Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка оптимальных методов иммобилизации холинэстеразы для индикации фосфороорганических соединений Хавкин, Михаил Юрьевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хавкин, Михаил Юрьевич. Разработка оптимальных методов иммобилизации холинэстеразы для индикации фосфороорганических соединений : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.00.04.- Уфа, 1995.- 22 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность темы. Зос.форорганические ингибиторы (ЙОИ) холинэсте-раз (ХЭ) широко используют, в качестве сельскохозяйственных инсектицидов, благодаря их еысокой эффективности, широкому спектру действия и быстрой деградации во вкешней среде. Важнейшим условием безопасного применения ФОИ является надёжный контроль их остаточных количеств в природных объектах и пищевых продуктах. Как правило, его осуществляют с помощью компьютеризованных газо-жидкостных хроматографов, ко сложность и Еысокая стоимость анализа ограничивает применение этого метода.

Другой принцип детектирования 0И основан на использовании биоэк-внваленткых систем (биосенсоров), содержащих биологическую мишень СОИ - энзимы группы ХЭ. Для сложных природных и лицевых объектов предпочтительно применение ^мобилизованных на носителе ХЭ, что обеспечивает получение накопительного токсического эффекта и может упростить пробоподготовку.

Фиксацию ХЭ на твёрдой фазе осуществили многие исследователи с

ПОМОЩЬЮ КОВаЛеНТНОГО і ( Тар Minh et al,, 1973; Yao et n 1 . , 1985; Ліспу et al., 1Э89)5 сорбЦИОННОГО (Goodson S Jacobs, 1973; Morclis 4 Coulet, 1990), аффИННОГО (Oundarsta 4 Wilson, 1990) СВЯЗЫВаНИЯ И

физической ОККЛЮЗИИ (Degany 5 Miron, 1970; Louis et al., 19D0) ,

а также комбинацией этих методов (Н.А.Платэ и соавт. 1985; 1992). Хотя энзим сохранял зстеразную активность, его чувствительность к действию ФОИ обычно снижалась. Лишь в немногих случаях удалось создать ТвёрДОфаЗНЫе Детекторные СИСТемЦ ДЛЯ ИНДИКаЦИИ ФОИ (Coodson t, al. ^976: Leon-Gonzales & raunahend, 1990; Kinderwater et al., 1990; Quln-

tero.s ai. ,199оуно их техническая сложность препятствовала широкому применений для природоохранных и санитарно-гигиенических целей.

Диссоциация функциональных свойств при иммобилизации ХЭ, по-видимому, зависит от особенностей молекулярного механизма гидролиза субстратов и инактивации активного центра энзима при действии ФОИ

(А.С.Сацыков и соавг., 1976; Л.П.Кузнецова и соавт., 1990). В каталитическом акте участвуют несколько поверхностных сайтов (анионный и гидрофобные) молекулы ХЭ, которые ориентируют субстрат перед его транспортом в эстеразный центр, расположенный в складчатой структуре. Поэтому маскирование каталитической области, а также ограничение пространственной подвижности или искажение конформации молекулы ХЭ при иммобилизации приводит как к падению эстеразной активности, так я к снижению чувствительности к действию ФОИ. При этом второй показатель снижается особенно ощутимо, поскольку структура 00И неполностью соответствует структуре природных субстратов ХЭ, что затрудняет взаимодействие с активными сайтами каталитического региона энзима.

Отмеченные выше особенности строения и функции ХЭ предъявляют особо высокие требования к методике их иммобилизации.

Цель работы. Сопоставление эффективности различных подходов при иммобилизации ХЭ в твердофазных системах для получения оптимальной формы биооквивалентного сенсора 50И, обеспечивающего широкий экологический и санитарно-гигиенический мониторинг.

