Az enzimek biológiai katalizátorokként
Mély enzimtermelés módszerrel
Enzimek (enzimek) - erősen specifikus fehérjék biológiai katalizátorokként. Katalizátor - olyan anyag, amely felgyorsítja a kémiai reakció, de nem önmagában során fogyasztott ezt a reakciót.
Növekedés az átlagos energia szintje molekulák (hőmérséklet-emelkedés, nyomás és egyéb paraméterek a közeg, amely a használt vegyi üzemek és gyárak) nem lehetséges az élő szervezetekre, amely rendszerint működnek csak állandó hőmérsékleten, nyomáson és egyéb paramétereket. Egy másik módja lehetetlen, és - csökkentése az aktiválási energia által csökkenti az energia szintjét a reakció, mivel ez az érték állandó jellemző a reakció. Ezért csak a jelenség a katalízis (katalizátorok) nyújthatnak gyorsulását kémiai reakciók az élő szervezetekben.
Általános tulajdonságok A katalizátorok:
1. A katalizátorok önmagukban nem okoznak olyan kémiai reakció, de csak a reakció gyorsítására, ami történik nélkülük.
2. Nem befolyásolja az eredményt az energia a reakció.
3. A reverzibilis reakciókat katalizátorok felgyorsítása és visszirányú reakciót, és ugyanolyan mértékben, ami azt jelenti, hogy a katalizátorok:
a) nem befolyásolják a tájékozódás a reverzibilis reakció, melyet csak a koncentrációjának aránya a kiindulási anyagok (szubsztrátok), és a végső termékek;
b) nem befolyásolja a egyensúlyi helyzetben a reverzibilis reakció, de csak felgyorsítja annak megvalósítását.
Az enzimek minden általános jellemzőit a hagyományos katalizátorok. Azonban, mint a hagyományos katalizátorokkal összehasonlítva, minden enzim fehérjéket. Ezért olyan jellemzőkkel, amelyek megkülönböztetik őket a hagyományos katalizátorok. Ezek a funkciók enzimekkel biológiai katalizátorokat, néha nevezik az általános tulajdonságait enzimek. Ezek közé tartoznak:
1. Nagy hatékonyságú intézkedéseket. Enzimek felgyorsíthatja a reakciót 108 -1012-szer;
2. A nagy szelektivitása az enzim annak szubsztrátok (szubsztrát specificitás), és az a fajta által katalizált reakció (specifikus hatással);
3. Nagy érzékenység enzimek a nem-specifikus fizikai és kémiai környezeti tényezők - hőmérséklet, pH, ionerősség, stb.;
4. Magas érzékenység vegyi anyagok;
5. Nagy és szelektív érzékenység a fizikai-kémiai hatásai bizonyos vegyi anyagok, amely ezáltal kölcsönhatásba léphet az enzimet, javítása vagy gátolják annak működését.
aminosav-enzim-katalizátor enzymotherapy
Régóta megállapították, hogy az összes az enzimek fehérjék, valamint az összes olyan tulajdonságot a fehérjék. Ezért azok a fehérjék, mint enzimek vannak osztva egyszerű és összetett.
Egyszerű enzimek állnak csak az aminosavak - mint például a pepszin, tripszin, lizozim.
Komplex enzim (holoenzim) állnak a fehérje, amely a aminosavak - apoenzim, és a nem-fehérje része - kofaktor. Kofaktor, viszont lehet nevezni egy koenzim vagy prosztetikus csoportot. Egy példa lehet szukcinát (tartalmaz FAD) aminotranszferáz (tartalmazó piridoxál), peroxidáz (tartalmaz hem). Katalízis megköveteli a teljes körű apoprotein és kofaktorspecificitásuk katalízis egyénileg nem tudják elvégezni.
Mint sok fehérjék, enzimek lehetnek monomerek, azaz Ez áll egy alegység, és azokat a polimereket több alegység.
