Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода




Скачать 397.18 Kb.
НазваниеИсследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода
страница1/5
Дата27.09.2012
Размер397.18 Kb.
ТипИсследование
  1   2   3   4   5
ВКЛЮЧЕНИЕ АТОМОВ ДЕЙТЕРИЯ 2H, УГЛЕРОДА 13C, АЗОТА 15N, И КИСЛОРОДА 18O В МОЛЕКУЛЫ АМИНОКИСЛОТ И БЕЛКОВ.

 

О. В. МОСИН

 

Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова, 117571, г. Москва, проспект Вернадского, д.86

 

 


Данное исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода C13, азота N15 и кислорода O18 в молекулы аминокислот и белков. Рассмотрены потенциальные возможности этих методов для направленного синтеза изотопномеченых молекул аминокислот и белков. Представлены собственные и имеющиеся в литературе данные по получению и использованию синтезированных молекул с включенными стабильными изотопами в разнопрофильных биохимических исследованиях с применением методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), инфракрасной (ИК) и лазерной спектроскопии, а также масс-спектрометрии.


Ключевые слова: стабильные изотопы; микроорганизмы; биосинтез; аминокислоты и белки.


ВВЕДЕНИЕ

 

Метод включения атомов стабильных изотопов (2Н, 13С, 15N, 18О) в молекулы - важное направление в биохимических и структурно-функциональных исследованиях разнообразных природных соединений и, в частности, аминокислот и белков. Молекулы этих изотопномеченых биологически активных соединений (БАС), полученные данным методом с различными уровнями изотопного обогащения, от селективно до униформно меченых, являются удобными инструментами для разнопрофильных метаболических и биохимических исследований, медицинской диагностики различных заболеваний, химических синтезов разнообразных изотопномеченых соединений на их основе.


Тенденции к предпочтительному применению стабильных изотопов по сравнению с их радиоактивными аналогами обусловлены отсутствием радиационной опасности и возможностью определения локализации метки в молекуле методами высокого разрешения: спектроскопией ядерного магнитного резонанса (ЯМР), инфракрасной- и лазерной спектроскопией, масс-спектрометрией. Развитие методов детекции стабильных изотопов за последние годы позволило повысить эффективность проведения многочисленных биологических исследований de novo, а также изучать структуру и механизм действия многих клеточных БАС на молекулярном уровне, манипулируя атомами и конфигурациями молекул, что коррелирует с современными нанотехнологическими стандартами.

 

Разработка методов включения атомов стабильных изотопов в молекулы аминокислот и белков, является актуальной задачей для современной биотехнологии и нанотехнологии, поскольку селективное введение атомов в молекулы может приводить к включению лишь одного отдельно выбранного атома по определённой позиции углеродного скелета молекулы. Это весьма перспективно и интересно для нанотехнологии, когда в полученной молекуле фигурирует лишь один или несколько атомов, замещённых на стабильные изотопы по определённым положениям молекулы.

 

Разные методы, используемые для введения стабильных изотопов в молекулы БАС, обычно приводят к получению продуктов, представляющих собой смеси молекул, различающихся количеством атомов, замещённых на стабильные изотопы. Поэтому необходимо разрабатывать и применять новые подходы по получению изотопномеченых БАС, основанные на использовании генно-инженерных методов, комбинации биотехнологических и химико-ферментативных подходов и т. п.

 

В зависимости от цели исследования при реализации того или иного подхода по получению изотопномеченых аминокислот и белков должны учитываться их стоимость, выходы, возможности более полного выделения и очистки, а также изотопная чистота синтезированных молекул.

 

При получении изотопномеченых молекул аминокислот и белков основные затраты связаны с закупкой сырья (субстрата), расходом электроэнергии (на перемешивание, аэрацию и процессы массопереноса) и охлаждением (теплообменом). При использовании природных сырьевых источников (пептонов, белково-витаминных концентратов и т. п.) в качестве субстратов для производства изотопномеченых БАС необходимо также учитывать расход электроэнергии, пара и топлива на предварительную глубокую обработку сырья, чтобы превратить его в поддающиеся микробиологическому воздействию соединения. Сравнительная оценка различных способов производства изотопномеченых аминокислот и белков показывает, что основные расходы связаны со стоимостью сырья, составляющей 70-80% всех затрат.

 

Использование молекул аминокислот и белков, меченных стабильными изотопами, в значительной мере определяется ограниченной доступностью и дороговизной самих высокоочищенных изотопов, выделяемых из различных природных источников. Природная распространенность стабильных изотопов варьирует от 0,015% (относительно общего количества элемента) для дейтерия 2Н , до 1,11% для изотопа углерода 13С, однако, несмотря на низкое содержание изотопов в пробах, разработанные в последние годы высокие методы обогащения и очистки стабильных изотопов позволяют получать молекулы изотопно-меченных субстратов с высокой степени изотопной чистоты.

 


ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ВКЛЮЧЕНИЯ АТОМОВ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ В МОЛЕКУЛЫ

 
  1   2   3   4   5

Похожие:

Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconИсследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода
Нанотехнология и включение атомов дейтерия 2H, углерода 13C, азота 15N, и кислорода 18o в молекулы аминокислот и белков
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconФуллерены, углеродные нанотрубки, графен
Фуллерен является формой углерода. С давних пор известны такие формы углерода – графит, и алмаз. Графит, и алмаз – один и тот же...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconЧетвертая группа периодической системы
В связи с увеличением объема атомов при переходе от углерода к свинцу процесс принятия электронов ослабевает, а лёгкость их потери...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconПримерная программа дисциплины
Освоение дисциплины направленно на приобретение знаний о биотехнологических процессов, протекающих при приготовлении хлеба, современных...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconПолучение алканов,алкенов,алкинов
Предельными углеводородами (алканами) называются соединения, состоящие из атомов углерода и водорода, соединенных между собой только...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconАнтонова Ирина Игоревна Бундина Ольга Николаевна Свирин Сергей Анатольевич студенты группы тх-1-07
Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома (рис. 1)....
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconИсследование золпидема в химико-токсикологическом отношении
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермская государственная фармацевтическая...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconСеминар Химические основы биохимии. Свойства воды
Особенности элементного состава биомолекул. Значение тетрагональной природы атомов углерода, образуемые им связи
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconСравниваем классы органических соединений в таблице
Ао этих атомов. В углеводородах главную роль играет пространственная ориентация атомных орбиталей углерода, т к сферическая 1s-ао...
Исследование посвящено развитию современных биотехнологических и химико-ферментативных методов по включению атомов дейтерия, углерода iconФизические свойства углекислоты Углекислота (СО2, двуокись углерода, диоксид углерода)
Углекислота (СО2, двуокись углерода, диоксид углерода) – вещество с химическое формулой со2 и молекулярной массой 44,011 г/моль,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница