Dhana ya vimeng'enya visivyohamishika ilionekana kwanza katika nusu ya pili ya karne ya 20. Wakati huo huo, nyuma mnamo 1916, iligunduliwa kuwa sucrose iliyotiwa kwenye kaboni ilihifadhi shughuli yake ya kichocheo. Mnamo mwaka wa 1953, D. Schleit na N. Grubhofer walifanya kifungo cha kwanza cha pepsin, amylase, carboxypeptidase na RNase na carrier usio na mumunyifu. Dhana ya enzymes zisizohamishika ilihalalishwa mwaka wa 1971. Hii ilitokea katika mkutano wa kwanza wa enzymology ya uhandisi. Kwa sasa, dhana ya enzymes zisizohamishika inazingatiwa kwa maana pana zaidi kuliko ilivyokuwa mwishoni mwa karne ya 20. Hebu tuangalie kwa karibu kitengo hiki.
Maelezo ya jumla
Enzymes zisizohamishika ni misombo ambayo hufungamana na mtoa huduma isiyoyeyuka. Hata hivyo, wanahifadhi sifa zao za kichocheo. Hivi sasa, mchakato huu unazingatiwa katika nyanja mbili - ndani ya mfumo wa kizuizi cha sehemu na kamili cha uhuru wa kusonga wa molekuli za protini.
Hadhi
Wanasayansi wamegundua manufaa fulani ya vimeng'enya visivyohamishika. Ikifanya kama vichocheo tofauti, vinaweza kutengwa kwa urahisi kutoka kwa njia ya majibu. Kama sehemu ya utafiti, ilibainika kuwa utumiaji wa vimeng'enya visivyohamishika unaweza kurudiwa. Wakati wa mchakato wa kumfunga, viunganisho hubadilisha mali zao. Wanapata maalum ya substrate na utulivu. Wakati huo huo, shughuli zao huanza kutegemea hali ya mazingira. Enzymes zisizohamishika ni za kudumu na zina kiwango cha juu cha utulivu. Ni kubwa kuliko, kwa mfano, ya vimeng'enya vya bure kwa maelfu, makumi ya maelfu ya nyakati. Haya yote yanahakikisha ufanisi wa juu, ushindani na uchumi wa teknolojia ambamo vimeng'enya visivyohamishika vinapatikana.
Vyombo vya habari
J. Poratu alibainisha sifa kuu za nyenzo zinazofaa kutumika katika kuzima. Washikaji lazima wawe na:
- kutomumunika.
- Kinga ya juu ya kibayolojia na kemikali.
- Uwezo wa kuwezesha haraka. Watoa huduma wanapaswa kuwa tendaji kwa urahisi.
- Hidrophilicity kubwa.
- Upenyezaji wa lazima. Kiashirio chake kinapaswa kukubalika kwa usawa kwa vimeng'enya na koenzymes, bidhaa za athari na substrates.
Kwa sasa hakuna nyenzo ambayo inakidhi mahitaji haya kikamilifu. Walakini, kwa mazoezi, wabebaji hutumiwa ambao wanafaa kwa immobilization.aina fulani ya vimeng'enya chini ya hali maalum.
Ainisho
Kulingana na asili yao, nyenzo, kuhusiana nazo ambazo misombo hubadilishwa kuwa vimeng'enya visivyohamishika, hugawanywa katika isokaboni na kikaboni. Kuunganishwa kwa misombo mingi hufanyika na flygbolag za polymeric. Nyenzo hizi za kikaboni zimegawanywa katika madarasa 2: synthetic na asili. Katika kila mmoja wao, kwa upande wake, vikundi vinatofautishwa kulingana na muundo. Vibebaji vya isokaboni vinawakilishwa zaidi na nyenzo zilizotengenezwa kwa glasi, keramik, udongo, gel ya silika na nyeusi ya grafiti. Wakati wa kufanya kazi na vifaa, njia za kemia kavu ni maarufu. Enzymes zisizohamishika hupatikana kwa wabebaji wa mipako na filamu ya titani, alumini, zirconium, oksidi za hafnium au kwa usindikaji na polima za kikaboni. Faida muhimu ya nyenzo ni urahisi wa kuzaliwa upya.