Részeként az enzim elszigetelt terület elvégzésére különféle funkciókat:
1. Az aktív centrum - kombinációja aminosavak (általában 12-16), amely közvetlen kötődését a szubsztrát molekula és végre katalízis. Az aminosav gyökök az aktív centrum lehet bármilyen kombinációban, ahol az aminosavak közelében található, távol egymástól távol, egy lineáris láncban.
Enzimek, amelynek az összetételében több monomer lehet több aktív centrumok számától alegységek. Továbbá, két vagy több alegység képezhetnek egyetlen aktív centrumában.
A komplex enzim aktív helyén szükségszerűen elhelyezett funkcionális csoportok a kofaktor.
Másfelől, az aktív oldalon két okból:
- Anchor (pin összekapcsolása) - kötéséért felelős és orientációja a szubsztrát az aktív központban,
- katalizátor - közvetlenül felelős a végrehajtásához a reakció.
2. alloszterikus központ - a központ a szabályozása az enzimaktivitás, amely térbelileg elkülönül az aktív hely, és nincs az összes enzimeket. Kötődés alloszterikus közepén egy molekula (úgynevezett egy aktivátor vagy inhibitor, és az effektor modulátor vezérlő) változást okoz a konfiguráció az enzim-fehérjét és ennek következtében, az arány a enzimatikus reakció. Mivel egy ilyen szabályozó lehet egy termék az ilyen, vagy egy következő reakcióhoz, a reakciót szubsztrát vagy más anyag alloszterikus enzimek polimer fehérjék, és a szabályozási aktív centrumok találhatók, különböző alegységek.
Két fő típusa specifikus enzimek: szubsztrát specificitás és specifikus hatással.
Szubsztrát specificitás - a képességét, hogy az enzim katalizálja a csak egy specifikus szubsztrát vagy csoport a szubsztrátok hasonló szerkezetű. Határozza meg a szerkezet a adszorpciós része az aktív centrum az enzim.
Vannak 3 típusú szubsztrát specificitás:
1) abszolút szubsztrát specifitás - a képességét, hogy az enzim katalizálja a csak egy jól meghatározott szubsztrát.
2) Relatív szubsztrát specifitás - a képességét, hogy az enzim katalizálja a több hasonló szerkezetű szubsztrátumok.
3) sztereospecifikusan - a képességét, hogy az enzim katalizálja a bizonyos sztereoizomerek.
Például, az enzim-oxidáz L-aminosav képes oxidálni az aminosavak, de az csak az L-sorozat. Így, ez az enzim relatív szubsztrát specifitás és a sztereospecifitásuk egyszerre.
Specifikus hatással - az a képesség, a katalizáló enzim csak egy bizonyos típusú kémiai reakció.
Összhangban a specifikus hatással az enzimek vannak osztva 6 osztály. enzim osztályok által kijelölt latin számokkal. A neve minden egyes enzimek osztálya megfelel ez a szám.
I. osztály - Oxidoreduktázok.
Ebbe az osztályba tartozik az enzimek, amelyek katalizálják redox reakciók. Az oxidációs hidrogén vagy visszavonása is végbemehet az oxidálható anyag vagy oxigén oxidálódó anyagot. Attól függően, hogy az eljárás az oxidációs oxidoreduktázok követi alosztályokat:
1) dehidrogenáz. Katalizálja a reakciót, amelyben van egy hidrogénatom kivonását oxidálható anyagok. például:
2) oxigenáz. Enzimek ennek az alosztálynak katalizálják oxigént beépülését oxidálódó anyagot.
a) monoxigenázok - tartalmazhat egy oxigénatomot tartalmaz a oxidálódó anyagot.
b) dioxigenáz - közé tartozik a 2 oxigénatomot a oxidálódó anyagot. ezt követi egy szünet egy gyűrűs szerkezetet gyakran. Communications töréspontot (az ábrán nyíllal jelölt) kapcsolódik oxigén atomok.
