Η Χημειοενζυματική Σύνθεση και τα Πλεονεκτήματά της

Κατάλυση είναι η διαδικασία κατά την οποία πραγματοποιείται μια χημική αντίδραση παρουσία ενός ενζύμου. Με τη χρήση ενός καταλύτη ή ενός ενζύμου, ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνεται. Μια τέτοια διαδικασία λέγεται ότι είναι η ενζυμική κατάλυση. Οι καταλύτες είναι τα βιολογικά συστατικά που υπάρχουν στο σώμα και έχουν συγκεκριμένο ρόλο να παίξουν. Όλες οι βιολογικές και μεταβολικές αντιδράσεις του σώματος είναι συνήθως αργές αλλά συμβαίνουν πιο γρήγορα με τη βοήθεια αυτών των καταλυτών. Οι καταλύτες ή τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που σχηματίζονται από τη διάταξη των αμινοξέων με συγκεκριμένο τρόπο για να εκτελούν μεταβολικές αντιδράσεις με ταχύτερο ρυθμό όπως η πέψη των τροφών, η πέψη των λιπών, οι υδατάνθρακες κ.λπ. Οι πρωτεΐνες απαιτούνται πολύ από το σώμα.

Τα ένζυμα παράγονται ή συντίθενται φυσικά στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Τα ριβοσώματα, τα οποία είναι μικρές δομές στο κύτταρο, παράγουν πρωτεΐνες συνδέοντας διάφορα αμινοξέα σύμφωνα με τις οδηγίες που δίνει το RNA στον πυρήνα ενός κυττάρου. Σήμερα, ένζυμα παράγονται και στο εργαστήριο. Τέτοια ένζυμα είναι μη φυσικά ένζυμα που λαμβάνονται με τη χρήση σύγχρονων τεχνικών βιοτεχνολογίας. Αυτά τα τροποποιημένα μη φυσικά ένζυμα χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση ορισμένων αντιδράσεων που δεν μπορούν να καταλυθούν από φυσικά ένζυμα ή με κλασικές μεθόδους κατάλυσης. Η διαδικασία κατά την οποία είτε φυσικά είτε μη φυσικά ένζυμα χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση μιας οργανικής χημικής σύνθεσης ονομάζεται χημειοενζυματική σύνθεση.

Ενημέρωση περιεχομένου: Οι αντιδράσεις χημειοενζυματικής σύνθεσης παίζουν σημαντικό ρόλο στο πεδίο της εφαρμοσμένης κατάλυσης.

Αυτές οι αντιδράσεις συμβαίνουν σε αλληλουχίες πολλαπλών βημάτων, ενώ οι βιοκαταλυτικές αντιδράσεις (καταλυόμενες βιολογικές αντιδράσεις) συνδυάζονται με άλλες αλλαγές, γεγονός που παρέχει πολύ αποτελεσματικά εργαλεία στην προπαρασκευαστική οργανική σύνθεση και στη χημεία των υλικών. Στις καταλυόμενες βιολογικές αντιδράσεις, τα ένζυμα που θεωρούνται υπεύθυνα για το μεταβολισμό των κυττάρων χρησιμοποιούνται από τους οργανικούς χημικούς για να πραγματοποιήσουν εξαιρετικά εκλεκτικούς και ειδικούς χημικούς μετασχηματισμούς σε ήπιες συνθήκες pH και θερμοκρασίας, που συνήθως είναι δύσκολο να επιτευχθούν με τις κλασικές μεθόδους. /P>

Οι καταλυόμενες βιολογικές αντιδράσεις εφιστούν την προσοχή στις φιλικές προς το περιβάλλον συνθετικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται είτε για εργαστηριακούς σκοπούς είτε για σύνθεση ή για βιομηχανίες. Αυτές οι τεχνικές αποφεύγουν μερικά μειονεκτήματα που προκαλούνται από συνθετικές μεθόδους, όπως είναι οικονομικά αποδοτικές ή πολύ οικονομικές, λιγότερο τοξικά αντιδραστήρια, ήπιες συνθήκες αντίδρασης και λιγότερες παρενέργειες και ελάχιστα υποπροϊόντα.

