Metoda de producție profundă enzimă
Enzime (enzime) - este proteine foarte specifice, care acționează drept catalizatori biologici. Catalizator - o substanță care accelerează o reacție chimică, dar nu în sine este consumată în timpul acestei reacții.
Creșterea nivelului energetic mediu al moleculelor (creșterea temperaturii, presiunii și alți parametri ai mediului, care este utilizat în instalații chimice și fabrici) nu este posibil pentru organismele vii care funcționează în mod normal, numai la temperatură constantă, presiune și alți parametri. O altă cale este imposibil, și - reducerea energiei de activare prin reducerea nivelului de energie al reacției, deoarece această valoare este o caracteristică constantă a reacției. Prin urmare, numai fenomenul de cataliza (catalizatori) poate asigura accelerarea reacțiilor chimice în organismele vii.
Proprietățile generale ale catalizatorilor:
1. Catalizatorii nu pot produce o reacție chimică, dar numai accelera reacția, care are loc fără ele.
2. Nu afectează rezultatul energiei reacției.
3. reversibile reacțiile Catalizatorii accelerează atât înainte și reacția inversă, și în aceeași măsură, ceea ce implică faptul că catalizatorii:
a) nu afectează orientarea reacției reversibile, care este definită numai prin raportul concentrațiilor ale materiilor prime (substraturi) și produsele finale;
b) nu afectează poziția de echilibru a reacției reversibile, dar doar să accelereze realizarea acestuia.
Enzimele au toate caracteristicile generale ale catalizatorilor convenționali. Cu toate acestea, în comparație cu catalizatorii convenționali, toate enzimele sunt proteine. Prin urmare, acestea au caracteristici care le diferențiază de catalizatori convenționali. Aceste caracteristici enzime drept catalizatori biologici, uneori denumite proprietățile generale ale enzimelor. Printre acestea se numără:
1. Acțiuni de înaltă eficiență. Enzimele pot accelera reacția la 108 -1012 ori;
2. selectivitatea ridicată a enzimei pentru substraturile sale (specificitate de substrat) și tipul de reacție catalizată de (specificitatea acțiunii);
3. sensibilitatea ridicată a enzimelor la factori nespecifici fizice și chimice de mediu - temperatură, pH, tărie ionică, etc.;
4. Sensibilitate ridicată la substanțe chimice;
5. Sensibilitate ridicată și selectivă la efectele fizico-chimice ale anumitor substanțe chimice, care astfel pot interacționa cu enzima, îmbunătățirea sau împiedicând funcționarea acestuia.
aminoacizi enzymotherapy catalizator enzimatic
Acesta a fost mult timp stabilit că toate enzimele sunt proteine, și au toate proprietățile proteinelor. Prin urmare, proteinele, cum ar fi enzimele sunt împărțite în simple și complexe.
Enzimele simple constau numai din aminoacizi - cum ar fi pepsină, tripsină, lizozimul.
complex de enzime (holoenzimă) sunt compuse din proteine constând din aminoacizi - apoenzimei și partea non-proteine - cofactor. Cofactor, la rândul său, poate fi numită o coenzima sau grupare prostetică. Un exemplu poate fi succinat (conține FAD) aminotransferaza (conținând pyridoxal), peroxidaza (conține hem). Pentru cataliza necesită un set complet de apoproteina și cofactor cataliza individual, acestea nu pot efectua.
Ca multe alte proteine, enzime pot fi monomeri, adică Acesta constă dintr-o subunitate și polimeri compus din mai multe subunități.
Ca parte a enzimei este zona izolata pentru a efectua diverse funcții:
1. activ centru - o combinație de resturi de aminoacizi (de obicei, 12-16), care asigură o legare directă a moleculei de substrat și de a efectua catalizei. Radicalii de aminoacizi din centrul activ poate fi în orice combinație, în care aminoacizii sunt situate în apropiere, de departe la distanță unul față de celălalt într-o catenă liniară.
In enzime, având în componența sa mai mulți monomeri pot fi de mai multe centre active pe numărul de subunități. De asemenea, două sau mai multe subunități pot forma un singur centru activ.
In enzima complex situs activ poziționat în mod necesar grupe funcționale ale cofactor.
La rândul său, în site-ul activ sunt două motive:
- Anchor (linking pin) - responsabil pentru legarea și orientarea substratului în centrul activ,
- catalizator - este direct responsabil pentru punerea în aplicare a reacției.
2. Centrul allosteric - centrul reglarea activității enzimei, care este separat spațial de situsul activ, și nu există toate enzimele. Legarea la centrul alosteric al unei molecule (numit un activator sau inhibitor, și controlerul efector modulator) determină o schimbare în configurația enzimei de proteine și, în consecință, viteza de reacție enzimatică. Ca un astfel de regulator poate fi un produs al acestui sau o reacție ulterioară, substratul de reacție sau de alte substanțe enzime Allosteric sunt proteine polimerice, și centre active de reglementare se găsesc în subunități diferite.