Class II - Transzferázok
Átvitelét katalizálják reakció a kémiai csoportok molekulákkal Az anyag egy molekula egy másik anyag.
Class III - hidrolázok
Reakcióját katalizálják megsemmisítése kémiai kötéseket részvételével víz.
Class IV - Liázok
Reakcióját katalizálják megsemmisítése kémiai kötések részvétele nélkül vizet.
V osztály - Izomerázok
Reakciókat katalizálnak izomer transzformációk.
Class VI - Ligázok
Szintézisét katalizáló reakciót.
Izoenzimek - a többszörös formái ugyanazon enzim. Izoenzimek ugyanazt a reakciót katalizálja, de eltérő aminosav-összetétele és néhány fizikai és kémiai tulajdonságok (molekulatömeg, az elektroforetikus mobilitás, stb). Például, a laktát-dehidrogenáz enzim (LDH) létezik öt módon: LDH LDG2, LDG3, LDG4, LDG5.
Minden anyag egy adott LDH izoenzim spektrum: a szívizom - LDG1,2; a májban, a vázizomzat - LDG4,5.
Mi a megvalósíthatóságát enzim szintézisének különböző molekuláris formában? A szövet egy túlnyomórészt aerob anyagcsere (szívizom) dominálnak formában LDG1, 2 amelyek szövet sok energiát. A szövet egy túlnyomórészt anaerob metabolizmus (máj, vázizom) LDG4,5 túlsúlyban, képződését eredményezi a tejsav és két molekula ATP.
Szintjének a meghatározását izoenzimek aktivitását a vérszérumban fontos betegségek diagnosztizálására. például növekvő LDG1,2 aktivitás megfigyelt miokardiális infarktus; LDG4,5 - májbetegségek (hepatitisz, cirrózis).
Enzim készítményeket széles körben használják a gyógyászatban. Enzimek az orvosi gyakorlatban felhasználhatók diagnosztikai (enzimodiagnostika) és terápiás (enzim-terápia) szerek.
Enzimek használják specifikus reagenseket meghatározására számos anyag. Így, a glükóz oxidáz használt mennyiségi meghatározására glükóz vizeletben és vérben. Az enzim ureáz meghatározására használják a karbamid mennyiségét a vérben és a vizeletben. A különféle dehidrogenázok mutatnak megfelelő szubsztrátok, például piruvát, laktát, etanol, és mások.
Enzimodiagnostika - irányítja, a diagnózist, a betegség (vagy szindróma) alapján meghatározó enzimek aktivitását a humán testfolyadékokban. Enzimodiagnostiki elvek alapján a következő pozíciókba:
- ha a sérült sejtek a vérben vagy egyéb biológiai folyadékok (például vizelet) növeli az intracelluláris enzimek károsodott sejtek;
- A felszabadult mennyiségét enzim elegendő annak kimutatására;
- enzimaktivitás biológiai folyadékokban, sejtkárosodás során észlelt stabil kellően hosszú ideig, és eltér a normál értékek;
- Számos enzim előnyben van részesítve vagy abszolút lokalizációs specifikus szervekben (szerv-specifikus);
- különbség van az intracelluláris lokalizációja több enzim.
Az enzimek, mint terápiás sok korlátja van, mert nagy immunogenitást. Azonban, az enzim aktívan fejlődő a következő irányokba:
- terápia - az enzimek esetén a hiba;
- elemek komplex terápia - a az enzimek használata gyógyszer más terápiával kombinációban.
Helyettesítő enzim terápia hatásos kezelésében gasztrointesztinális megbetegedéseknél hiánya szekrécióját emésztőnedvek. Például, ha pepszint használnak ahilii, hipo- és anatsidnyh gastritis. Deficiency hasnyálmirigy enzimek is lényegében el lehet kompenzálni gyógyszerek orális adagolása tartalmazó alap pankreász enzimeket (Festalum, enzistal, mezim-Forte és munkatársai.).