Οι χημειοενζυματικές αντιδράσεις έχουν μελετηθεί εδώ και μερικές δεκαετίες από πολλούς ερευνητές στη σύνθεση ανανεώσιμων πηγών πόρων (πόρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά και ξανά) που λαμβάνονται από βιομάζα και στην παρασκευή βιο-βασισμένων μονομερών σε βελτιώστε τα χαρακτηριστικά των πολυμερών και των υλικών.

Στις αντιδράσεις χημειοενζυματικής σύνθεσης, το βήμα που περιλαμβάνει την προσθήκη ενός καταλύτη στο υπόστρωμα είναι μια ασύμμετρη αντίδραση που σχηματίζει έναν νέο χημικό δεσμό σπάζοντας τους υπάρχοντες χημικούς δεσμούς με στερεοχημικά ελεγχόμενο τρόπο. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για τη λήψη ή την παρασκευή μιας εναντιοκαθαρής μορφής της ένωσης από τη βιομηχανία. Ένας στερεοχημικά ελεγχόμενος τρόπος είναι να κατευθύνουμε την αντίδραση με συγκεκριμένο τρόπο για να ληφθεί το απαιτούμενο προϊόν. Ο ασύμμετρος ή χειρόμορφος άνθρακας είναι άνθρακας χωρίς συμμετρία ή άνθρακας με τέσσερις διαφορετικές ομάδες γύρω του. Ένας τέτοιος άνθρακας είναι ο χειρόμορφος άνθρακας. Η χειρομορφία του άνθρακα σε τέτοιες αντιδράσεις είναι πολύ σημαντική για την αποτελεσματικότητα και την ειδικότητα των φαρμάκων.

Η χειρομορφία του άνθρακα ή της ομάδας είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας επειδή η επίδρασή τους στο βιολογικό σύστημα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αλληλεπίδραση μεταξύ των υποδοχέων και των ενζύμων σε διάφορα μέρη του σώματος. Η χημειοενζυματική σύνθεση μπορεί συνήθως να πραγματοποιηθεί είτε με τη χρήση απομονωμένων και πιο σταθερών ενζύμων που μειώνουν τα παραπροϊόντα είτε από ολόκληρα κύτταρα που έχουν εσωτερικά συστήματα αναγέννησης συμπαράγοντα και δρουν ως πράσινα χημικά. Τα φάρμακα που λαμβάνονται με οργανική σύνθεση είναι εξαιρετικά ειδικά και έχουν χειρόμορφο άνθρακα που δρα ειδικά στον στόχο.

Πλεονεκτήματα

Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στη χημειοενζυματική σύνθεση είναι εντελώς ακίνδυνα για το περιβάλλον και είναι βιοδιασπώμενα. (που σημαίνει ότι αποσυντίθενται εύκολα όταν απορρίπτονται).

Τα ένζυμα στη χημειοενζυματική σύνθεση αντιδρούν ή εκτελούν τη δραστηριότητα κάτω από ήπιες ή βασικές βιολογικές συνθήκες. Λόγω αυτού, οι ανεπιθύμητες αντιδράσεις όπως αποσύνθεση, ισομερισμός κ.λπ., μπορούν να ελαχιστοποιηθούν. Έτσι, η απόρριψη ανεπιθύμητων προϊόντων στο έδαφος μπορεί να μειωθεί.

Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στη χημειοενζυματική σύνθεση συνήθως ακινητοποιούνται ( στερεώνονται σε θέση ώστε να μην κινούνται) στη στερεά επιφάνεια. Αυτά τα ένζυμα παρατηρείται ότι έχουν υψηλή σταθερότητα και επαναχρησιμοποιούνται αποτελεσματικά. Τέτοια ένζυμα χρησιμοποιούνται για να αντιδρούν συνεχώς σε μικροαντιδραστήρες.