Există două tipuri principale de enzime specifice: specificitatea și specificitatea acțiunii de substrat.
Specificitatea de substrat - capacitatea enzimei de a cataliza conversia numai un substrat sau grup de substraturi similare în structură specifică. Determinată de structura porțiunii de adsorbție a centrului activ al enzimei.
Există 3 tipuri de specificitate de substrat:
1) specificitatea substratului absolut - capacitatea enzimei de a cataliza conversia numai un substrat bine definit.
2) specificitatea de substrat relativă - capacitatea enzimei de a cataliza conversia mai multor substraturi similare în structură.
3) stereospecifică - capacitatea enzimei de a cataliza conversia anumitor stereoizomeri.
De exemplu, acidul enzima oxidaza L-amino este capabil să oxideze toți aminoacizii, dar referindu-se numai la L-serie. Astfel, această enzimă are o specificitate de substrat relativ și stereospecificitatea simultan.
Specificitatea acțiunii - este capacitatea enzimei cataliza doar un anumit tip de reacție chimică.
În conformitate cu specificitatea acțiunii tuturor enzimelor sunt împărțite în 6 clase. clase de enzime sunt desemnate cu cifre latine. Denumirea fiecărei clase de enzime corespunde acestei cifre.
Categoria I - Oxidoreductazele.
Această clasă include enzime care catalizează reacțiile redox. In oxidarea hidrogenului sau de retragere poate avea loc de substanța oxidabil sau oxigen la oxidabile substanță. În funcție de metoda de oxidare a oxidoreductaze sunt urmatoarele subclase:
1) dehidrogenaza. Catalizează reacția în care există o retragere a hidrogenului din substanțe oxidabile. exemplu:
2) oxigenază. Enzimele ale acestei subclase cataliza încorporarea oxigenului în substanțe oxidabile.
a) monooxygenases - includ un atom de oxigen în substanța oxidabile.
b) dioxygenase - includ 2 atomi de oxigen în substanța oxidabile. aceasta este urmată de o pauză de o structură ciclică de multe ori. Punct Communications rupere (în figură indicată de săgeată) este atașat atomi de oxigen.
Clasa a II - transferaze
Catalizează reacția de transfer de grupe chimice cu molecule de substanță per moleculă a unei alte substanțe.
Clasa III - hidrolaze
Catalizează reacția de distrugere a legăturilor chimice cu participarea apei.
Clasa IV - liazelor
Catalizează reacția de distrugere a legăturilor chimice fără participarea apei.
clasa V - isomerazele
Cataliza reacțiile transformări izomere.
Clasa VI - ligaze
Catalizează reacția de sinteză.
Izoenzime - este multiplele forme ale aceleiași enzime. Izoenzime catalizează aceeași reacție, dar sunt diferite în compoziția de aminoacizi și unele proprietăți fizice și chimice (greutate moleculară, mobilitatea electroforetică, etc.). De exemplu, există dehidrogenaza (LDH) în cinci moduri: LDH LDG2, LDG3, LDG4, LDG5.
Fiecare material are un anumit spectru de LDH izoenzima: în mușchiul inimii - LDG1,2; în ficat, mușchii scheletici - LDG4,5.
Care este fezabilitatea sintezei enzimei în mai multe forme moleculare? În țesături cu un metabolism predominant aerob (mușchi cardiac) predomină formă LDG1, 2, care furnizează tesatura multă energie. În țesături cu metabolism predominant anaerob (ficat, mușchi scheletici) LDG4,5 predomină, având ca rezultat formarea de acid lactic și două molecule de ATP.
Determinarea nivelului activității izoenzimelor în serul sanguin este important in diagnosticarea bolilor. de exemplu, creșterea activității LDG1,2 observată în infarctul miocardic; boli de ficat (hepatita, ciroza) - LDG4,5.
Preparatele enzimatice sunt utilizate pe scară largă în medicină. Enzime în practica medicală își găsesc utilizare ca agenți de diagnostic (enzimodiagnostika) și terapeutice (terapia enzimatică).
Enzimele sunt folosite ca reactivi specifici pentru determinarea unui număr de substanțe. Astfel, oxidaza de glucoza utilizată pentru determinarea cantitativă a glucozei în sânge și urină. Ureaza enzimă este utilizat pentru determinarea cantității de uree din sânge și urină. Prin diverse dehidrogenaze prezintă substraturi adecvate, de exemplu, piruvat, lactat, etanol, și altele.
Enzimodiagnostika - este condus de diagnosticarea bolii (sau sindromul), pe baza determinării activității enzimelor în fluidele corpului uman. Principiile Enzimodiagnostiki se bazează pe următoarele poziții:
- când celulele deteriorate în sânge sau alte fluide biologice (de exemplu, urina) crește concentrația de enzime intracelulare celulelor deteriorate;
- cantitatea de enzimă eliberată suficientă pentru detectarea;
- Activitatea enzimatică în fluide biologice, deteriorarea celulelor detectate în timpul stabil pentru o perioadă suficient de lungă și este diferit de valorile normale;
- număr de enzime are prioritate sau localizarea absolută în organe specifice (organ specific);
- există o diferență în localizarea intracelulară a mai multor enzime.
