14. Тест-реакции, используемые при построении биосенсорных систем на основе ферментов (ответ гавно, но думаю схавает)

В основу ферментных тест-методов положено свойство ионов металлов или органических токсикантов ингибировать процессы каталитического превращения веществ в присутствии биологических катализаторов-ферментов.

Общий принцип большей части химических тест-методов заключается в использовании ферментных реакций с так называемыми хромогенными (цветообразующими) реагентами. Реакции проводят в таких условиях, чтобы можно было визуально зафиксировать их результат. Этим результатом могут быть интенсивность окрашивания, цвет бумажной полоски или длина окрашенной части индикаторной трубки с поглощающим веществом.

Биосенсоры на основе ферментов используют тест-реакции, которые позволяют детектировать специфические вещества с высокой чувствительностью и селективностью. Вот основные типы тест-реакций, используемых в таких системах:

1. Окислительно-восстановительные реакции:

• Многие ферменты, такие как глюкозооксидаза или лактаз, катализируют окислительно-восстановительные реакции. В таких случаях происходит изменение окислительного состояния субстрата, что может быть измерено с помощью электрохимических методов (например, амперометрия).

2. Гидролиз:

• Ферменты, такие как амилаза или липаза, катализируют гидролиз сложных молекул (например, углеводов или жиров) до более простых соединений. Изменение концентрации продуктов реакции может быть использовано для количественного анализа исходного вещества.

3. Трансферазные реакции:

• Ферменты, такие как аланинаминотрансфераза (АЛТ) или аспартатаминотрансфераза (АСТ), катализируют перенос функциональных групп между молекулами. Изменения в концентрации определённых аминокислот могут служить индикаторами.

4. Декарбоксилирование и десатурация:

• Некоторые ферменты могут катализировать реакции декарбоксилирования или десатурации, что приводит к образованию новых соединений. Эти изменения могут быть детектированы с помощью различных аналитических методов.

5. Ферментативное связывание:

• Некоторые биосенсоры используют ферменты для связывания с определёнными молекулами (лигандом), что приводит к изменению физико-химических свойств системы (например, изменения pH или проводимости).

6. Флуоресцентные и люминесцентные реакции:

• Некоторые биосенсоры используют ферменты, которые могут катализировать реакции с образованием флуоресцентных продуктов. Это позволяет использовать флуориметрию для количественного анализа.

15. Полиферментные биосенсорные системы.

Первая искусственная биферментная система, включающая ковалентно связанные с носителем иммобилизованные ферменты – гексокиназу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, была создана в 1970 г. К. Мосбахом. В настоящее время известно несколько десятков иммобилизованных полиферментных систем, состоящих из двух, трех, четырех и более энзимов. Эффективность таких комплексов намного выше, чем у свободных ферментов, за счет локального концентрирования субстрата около второго и всех последующих ферментов, входящих в систему.

Иммобилизованные полиферментные системы применяют в промышленных технологиях, иногда – в научных исследованиях при изучении метаболизма клеток, транспортных процессов и т. д. Следует, однако, отметить, что результаты, полученные с помощью таких систем, не всегда правильно отражают процессы, происходящие в клетках. Это объясняется тем, что в живых клетках комплексы энзимов чаще всего располагаются упорядоченно в мембранах клетки, что позволяет регулировать скорость протекания ферментативных процессов, тогда как в полиферментных комплексах иммобилизованные ферменты связываются с носителем случайным образом.

Современные методы иммобилизации позволяют создавать не только полиферментные комплексы, связывать с носителями удается субклеточные структуры и даже целые клетки. Такие системы очень удобны, поскольку можно, не выделяя чистые ферментные препараты, получать естественные полиферментные системы, осуществляющие многостадийные процессы.