I bob. Fermentlarni immobilizatsiyalashtirish va biokatalitik tizimlar

2.3. Ferment elektrodlaridan foydalanish

Enzim elektrodlari murakkab tarkibiy ob'ektlarda bir qator tarkibiy qismlarni tez va tanlab aniqlashga imkon beradigan biosensorlardir. Fermentlardan foydalanish asosida turli xil tezkor testlar yaratildi. Ularning aksariyati juda oddiy. Masalan, oziq-ovqat mahsulotidagi zaharli fosforli pestitsidlarni aniqlash uchun sinov moslamasi qog'oz ipi bo'lib, uning bir uchi xromogen substrat eritmasi bilan singdirilgan, ikkinchisi immobilizatsiyalangan xolinesterazni o'z ichiga oladi. Tahlilda ipning uchlari birlashtiriladi va suvga yoki meva yoki sabzavotlardan siqilgan sharbatga botiriladi. Chunki pestitsidlar ruxsat etilgan maksimal kontsentratsiyadan (MPC) katta miqdorda kolinesterazni inhibe qiladi, rangi yo'qligi pestitsidlarning MPC dan oshib ketishini ko'rsatadi.

Siydik va qonda glyukoza miqdorini aniqlash uchun shunga o'xshash qog'oz sinovlari taklif etiladi. Immunoenzim usullari keng tarqalgan - immun tahlil usullarining bir turi (radioaktiv yoki lyuminestsent yorliq ferment bilan almashtiriladi). Ular immunoglobulinlar, gormonlar, steroidlar, dorilar, pestitsidlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Ushbu usullar juda yuqori sezuvchanlikka ega. Fermentlarni tahlil qilish usulida ko'payish, ekspressivlik va samaradorlikni oshirish uchun har xil turdagi avtomatik analizatorlar qo'llaniladi. Eriydigan va immobilizatsiyalangan fermentlarni, shuningdek ferment reaktorlarini o'z ichiga olgan katalitik reaktsiyalar oqim-qarshi tahlilida tobora ko'proq foydalanilmoqda. Fermentlarni tahlil qilish usuli kimyoviy tahlilda qo'llaniladi, ammo boshqa tahlil usullariga nisbatan etarlicha keng emas. Olingan 1800 dan ortiq fermentlardan 50 ga yaqin foydalaniladi.
Enzim tahlil usullari glyukoza, karbamid va urik kislotasi, turli xil aminokislotalar, lipidlar, xolesterin, antibiotiklar, etil spirti va boshqalar kabi biologik faol substratlarni tanlab aniqlashga imkon beradi.
Ko'p fermentlarni (qon peroksidazlari, qon tomirlari va miyokard infarkti tashxisida qon kreatin fosfatazlari va boshqalar) va koenzimlarni (nikotinamid dinukleotid, flavinmononuklkotid, ATP va boshqalar) aniqlash uchun juda sezgir usullar ishlab chiqilgan.
Ferment tahlil usullarini qo'llashning asosiy yo'nalishlari klinik tibbiyot va biokimyo hisoblanadi. Qon, siydik, to'qima va boshqa biologik ob'ektlardagi fermentlar yordamida oz miqdordagi fiziologik faol moddalar, fermentlar, mutagenlar, kanserogenlar, dorilar aniqlanadi. ATP ni aniqlashning yuqori sezgir va o'ziga xos usuli mikroorganizmlarning hujayralari sonini o'lchash, mikrobial infektsiyalarni aniqlash, mikrobial hujayralarni inhibe qilish darajasiga ko'ra biologik to'qimalar va suyuqliklarda antibiotiklarni aniqlash usullarini ishlab chiqishga imkon beradi.
Shveytsariyalik tadqiqotchilar ovqat hazm qilish traktiga xos bo'lgan sharoitlarda fermentlarni barqarorlashtirish usulini ishlab chiqdilar. Bunday barqarorlikka fermentlarni polimerlar bilan bog'lash orqali erishiladi.
Yangi yondashuv, bunday usul bilan buzilmasdan og'iz orqali ishlatilishi mumkin bo'lgan protein tarkibidagi dori-darmonlarni ishlab chiqish usulini taklif etadi. Ish natijalari, shuningdek, g'ayritabiiy ferment faolligi bilan bog'liq qator kasalliklarni davolashda zarur bo'lgan yangi terapevtik strategiyani ishlab chiqish uchun asos bo'lishi mumkin – masalan, kleykovina kasalligi.
Farmatsevtika foydalanish uchun polimer fermentlarni o'zgartirish yangi narsa emas-bu yondashuv bir necha yil davomida organizmdagi fermentlar hayotini oshirish va fermentlar bilan bog'liq har qanday immun javob bostirish uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, hatto bunday o'zgartirilgan fermentlar ham tanaga in'ektsiya yoki oshqozon-ichak trakti bo'ylab harakatni chetlab o'tishga imkon beradigan boshqa usul bilan kiritiladi.
Enzim modifikatsiyasining og'iz orqali qabul qilingan faoliyatga ta'siri bo'yicha tadqiqotlar kamroq tarqalgan. Buning sababi shundaki, ba'zi hollarda katalitik faol oqsilni inson hazm qilish tizimiga xos bo'lgan qattiq sharoitlardan himoya qilish uchun o'zgartirish oqsilning emirilishiga yoki uning biologik faolligini yo'qotishiga olib keladi.