Wabeba protini
Maarufu zaidi ni lipid, polysaccharide na nyenzo za protini. Kati ya hizi za mwisho, inafaa kuonyesha polima za kimuundo. Hizi kimsingi ni pamoja na collagen, fibrin, keratin, na gelatin. Protini kama hizo husambazwa sana katika mazingira ya asili. Wao ni nafuu na kiuchumi. Kwa kuongeza, wana idadi kubwa ya vikundi vya kazi kwa ajili ya kumfunga. Protini zinaweza kuharibika. Hii inaruhusu kupanua matumizi ya enzymes immobilized katika dawa. Wakati huo huo, protini pia zina mali hasi. Ubaya wa kutumia enzymes zisizohamishika kwenye wabebaji wa protini ni kinga ya juu ya mwisho, na vile vile.uwezo wa kuanzisha vikundi fulani tu vyao katika miitikio.
Polysaccharides, aminosaccharides
Kati ya nyenzo hizi, chitin, dextran, selulosi, agarose na viasili vyake hutumiwa mara nyingi. Ili kufanya polisakaridi kustahimili athari zaidi, minyororo yao ya mstari imeunganishwa na epichlorohydrin. Vikundi mbalimbali vya ionogenic vinaletwa kwa uhuru katika miundo ya mtandao. Chitin hujilimbikiza kwa kiasi kikubwa kama taka wakati wa usindikaji wa viwanda wa kamba na kaa. Dutu hii ni sugu kwa kemikali na ina muundo wa vinyweleo uliobainishwa vyema.
polima Sanifu
Kundi hili la nyenzo ni tofauti sana na linaweza kufikiwa. Inajumuisha polima kulingana na asidi ya akriliki, styrene, pombe ya polyvinyl, polyurethane na polima za polyamide. Wengi wao wana nguvu za mitambo. Katika mchakato wa mageuzi, hutoa uwezekano wa kutofautisha ukubwa wa kitundu ndani ya masafa mapana, kutambulisha vikundi mbalimbali vya utendaji.
Mbinu za Kufunga
Kwa sasa, kuna chaguo mbili tofauti za uhamasishaji. Ya kwanza ni kupata misombo bila vifungo vya ushirikiano na carrier. Njia hii ni ya kimwili. Chaguo jingine linahusisha kuibuka kwa dhamana ya covalent na nyenzo. Hii ni mbinu ya kemikali.
Adsorption
Kwa msaada wake, vimeng'enya visivyoweza kusonga hupatikana kwa kushikilia dawa kwenye uso wa mtoa huduma kutokana namtawanyiko, haidrofobu, mwingiliano wa kielektroniki na vifungo vya hidrojeni. Adsorption ilikuwa njia ya kwanza ya kupunguza uhamaji wa vitu. Hata hivyo, hata sasa chaguo hili halijapoteza umuhimu wake. Zaidi ya hayo, adsorption inachukuliwa kuwa mbinu ya kawaida ya uwezeshaji katika sekta hii.
Vipengele vya mbinu
Machapisho ya kisayansi yanaelezea zaidi ya vimeng'enya 70 vilivyopatikana kwa mbinu ya utangazaji. Wabebaji walikuwa hasa glasi ya porous, udongo mbalimbali, polysaccharides, oksidi za alumini, polima za synthetic, titani na metali nyingine. Mwisho ndio unaotumiwa zaidi. Ufanisi wa adsorption ya madawa ya kulevya kwenye carrier imedhamiriwa na porosity ya nyenzo na eneo maalum la uso.
Mbinu ya utendaji
Utangazaji wa enzyme kwenye nyenzo zisizoyeyuka ni rahisi. Inafanikiwa kwa kuwasiliana na suluhisho la maji la dawa na carrier. Inaweza kupita kwa njia tuli au yenye nguvu. Suluhisho la enzyme linachanganywa na sediment safi, kwa mfano, hidroksidi ya titani. Mchanganyiko huo hukaushwa chini ya hali nyepesi. Shughuli ya enzyme wakati wa uhamasishaji kama huo huhifadhiwa kwa karibu 100%. Wakati huo huo, ukolezi maalum hufikia 64 mg kwa gramu ya carrier.
