Микроакезная биосистема ⇐ Васина Википедия

[wiki_en]

«Микроакезная (или микроаврезная) система, как правило, определяется как химическая реакционная система и« »микроакезная (или микроавторическая) биосистема '' '', как правило, определяется как биохимическая система реакции, в обоих из которых они имеют очень следственное количество воды. В органической химии реакции обычно выполняются в неакезных или безводных органических растворителях, тогда как биохимические реакции обычно проводятся в водной среде, то есть в большом избыточном количестве воды. В строго научном смысле система «неакера» или «безводная» система означает, что она вообще не имеет вообще. Между этими двумя экстремальными состояниями существует состояние, где он содержит небольшое количество воды, и она называется микроакезной системой. В этой статье обсуждается микроакезная биосистема, сосредоточенная на ферментативных и/или микробных реакциях, где содержание воды очень мало, но она играет важную роль по сравнению с обычными биохимическими и/или микробными реакциями. Поскольку ферменты и биологические клетки (в основном микробные целые клетки) объединяются как биохимический катализатор, их часто называют биокатализаторами в целом. Концепция «Микроакезной биосистемы» была впервые предложена в 1987 году Yamane, Tsuneo (1987). «Микроакезная система биокатализа». '' Journal of Japan Hemists Chemists 'Society (Yukagaku)' '' '' 36 '' '' (10): 761–768 (на японском языке). doi: 10.5650/jos1956.36.761. ISSN 1884-2003. и вскоре после этого Yamane, Tsuneo (1988-01). «Важность контроля содержания влаги для ферментативных реакций в органических растворителях: новая концепция« микроакезного »» «биокатализ», '' '2' »(1): 1–9. doi: 10.3109/10242428808998174. ISSN 0886-4454. Yamane, Tsuneo; Кодзима, Йошиказу; Ichiryu, Takayuki; Shimizu, Shoichi (1988-12). «Биокатализ в микроакетном органическом растворителе». «Анналы нью -йоркской академии наук», '' '' 542 '' '' (1): 282–293. doi: 10.1111/j.1749-6632.1988.tb25844.x. ISSN 0077-8923. . Девять достоинств указываются на микроакетную биосистему. Затем микроакезные биосистемы классифицируются на две подсистемы, органические растворитель и не содержащие растворителей, и упоминаются 4 достоинства системы без растворителей.
В основных частях статьи, во -первых, взаимосвязь между состоянием молекул воды (количество молекул воды, ограниченные молекулами ферментативного белка, и количественно описано количество молекул свободной воды в объемном органическом растворителе).
Затем, виды ферментов, их состояния использования и видов органических растворителей для микроакезных биосистем подробно изложены, и, наконец, микроакетные биореакторы кратко описаны.
== Достоинства микроакезной системы и подсисистемы без растворителей ==
Ферментативные и микробные реакции обычно выполняются в чрезмерной воде. Тем не менее, есть случаи, когда производительность (доходность и /или продуктивность и т. Д.) Может быть значительно увеличить снижение содержания воды.
Существуют следующие достоинства, когда реакции выполняются в микроакезных биосистемах:
(1) Можно поднять растворимость липофильного (то есть нерастворимого) субстрата.
(2) Можно просеять термодинамическое равновесие с синтезом от гидролиза.
(3) можно уменьшить боковые реакции в зависимости от воды.
(4) Можно изменить специфичность (то есть селективность) фермента.
(5) Иммобилизация фермента не всегда необходима (фермент нерастворим в органическом растворителе, так что можно разделить его просто от фильтрации или центрифугирования).
(6) Когда требуется иммобилизация фермента, оно реализуется просто путем его адсорбции на поверхности частиц.
(7) Легко отделить продукт от органического растворителя с низкой точкой кипения.
(8) Стабильность фермента увеличивается некоторыми органическими растворителями.
(9) Реакционная система не загрязнена микроорганизмами.
Последняя заслуга очень важна для промышленного биопроцесса.
Микроакезная биосистема разделена на две подсистемы Yamane, Tsuneo (2001) «Без растворителей биотрансформации липидов» в «Ферменте» в неакезном растворителе »» (в серии, методы биотехнологии). Дж. Вулфсон, П. Дж. Халлинг и Х. Л. Холланд, гл. 38 (стр. 509-516), Humana Press Inc., Нью-Йорк. < /Ref>:
(1) Система растворителя
(2) Система без растворителей (аккуратная система)
Подсистема (2) подразумевает биосистему, состоящую из объемного жидкого субстрата (ов), в которой приостанавливается или содержатся только биокатализатор. Примерами являются глицеролиз овощного жира Розу, Роксана; Уозаки, Юки; Ивасаки, Юго; Yamane, Tsuneo (1997-04). «Повторное использование иммобилизованной липазы для продуцирования моноацилглицерина с помощью твердофазного глицеролиза оливкового масла». «Журнал американского химика -химиков» «Общество» '' '' 74 '' '' (4): 445–450. doi: 10.1007/s11746-997-0104-2. ISSN 0003-021x. Ивасаки, Юго; Yamane, Tsuneo (1999-01-01). «Мониторинг катализируемой липазой переэтерификацией между этиловой эфиром эйкозапентановой кислоты и трикаприлином с помощью высокоэффективной жидкой хроматографии ионной ионной ионной ионной серебра и высокотемпературной газовой хроматографии». «Журнал американского химика -химиков» «Общество» '' '76' '' '(1): 31–39. doi: 10.1007/s11746-999-0044-0. ISSN 1558-9331. . Достоинства подсистемы (2):
(1) Очень высокая объемная производительность (наконец, биореактор содержит только продукт и биокатализатор)
(2) Нет потери активности биокатализатора органическим растворителем
(3) ненужные из взрывоопасного оборудования и /или фабрики
(4) Безопасность с точки зрения здоровья человека
Заслуга (4) гарантирует здоровье как работников производства, так и потребителей продукции.
== Биохимические реакции в микроакезных биосистемах ==
Биокаталитические реакции активно изучались как междисциплинарный домен между ферментной инженерией и органической химией для синтеза или преобразования липидов 、 углеводы, пептидов, хиральные соединения и т. Д. Гидролизы, 4) Формации связей C-O и C-N с помощью реакций с добавлением или заменой, 5) образования C-C, 6) реакций полимеризации и т. Д. Эти реакции могут быть простыми в области органической химии, так что преимущество использования ферментов-их превосходная специфичность (специфичность реакции, субстратная специфичность, специфичность в регдно-специфичности, регенность, регенность, регентность,), регенеричность, регенность, регенность), регенеричность), регенность). Эти специфики реализуются без введения защитной группы, что приводит к более простому процессу. Поскольку ферментативные реакции могут проводиться в мягких условиях, они подходят особенно для производства лабильных веществ. Табель 1 показывает типы реакций, катализируемые липазой, который чаще всего используется фермент в микроакезной системе.