XULOSA

Biokatalizatorlarni immobilizatsiya qilish g'oyalari zamonaviy biotexnologiyaning muhim yo'nalishlaridan biri — muhandislik fermentologiyasining jadal rivojlanishini boshladi va rag'batlantirdi. Muhandislik fermentologiyasining maqsadi, uning strategik vazifasi sanoatda yangi biotexnologik jarayonlarni yaratish uchun enzimatik katalizatorlarni qo'llashning ilmiy asoslarini, terapiya va tibbiy diagnostika, tahlil, organik sintez va boshqa amaliy sohalarda yangi usullarni ishlab chiqishdir.

Umuman olganda, immobilizatsiya (biotexnologiya vositasi sifatida) o'z-o'zidan uslubiy jihatdan ancha rivojlangan, kelajakda faqat individual texnikaning tafsilotlarini kutish kerak va eng katta qiziqish va istiqbollar uning amaliy qo'llanilishi bilan bog'liq. Shu munosabat bilan immobilizatsiya g'oyalari va uning metodologiyasi nafaqat fermentlarga, balki yuqori va past molekulyar og'irlikdagi (gormonlar, vitaminlar, dorivor moddalar va boshqalar)ko'plab boshqa birikmalarga ham tegishli ekanligini ta'kidlashni istardim.
Jan-Kristof Lerou va Shveytsariya federal texnologiya instituti hamkasblari polimerlarning ba'zi modifikatsiyalari oshqozon-ichak traktining turli qismlarida fermentlarni barqarorlashtirishi mumkinligini namoyish etishga qaror qilishdi. Lerouning ta'kidlashicha, uning guruhida olingan natijalar juda muhimdir, chunki davolanish uchun dorini og'iz orqali yuborish usulini ishlab chiqish kerak bo'lgan bir qator kasalliklar mavjud. Bunday kasalliklarga oshqozon osti bezi etishmovchiligi, fenilketonuriya va kleykovina kiradi.
Bir necha yillar davomida Leroux guruhidagi tadqiqotchilar glyuten kasalligini davolash usullari ustida ishladilar – ichakning kleykovina (kleykovina) va ayniqsa glyutenning asosiy tarkibiy qismlaridan biri gliadinni hazm qila olmasligi bilan bog'liq genetik otoimmün kasallik. Dastlab, fermentlar polimerlarining ularning faoliyatiga qanday ta'sir qilishini aniqlashga qaror qilib, tadqiqotchilar turli polimerlar tomonidan glyutenni yo'q qilishga qodir bo'lgan bir nechta fermentlarni o'zgartirdilar va bunday modifikatsiya oqsillarning barqarorligiga qanday ta'sir qilganini kuzatdilar.
Leroux ta'kidlaganidek, oqsillarni barqarorlashtirishning ma'lum bir darajasi kutilgan bo'lsa-da, tadqiqotchilar dendronlangan polimer (chiziqli asosiy zanjir va cho'tka shaklidagi lateral guruhlarga ega polimer) oshqozon-ichak traktidagi kleykovina barqarorligini sezilarli darajada oshiradi.
Tadqiqotchilar fermentni dendronlangan polimer bilan barqarorlashtirish mexanizmini hali to'liq tushunishmagan. Taxminlardan biri shundaki, barqarorlikni oshirishning sababi ferment-polimerning oshqozon-ichak traktida mavjud bo'lgan Musin ta'siri bilan nonspesifik o'zaro ta'sirining kombinatsiyasi hisoblanadi. O'zgartirilgan fermentlar pepsin bilan denatürasyon va degradatsiyaga ko'proq chidamli.