahan penelitian kedokteran, memungkinkan studi dan menggambarkan pola dari proses kehidupan.

Pembentukan koneksi baru

Imobilisasi dengan membentuk rantai kovalen baru dan antara enzim asli dianggap oleh sebagian besar memproduksi biocatalysts massa untuk keperluan industri. Tidak seperti cara fisik, pilihan ini menyediakan ikatan ireversibel dan kuat dari molekul dan materi. pendidikannya sering disertai dengan stabilisasi obat. Namun, lokasi enzim pada ikatan 1 menit kovalen relatif terhadap carrier menciptakan kesulitan tertentu dalam melakukan proses katalitik. Molekul dipisahkan dari materi oleh insert. Seperti yang sering bertindak agen poli- dan difungsi. Mereka, khususnya, hidrazin, sianogen bromida, glutaraldehid dialgedrid, sulfuryl klorida dan sebagainya. Misalnya, untuk menurunkan enzim galactosyltransferase dari media dan urutan berikut dimasukkan -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. Dalam situasi seperti ini adalah hadir dalam struktur insert, dan molekul pembawa. Semua dari mereka yang dihubungkan oleh ikatan kovalen. Dari pentingnya adalah kebutuhan untuk memperkenalkan kelompok fungsional dalam reaksi, tidak penting untuk fungsi katalitik dari elemen. Jadi, biasanya, glikoprotein yang melekat pada protein pembawa belum berakhir, dan melalui bagian karbohidrat. Hasilnya adalah enzim amobil lebih stabil dan aktif.

sel

Metode yang dijelaskan di atas dianggap universal untuk semua jenis biocatalysts. Ini termasuk, antara lain, meliputi sel, struktur subselular, imobilisasi yang menjadi baru-baru ini secara luas. Hal ini disebabkan berikut ini. Ketika imobilisasi sel tidak diperlukan untuk mengisolasi dan memurnikan persiapan enzim untuk melaksanakan kofaktor dalam reaksi. Akibatnya, menjadi mungkin untuk mendapatkan sistem yang melakukan proses multi-langkah yang terjadi terus menerus.

Penggunaan enzim amobil

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Dalam kedokteran hewan, industri dan industri lainnya yang persiapan rumah tangga cukup populer diperoleh dengan metode di atas. pendekatan praktek habis memberikan solusi terhadap masalah-masalah pelaksanaan pengiriman target obat dalam tubuh. enzim amobil diperbolehkan untuk mendapatkan obat long-acting dengan toksisitas minimal dan alergenitas. Sekarang para ilmuwan memecahkan masalah yang terkait dengan biokonversi massa dan energi, menggunakan pendekatan mikrobiologi. Sementara itu, kontribusi yang signifikan terhadap pekerjaan membuat teknologi dan enzim amobil. prospek pengembangan adalah ilmuwan cukup luas. Jadi, di masa depan salah satu peran kunci dalam proses kontrol atas lingkungan harus milik jenis baru analisis. Secara khusus, pertanyaan dari bioluminescent, dan enzim immunoassay. Yang paling penting adalah pendekatan maju dalam pengolahan bahan baku lignoselulosa. enzim amobil dapat digunakan sebagai penguat sinyal yang lemah. situs aktif mungkin di bawah pengaruh media, yang berada di bawah sonikasi, tekanan mekanik atau terkena phytochemical transformasi.