Задачи исследования. ^

  1. Разработка детекторной системы достаточной чувствительности;

  2. Обеспечение стабильности биосенсора при/хранении и в процессе анализа;

  3. Получение целевого продукта приемлемой стоимости за счет использования доступных реагентов и технологий при изготовлении;

  4. Максимальное упрощение стадии пробоотбора и обеспечение возможности применения метода в полевых условиях;

  5. Обеспечение возможности исследования сложных пищевых и природных объектов.

Научная новизна. Показано, что при ковалентной фиксации ХЭ целесообразно использовать протяженные и высоко гидрофильные вставочные молекулы (спейсеры), разобщающие лиганд и поверхность носителя. Впервые получены и использованы спейсеры полиоксидиальдегид ("Пол-

диаль") и активированные производные олигосахарида бета-циклодекстри-на, снижающие вероятность внутримолекулярных сшивок биолиганда.

Улучшены методы инкапсулирования белков в губчатом слое анизотропных полых волокон за счет минимизации активного объема и его защиты от внешних воздействий путем покрытия двойной мембраной, что улучшило операционные свойства ФОИ-детектора на основе инкапсулированной ХЭ.

Сопоставлены характеристики различных носителей и показано, что по операционным свойствам оптимальны "керновые" композиции с размещением биолиганда на поверхности носителя для обеспечения улучшенного массопереноса низкомолекулярных эффекторов - субстратов и ФОИ. Специфическая активность "керновые" композиций повышена путем иммобилизации лиганда в форме надмолекулярных ассоциатов.

Использование ферромагнитных дисперсий (ФМД) в качестве носителя ХЭ расширяет возможности метода и позволяет исследовать сложные природные и пищевые объекты. Разработан оригинальный способ пассивирования частиц ФВД в высокочастотном электрическом поле, что позволяет сохранить высокую дисперсность и однородность носителя. Предложена новая композиция "Магносорб", позволяющая иммобилизовать различные белки на гидрате окиси алюминия (ГОА), мицеллы которого удерживаются сложным комплексантом на основе 8-оксихинолина, ковалентно связанного с пассивированной ФВД.

Впервые разработана бинарная форма биосенсора, состоящая из яиофи-лизированной ХЭ и "Магносорба", что повышает надежность индикации ФОИ в экспедиционных условиях.

Научно-практическая значимость. Предложена комплектация тест-набора, состоящего из бинарного биосенсора и вспомогательных реагентов, а также специально разработанных устройств для проведения анализа -магнитных дозатора и сепаратора. Простая техника анализа адаптирована к полевым условиям, что позволяет идентифицировать пораженные зоны для последующего исследования более точными методами.

Разработанные технологические приемы могут быть использованы для широкого круга биотехнологических процессов. Положения, выносимые на защиту:

  1. Стерическая свобода молекулы холинэстераэы необходима для сохранения чувствительности иммобилизованного энзима к действию фосфор-органических ингибиторов. Этот принцип реализуется при фиксации ХЭ через протяженные гидрофильные спейсеры, пространственно раэобщащие биолиганд и носитель и реагирующие с ограниченным числом функциональных групп молекулы энзима.

  2. Инкапсулирование ХЭ в полых волокнах полностью исключает неблагоприятные воздействия на биолиганд, что позволяет использовать поло-волоконные детекторы для индикации фосфорорганических ингибиторов с накопительным эффектом.

  3. Ферромагнитные композиции при сорбционной фиксации ХЭ наиболее удобны при ислледовании сложных природных и пищевых объектов. Бинарная форма детектора повышает его стабильность в экспедиционных условиях.

Внедрение. Результаты исследования внедрены в практические курсы ВТМЗ на военной кафедре Башкирского Государственного медицинского института.

Апробация работы.Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции "Новые направления биотехнологии" Шуцино, 1994 г.); на итоговой научной конференции Отдела биохимии и цитохимии Уфимского научного центра РАН (Уфа, 1995 г.). По теме диссертации опубликовано б печатных работ, подано 3 заявки на патент РФ, из них по двум проведена формальная экспертиза с положительным решением.

Структура и объем работы.Работа изложена на страницах машинописи,