I bob. Fermentlarni immobilizatsiyalashtirish va biokatalitik tizimlar

2.2. Ferment elektrodlari

Klassik potansiyometrik enzim elektrodlari ion-selektiv elektrodlarning (Ise) immobilizatsiyalangan (erimaydigan) ferment bilan birikmasidir, bu ma'lum bir substratni aniqlashning yuqori selektivligi va sezgirligini ta'minlaydi. Bunday potansiyometrik sensorlarning afzalligi uskunaning soddaligi( faqat pH o'lchagich talab qilinadi), arzonligi, ko'plab yaxshi va ishonchli Ise bazalarining mavjudligi. "Eriydigan" ferment elektrodining kontseptsiyasi birinchi marta 1962 yilda Klark va Lion tomonidan ilgari surilgan. glyukokoksidaza asosidagi birinchi ferment elektrod yaratildi, u biologik suyuqliklar va to'qimalarda glyukozani aniqlashga imkon beradigan polarografik kislorod elektrodining yuzasida jelga immobilizatsiya qilindi. Enzim elektrodlari voltamperometrik va amperometrik sensorlar sifatida ishlashi mumkin, ya'ni oqim qo'llaniladigan doimiy kuchlanish bilan o'lchanadi. 1969 yilda Gilbolt va Montalv karbamidni aniqlash uchun birinchi potentsiometrik (tashqi kuchlanishni qo'llamasdan tizimning potentsiali o'lchanadi) ferment elektrodini taklif qilishdi. Enzim elektrodlarida fermentlar odatda immobilizatsiya qilinadi, bu esa tahlil qilish uchun materiallar iste'molini kamaytiradi va takrorlanadigan natijalarni olish uchun ferment preparatini tez-tez tekshirishni istisno qiladi. Bundan tashqari, fermentning barqarorligi ko'pincha mos keladigan jel vositasiga kiritilganda ortadi. Masalan, ammoniy Ise yuzasida kimyoviy bog'langan ureaz bilan karbamidni aniqlash uchun elektrod 300 kundan ortiq ishlashi mumkin. Fermentni immobilizatsiya qilish uchun ikkita usul qo'llaniladi: fermentning kimyoviy modifikatsiyasi, uning eruvchanligini kamaytiradigan guruhlarni kiritish va fermentni kraxmal yoki poliakrilamid kabi inert vosita bilan jismoniy ushlash. Elektrod sensorlarini ishlab chiqarish uchun kimyoviy immobilizatsiya eng mos keladi. Ferment elektrodining ishlashini besh bosqichli jarayon deb hisoblash mumkin, shu jumladan:

1) substratni elektrod yuzasiga etkazib berish;
2) faol markaz membranasi orqali substratning tarqalishi;
3) faol markazda reaktsiya;
4) enzimatik reaktsiya mahsulotini membrana orqali elektrod yuzasiga o'tkazish;
5) elektrod yuzasiga yaqin mahsulotni aniqlash.
Birinchi bosqich-substratni etkazib berish-eritmaning aralashtirish tezligiga bog'liq. Yuqori aralashtirish substratni elektrod yuzasiga tez o'tkazishni ta'minlaydi. Agar siz membranani juda nozik qilsangiz va yuqori faol fermentdan foydalansangiz, 2 va 4 bosqichlari chiqarib tashlanadi yoki minimal ta'sir ko'rsatadi. 3-bosqich ham juda tezdir, shuning uchun ferment elektrodining javob vaqti nazariy jihatdan asosiy elektrodning javob vaqtiga yaqin bo'lishi kerak. Ko'pgina tadqiqotchilar eksperimental ma'lumotlarga ega bo'lib, bu nozik membranani ishlatish va tez aralashtirish orqali erishish mumkinligini ko'rsatmoqda.