Презентация на тему Основные принципы конструирования препаратов

* Презентация на тему: Основные принципы конструирования препаратов ковалентно иммобилизованных ферментов. Выполнила: студентка ест-тех факультета Группы 465 -6 Кузнецова Е. Д. Проверила: к. п. н. , доцент Лисун Н. М. Челябинск 2012 г

*Для иммобилизации существует буквально неограниченный набор различных материалов: неорганических (стекла, керамика, оксиды металлов и т. д. ), природных полимеров (целлюлоза, хитин, агароза, крахмал и другие полисахариды) и, конечно, синтетических полимеров и сополимеров. *. Одни из этих веществ могут быть использованы непосредственно в качестве носителей, другие предварительно должны быть подвергнуты специальной химической обработке активаторами или модифицирующими агентами

*независимо от числа и химической природы компонентов, вовлеченных в процесс иммобилизации, числа и сложности отдельных стадий этого процесса, принци пиально различающихся элементов-блоков химических конструк ций не более трех: собственно молекула фермента (Ф), но ситель (Н) и сшивающий би- или полифункциональный реа гент (С), называемый также «сшивка» , «вставка» , «ножка» , «спейсер» .

*Таким образом, ковалентная иммобилизация ферментов под разумевает создание конструкций из связанных химическими связями трех элементов: Н — С — Ф (как максимум) и (или) двух, Н — Ф и С — Ф (как минимум). В свою очередь прин ципы конструирования соответствующих конъюгатов можно на глядно обозначить терминами «пришивка» (для Н — Ф), «сшив ка» (для Н — С — Ф) и «вшивка» (для С — Ф).

* При наличии на поверхности носителя функциональных групп, способных вступать в химические реакции с функциональными группами фер мента с образованием ковалентных связей: получение иммобили зованного фермента сводится к исключительно простой про цедуре, аналогичной используемой для физической адсорбции фермента на носителе. Методических различий здесь действительно нет: в раствор фермента вводится носитель и фермент на нем адсорбируется, однако адсорбция при химической иммобилизации необратимая — фермент пришивается к носителю одной или несколькими ковалентными связями

* Тесный контакт белка с носителем может оказаться нежелательным, например, из-за неблагоприятного изменения микросреды фермента, стерических и диффузионных ограничений. Выходом из такой ситуации становится отдаление молекулы иммобилизо ванного фермента от поверхности носителя на некоторое рас стояние. Для этой цели применяются сшивающие реагенты раз личной длины. Они могут быть как простыми бифункциональ ными (т. е. с двумя одинаковыми или различными по химиче ской природе реакционноспособными группировками), так и весь ма сложными полифункциональными реагентами, в том числе построенными из отличающихся по химической природе звеньев с различными по прочности связями между ними. Тем не менее здесь используется один общий принцип ковалентной иммобили зации — сшивка фермента с носителем посредством сшивающего агента

*Целый ряд разнообразных решений задачи ковалентной иммобилизации ферментов дает использование систем, изначально не содержащих носителя, а только фермент и сшивающие агенты, где носитель (как твердое тело) формируется непосред ственно в процессе иммобилизации или же сам фермент служит одновременно и носителем. Речь, таким образом, пойдет здесь о ковалентном вшивании молекулы фермента в различные типы сеток

*При введении в раствор фермента би функционального сшивающего агента отдельные молекулы фер мента сшиваются друг с другом и образуют более или менее сложные агрегаты сетчатой структуры, в которой узлами служат сами молекулы фермента. В зависимости от природы и количе ства сшивающего агента можно получить как водорастворимые, так и водонерастворимые препараты.

*Другой прием ретикуляции основан на использовании фер ментов, предварительно ковалентно модифицированных реаген том, содержащим двойную связь, например акрилоилхлоридом. В этом случае при сополимеризации белкового макромономера с низкомолекулярными мономерами (например, с акриламидом) образуются сетчатые полимерные гели, сшитые белком или дополнительным сшивающим мономером. Целенаправленное использование этого явления положено в основу целого ряда оригинальных способов им мобилизации.

* Сшивкой белка в объеме растворителя (сополимеризацией) получают трехмерный гель в виде крупного однородного блока, который можно механически измельчать и использовать в виде более или менее мелких частиц в суспензиях. Трехмерный гель можно готовить и непосредственно в виде мелких частиц сферической формы путем эмульси онной полимеризации.

*Новое качество иммобилизации — молекулярный уровень. Иными словами, при использовании систем обращенных мицелл ПАВ в органических растворителях, можно обшивать отдельные молекулы фермента полимерной оболочкой заданной толщины, т. е. в полном смысле одеть фермент в «рубашку, сшитую по мерке»

* Процесс ретикуляции может быть реализован не только в растворе фермента, но и при использовании его иммобилизован ных препаратов. Так, в случае фермента, предварительно иммобилизованного на химически инертном носителе путем физической адсорбции, дополнительная обработка сшивающим агентом приведет к повышению прочности (задубливанию) препарата. Носитель здесь непосредственно не принимает участия в химической реакции — он служит лишь матрицей для организации слоя адсорбированного фермента и обуславливает двумерную направленность ретикуляции. Более того, носитель может быть вообще удален (например, нитроцеллюлозу раство ряют в метаноле) и, таким образом, получится сшитая фермент наяпленка.

*В принципе можно представить себе «нульмерную» ретикуляцию, поскольку являющаяся узлом ферментной сетки молекула фермента — это не условная точка, а довольнотаки крупный объект. Иными словами, от сеток межмолекулярых перейдем к внутримолекулярным, составленным из полимерных цепей бел ка и химическихсшивок.

*что препараты молекулярно иммобилизованных ферментов могут быть получены, если обе группы бифункионального сшивающего реагента провзаимо- действуют с одной и той же молекулой белка. В таком случае речь идет о наложении «химических скобок» , внутри- молекулярно закрепляющих структуру фермента. Практическая реализация этого подхода в гомогенном растворе затруднена из-за образования наряду с внутримолекулярными межмолеку лярных сшивок

*Исключить межмолекулярные взаимодействия можно путем перехода от гомогенных к микрогетерогениым сис темам с пространственно изолированными молекулами фермента, например солюбилизацией ферментов в органических растворите лях с помощью гидратированных обращенных мицелл ПАВ