　R 1 coor 2 + r 3 oh → r 1 coor 3 + r 2 OH

(если алкоголь - это метанол, этанол или глицерин, его называют метанолизом, этанолизом или глицеризером соответственно) < /small>

(3.2) Ацидолиз

　R 1 coor 2 + r 4 cooh → r 4 coor 2 + r 1 cooh

(3.3) Произволение

　R 1 coor 2 + r 3 coor 4 → R 1 coor 4 + r 3 coor 2

(3.4) Аминолиз

　R 1 coor 2 + r 3 nh 2 → R 1 conhr 3 + r 2 OH
Иммобилизация и применение липаз в органических средах всесторонне рассмотрены в ссылке, опубликованной в 2013 году Aldercreutz, Patrick (2013) «Иммобилизация и применение липаз в органических средах», «Chem. Соц Rew. '', '' '42' '': 6406-6436. < /Ref>.
== Состояния молекулы воды в микроакезной биосистеме ==
Следует отметить, что на биохимические реакции в органических растворителях или подсистеме без растворителей сильно влияют содержание воды с точки зрения (1) скорости реакции, (2) урожайности или селективности, (3) стабильности эксплуатации и т. Д. Строго говоря, противоположность водной системе является безвидленной или нет. Ферменты - это белки, и должно быть небольшое или большое количество молекул воды вокруг и/или внутри молекул белка, чтобы обеспечить их колебания или вибрации, которые необходимы для их каталитических действий. Сухие белки, вероятно, сушеные кальмары или высушенные каракуливые рыбы. Следовательно, чтобы подчеркнуть важную роль воды в биохимических реакциях в органических растворителях, в 1987 году была предложена концепция «» «микроакеозных» '' '' '' " Рефс. 1, 2 и 3] и после этого были широко приняты. Было опубликовано около 250 оригинальных статей и 50 обзорных статей (включая главы книг) о микроакезных биосистемах с 2021 по 2025 год.
Влияние свободной воды как на синтез сложного эфира, так и трансэтерификацию липазой показано на правой рисунке, (а) и (b) yamane, tsuneo; Кодзима, Йошиказу; Ichiryu, Takayuki; Нагата, Масахиро; Shimizu, Shoichi (1989-09). «Внутримолекулярная этерификация порошка липазы в микроакезном бензоле: эффект содержания влаги». «Биотехнология и биоинженерия» '' '' 34 '' '(6): 838–843. doi: 10.1002/bit.260340613. ISSN 0006-3592. Ивасаки, Юго; Сюй, Сюэбинг; Yamane, Tsuneo (2004-04). «Зависимость концентрации воды от этанолиза триолеоилглицерина с помощью липаз». «Журнал молекулярного катализа B: ферментативный '' '' '' 28 '' '' (1): 19–24. doi: 10.1016/j.molcatb.2004.01.008. . В целом, в области очень низкого содержания воды реакция ограничена гидратацией белка (контролируемое гидратацией). Тем не менее, тип B липазы, выделяемый Candida Antarctica (коммерчески сокращенным как CALB), интересен, поскольку он исключительно довольно активен при очень низком содержании воды, как показано на правой рисунке (B). В целом, влияние свободного содержания воды на реакцию переэтерификации показано на правом рисунке.

Подробнее: https://en.wikipedia.org/wiki/Microaqueous_Biosystem