Matukio hasi
Hasara za adsorption ni pamoja na nguvu ya chini wakati wa kufunga kimeng'enya na mtoa huduma. Katika mchakato wa kubadilisha hali ya athari, upotezaji wa vitu, uchafuzi wa bidhaa, na uharibifu wa protini unaweza kuzingatiwa. Ili kuboresha nguvuwatoa huduma wanaofunga hurekebishwa mapema. Hasa, vifaa vinatibiwa na ions za chuma, polima, misombo ya hydrophobic, na mawakala wengine wa polyfunctional. Katika baadhi ya matukio, dawa yenyewe inarekebishwa. Lakini mara nyingi hii husababisha kupungua kwa shughuli zake.
Kujumuishwa kwenye jeli
Chaguo hili ni la kawaida kwa sababu ya upekee na urahisi wake. Njia hii haifai tu kwa vipengele vya mtu binafsi, bali pia kwa complexes nyingi za enzyme. Kuingizwa kwenye gel kunaweza kufanywa kwa njia mbili. Katika kesi ya kwanza, madawa ya kulevya yanajumuishwa na suluhisho la maji ya monoma, baada ya hapo upolimishaji unafanywa. Matokeo yake, muundo wa gel wa anga unaonekana, una molekuli za enzyme katika seli. Katika kesi ya pili, dawa huletwa kwenye suluhisho la polymer iliyokamilishwa. Kisha inawekwa katika hali ya gel.
Kuingilia kwa miundo inayong'aa
Kiini cha mbinu hii ya uzuiaji ni utenganisho wa myeyusho wa kimeng'enya cha maji kutoka kwa substrate. Kwa hili, utando wa nusu-permeable hutumiwa. Huruhusu vipengele vya chini vya uzito wa molekuli ya cofactors na substrates kupita na kubakiza molekuli kubwa za vimeng'enya.
Microencapsulation
Kuna chaguo kadhaa za kupachika katika miundo inayong'aa. Kati ya hizi, microencapsulation na kuingizwa kwa protini katika liposomes ni ya riba kubwa. Chaguo la kwanza lilipendekezwa mwaka wa 1964 na T. Chang. Inajumuisha ukweli kwamba suluhisho la enzyme huletwa kwenye capsule iliyofungwa, ambayo kuta zake zinafanywa kwa nusu-permeable.polima. Kuonekana kwa membrane juu ya uso husababishwa na mmenyuko wa polycondensation ya interfacial ya misombo. Mmoja wao ni kufutwa katika kikaboni, na nyingine - katika awamu ya maji. Mfano ni malezi ya microcapsule iliyopatikana kwa polycondensation ya sebacic asidi halide (awamu ya kikaboni) na hexamethylenediamine-1, 6 (kwa mtiririko huo, awamu ya maji). Unene wa membrane huhesabiwa kwa mia ya micrometer. Ukubwa wa vidonge ni mamia au makumi ya mikromita.
Kuingizwa kwenye liposomes
Mbinu hii ya uwezeshaji inakaribia upenyezaji midogo. Liposomes zinawasilishwa katika mifumo ya lamellar au spherical ya bilayers ya lipid. Njia hii ilitumiwa kwanza mwaka wa 1970. Ili kutenganisha liposomes kutoka kwa ufumbuzi wa lipid, kutengenezea kikaboni hutolewa. Filamu nyembamba iliyobaki hutawanywa katika suluhisho la maji ambalo enzyme iko. Wakati wa mchakato huu, mkusanyiko wa kujitegemea wa miundo ya bilayer ya lipid hutokea. Enzymes kama hizo zisizohamishika ni maarufu sana katika dawa. Hii ni kutokana na ukweli kwamba molekuli nyingi zimewekwa ndani ya tumbo la lipid ya membrane za kibiolojia. Vimeng'enya visivyohamishika vilivyojumuishwa katika liposomes ndio nyenzo muhimu zaidi ya utafiti katika dawa, ambayo hurahisisha kusoma na kuelezea mifumo ya michakato muhimu.