Utilizarea enzimelor ca terapeutice are multe limitări datorită imunogenității lor ridicate. Cu toate acestea, enzima se dezvoltă în mod activ în următoarele direcții:
- Terapia de substituție - utilizarea enzimelor în caz de eșec a acestora;
- elemente de terapie complexe - utilizarea enzimelor în combinație cu o altă terapie.
Terapia de înlocuire enzimatică este eficientă în tratamentul bolilor gastrointestinale asociate cu lipsa secreției sucurilor digestive. De exemplu, când pepsină este utilizat ahilii, hipo și anatsidnyh gastrită. Deficitul de enzime pancreatice, de asemenea, poate fi compensat în mare măsură pentru administrarea orală a medicamentelor care conțin enzime pancreatice de bază (Festalum, enzistal, mezim-Forte și colab.).
Ca agenți terapeutici suplimentari enzime sunt utilizate într-un număr de boli. enzime proteolitice (tripsina, chimotripsina) aplicat local pentru procesarea expunerii răni purulente în vederea divizarea celulelor proteice moarte pentru a elimina formarea cheagurilor de sânge sau secrete vâscoase în bolile inflamatorii ale căilor respiratorii. Enzyme Preparate ribonuclează și deoxiribonucleoză utilizate ca medicamente antivirale în tratamentul conjunctivitei adenoviral, keratită herpetică.
Preparatele enzimatice au fost utilizate pe scara larga cu tromboza si tromboembolism. În acest scop, preparate de utilizare fibrinolizina streptoliazy, Streptodekaza, urokinaza.
Metoda de producție profundă enzimă
În acest caz, microorganismele sunt crescute într-un mediu nutritiv lichid. Punct de vedere tehnic mai perfectă decât suprafața de ușor adaptabilă pentru automatizare și mecanizare. Concentrația enzimei din mediu la cultivarea submersă este de obicei mult mai mici decât în extractele de apă de suprafață de cultură. Acest lucru necesită pre-concentrarea filtratului înainte de eliberarea sa.
Când scufundată enzimele care produc cultivare izolate ca în orice proces biotehnologic, 5 pași.
1. Prepararea mediilor de cultură depinde de componente ale compoziției.
Unele pre-concasat, fierte sau digerate. Componentele gata pentru dizolvarea sunt hrănite cu agitare constantă într-un recipient pentru prepararea mediului în secvență. Sterilizarea mediului se realizează fie prin microfiltrare, folosind o membrană semipermeabilă, sau prin intermediul unor temperaturi ridicate. Timpul de tratament în acest caz depinde de factorul de intensitate, iar nivelul de contaminare a obiectului. Sterilizată și toate comunicațiile și dispozitivele. Aerul este curățat înainte și după aerisire. Înainte de a - deoarece conține particule de praf de natură organică și anorganică, deoarece - poartă celula producător.
2. Materialul Prepararea zasevnogo.
Pentru inoculare de material mediu nutritiv este preparat ca metodă adâncă. Depinde de tipul de producător: pentru ciuperci este masa de micelii vegetative de bacterii - cultură în creștere tânără într-o etapă inițială de sporulare. Prepararea inoculului constă în creșterea masei producătorului în etapa 3-4. Volumul inoculului depinde de caracteristicile fiziologice ale producătorului. În cazul în care producătorul reproduce numai pe cale vegetativa, aceasta crește brusc (5-20%). Dacă există un sporulare abundent - redus la 1%.
3. Cultivarea de producție.
enzime de biosinteză în cultură submersă are loc timp de 2-4 zile, sub agitare continuă și aer. Concentrația ridicată de nutrienți în stadii incipiente pot inhiba creșterea biomasei de producători, mediu proaspăt este, prin urmare, de multe ori sau unele dintre componentele sale sunt introduse în fermentator într-o etapă de creștere activă. Optimul de temperatură este în intervalul 22-32oS. În procesele industriale moderne a efectuat determinarea automată continuă a conținutului de carbohidrați în mediu, cantitatea de metaboliți formate și concentrația celulară. Datele introduse într-un calculator, care determină procesul de corectare a strategiei și se ajustează în mod automat. Acest lucru asigură performanțe maxime și produse de cea mai buna calitate.
De obicei, nu rămâne mai mult de 15% dintre enzimele din cultura miceliu trohsutochnoy. Celulele rămase sunt alocate în mediul lichid înconjurător. În acest caz, preparatul enzimatic recuperat din filtrat după separarea biomasei.
5. Prepararea formei de mărfuri.
"Biofayl" - Informare științifică Journal
Site-ul - Biochimie pentru studenți
Biological Chemistry - Nikolaev AY - Tutorial
Structura și mecanismul de acțiune al enzimelor - Fersht E.