Ahogy a további terápiás szereket enzimeket használnak számos betegség. Proteolitikus enzimek (tripszin, kimotripszin) helyileg expozíció feldolgozására gennyes sebek, azzal a céllal, hogy felosztása a halott fehérje sejtek eltávolítására vérrögök vagy viszkózus titkok gyulladásos légúti megbetegedések. Enzimkészítmények ribonukleáz és dezoxiribonukleázt felhasznált vírusellenes szerek kezelésében adenovirális kötőhártyagyulladás, herpeszes keratitis.
Enzimkészítmények már széles körben használják a trombózis és tromboembólia. Erre a célra használja fibrinolizina készítmények streptoliazy, Streptodekaza, urokináz.
Mély enzimtermelés módszerrel
Ebben az esetben, a mikroorganizmusokat tenyésztünk folyékony tápközegben. Technikailag tökéletes, mint a felület könnyen automatizálható és a gépesítés. Az enzim koncentrációja a közegben a süllyesztett termesztés általában sokkal alacsonyabb, mint a vizes kivonatainak tenyészet felszínén. Ehhez előre a szűrlet töményítésével előtt a megjelenése.
Amikor elsüllyedt termesztés termelő enzimeket izolálunk bármilyen biotechnológiai eljárás, 5 lépésben.
Előállítása 1. táptalaj függ a készítmény komponensek.
Néhány előaprított, főzött vagy emésztett. Kész feloldódjon komponenseket tápláljuk állandó keverés közben egy tartályban a készítmény a közepes sorrendben. Sterilizálása a közeg lefolytatása akár mikroszűréssel segítségével egy féligáteresztő membrán, vagy olyan magas hőmérsékleten. A kezelés ideje ebben az esetben függ az intenzitási tényező, és a szennyezés szintje az objektum. Sterilizált és minden kommunikációs és eszközök. A levegő tisztítása előtt és után levegőztetés. Mielőtt - mert tartalmaz porrészecskék a szerves és szervetlen természetű, mivel - mint a termelő sejt hordoz.
2. előállítás zasevnogo anyag.
A beoltás tápközeg anyag előállítása mély módszerrel. Ez attól függ, hogy milyen típusú producer: gombák vegetatív micélium tömeget baktériumok - a fiatal növekedési kultúra kezdeti szakaszban sporuláció. Inokulum előállítás áll, hogy megnövelik a tömeg a gyártó lépésben 3-4. A kötet a inokulum függ élettani jellemzőit a gyártó. Ha a termelő módon csak vegetatív, akkor hirtelen megnő (5-20%). Ha van egy kiadós sporulációja - csökken 1%.
3. Termelés termesztés.
Bioszintézise enzimek alámerített tenyészetben továbblép 2-4 napig állandó keverés mellett és a levegő. A magas koncentrációjú tápanyagok a korai szakaszában képes gátolni a növekedés a termelő biomassza, friss tápközegben ezért gyakran vagy annak néhány komponenseket visszük be a fermentorba egy szakaszában aktív növekedés. A hőmérséklet optimum tartományban 22-32oS. A modern végzett ipari folyamatokban folyamatos automatikus tartalmának meghatározása a szénhidrátok a közegben, mennyisége metabolitok keletkeznek, és a sejtkoncentráció. Az adatok számítógépbe táplálva, amely meghatározza a folyamat korrekciója stratégia és automatikusan beállítja azt. Ez biztosítja a maximális teljesítmény és a legjobb minőségű termékeket.
általában ez marad nem több, mint 15% az enzimek micéliumok trohsutochnoy kultúra. A fennmaradó sejteket osztják a környező folyékony közegben. Ebben az esetben az enzimkészítményt nyerünk a szűrletből elválasztása után a biomassza.
5. reakciólépés: az áru formájában.
"Biofayl" - Scientific Information Journal
Honlap - Biokémia diákoknak
Biological Chemistry - Nikolaev AY - bemutató
A szerkezet és hatásmechanizmus enzimek - Fersht E.