Uundaji wa bondi mpya
Kusisimua kwa kuunda minyororo mipya shirikishi kati ya vimeng'enya na wabebaji inachukuliwa kuwa njia iliyoenea zaidi ya kupata vichochezi vya kibayolojia viwandani.marudio. Tofauti na mbinu za kimwili, chaguo hili hutoa dhamana isiyoweza kurekebishwa na yenye nguvu kati ya molekuli na nyenzo. Uundaji wake mara nyingi hufuatana na uimarishaji wa madawa ya kulevya. Wakati huo huo, eneo la enzyme kwa umbali wa dhamana ya 1 ya covalent kuhusiana na carrier hujenga matatizo fulani katika utekelezaji wa mchakato wa kichocheo. Masi hutenganishwa na nyenzo kwa njia ya kuingiza. Mara nyingi hutumiwa kama mawakala wa aina nyingi na mbili. Hasa, ni hydrazine, bromidi ya cyanogen, dialhedride ya glutaric, kloridi ya sulfuri, nk Kwa mfano, ili kuondoa galactosyltransferase, mlolongo wafuatayo unaingizwa kati ya carrier na enzyme -CH2- NH-(CH 2)5-CO-. Katika hali hiyo, kuingiza, molekuli, na carrier hupo katika muundo. Wote wameunganishwa na vifungo vya covalent. Ya umuhimu wa kimsingi ni hitaji la kuanzisha katika athari vikundi vya utendaji ambavyo sio muhimu kwa kazi ya kichocheo ya kipengee. Kwa hivyo, kama sheria, glycoproteini huunganishwa kwa mtoaji sio kupitia protini, lakini kupitia sehemu ya wanga. Kwa sababu hiyo, vimeng'enya vilivyoimarika zaidi na vilivyo hai hupatikana.
Viini
Mbinu zilizoelezwa hapo juu zinachukuliwa kuwa za jumla kwa aina zote za vichochezi vya kibayolojia. Hizi ni pamoja na, kati ya mambo mengine, seli, miundo ya subcellular, immobilization ambayo hivi karibuni imeenea. Hii ni kutokana na yafuatayo. Wakati seli ni immobilized, hakuna haja ya kutenga na kusafisha maandalizi enzyme au kuanzisha cofactors katika athari. Matokeo yake, inakuwa inawezekanamifumo inayotekeleza michakato yenye hatua nyingi.
Matumizi ya vimeng'enya visivyohamishika
Katika dawa za mifugo, viwanda na sekta nyingine za kiuchumi, dawa zinazopatikana kwa mbinu zilizo hapo juu ni maarufu sana. Mbinu zilizotengenezwa katika mazoezi hutoa suluhisho kwa matatizo ya utoaji wa madawa ya kulevya yaliyolengwa katika mwili. Enzymes zisizohamishika zilifanya iwezekanavyo kupata madawa ya kulevya ya hatua ya muda mrefu na allergenicity ndogo na sumu. Hivi sasa, wanasayansi wanasuluhisha shida zinazohusiana na ubadilishaji wa misa na nishati kwa kutumia njia za kibiolojia. Wakati huo huo, teknolojia ya enzymes immobilized pia inatoa mchango mkubwa kwa kazi. Matarajio ya maendeleo yanaonekana kuwa mapana kabisa. Kwa hiyo, katika siku zijazo, moja ya majukumu muhimu katika mchakato wa ufuatiliaji wa hali ya mazingira inapaswa kuwa ya aina mpya za uchambuzi. Hasa, tunazungumzia kuhusu bioluminescent na mbinu za immunoassay ya enzyme. Mbinu za hali ya juu ni muhimu sana katika usindikaji wa malighafi ya lignocellulosic. Enzymes zisizohamishika zinaweza kutumika kama vikuza ishara dhaifu. Kituo amilifu kinaweza kuwa chini ya ushawishi wa mtoa huduma aliye chini ya ultrasound, mkazo wa kiufundi, au chini ya mabadiliko ya phytochemical.
