Zielona chemia - pytania i opracowanie do zaliczenia 2013r.
Prof. Wilk:
zasady + przykłady, główne pojęcia zielonej chemii
Zielona chemia - projektowanie produktów i procesów chemicznych, redukujących lub eliminujących użycie i wytwarzanie substancji niebezpiecznych dla ludzi i środowiska;
Opiera się na 4 filarach:
1) czyste technologie
2) odpowiedzialność i troska
3) analiza cyklu życia
4) ocena ryzyka
Zasady zielonej chemii:
1. zapobieganie (prewencja) odpadów
2. oszczędność - maksymalne zużycie surowców
3. ograniczenie użycia niebezpiecznych związków chemicznych
4. projektowanie produktów - istotne uwzględnienie szkodliwego wpływu na środowisko
5. używanie bezpiecznych reagentów
6. efektywne wykorzystanie energii (łagodne warunki reakcji)
7. wykorzystanie surowców pochodzących ze źródeł odnawialnych
8. ograniczenie procesów derywatyzacji (?)
9. Wykorzystanie katalizatorów w procesach i reakcjach chemicznych
10. możliwość degradacji
11. wprowadzenie analityki procesowej w czasie rzeczywistym
12. właściwy poziom bezpieczeństwa
Synteza doskonała - proces, który oszczędza atomy, jest bezpieczny, jednoetapowy, bezodpadowy, bazujący na odnawialnych surowcach, akceptowalny przez środowisko.
VOC (lotne rozpuszczalniki organiczne) - popularne, ale powodują poważne szkody dla środowiska naturalnego (globalne ocieplenie / dziura ozonowa);
Zielone rozpuszczalniki - ciecze jonowe;
Woda jako medium reakcyjne:
Naturalna ciecz, ogromne zasoby, bardzo tania, nietoksyczna, niepalna, bezzapachowa, zdolna do absorpcji dużych ilości ciepła, ale: niska rozpuszczalność wielu związków organicznych, bardzo duża nietrwałość licznych, ważnych reagentów chemicznych w wodzie, duża pojemność cieplna uniemożliwia natychmiastowe ogrzanie lub ochłodzenie, proces destylacji/odzyskiwania wymaga dużych nakładów energii;
Surfaktanty - związki chemiczne mające właściwość adsorbowania się na powierzchni lub granicy danego układu;
Płyn w stanie nadkrytycznym - ciecz/gaz o temperaturze i ciśnieniu wyższym od ich temperatury krytycznej i ciśnienia krytycznego, np. ditlenek węgla w stanie nadkrytycznym (do produkcji kawy bezkofeinowej, pranie chemiczne), woda w stanie nadkrytycznym (punkt krytyczny: temperatura krytyczna: 374,1 st C, ciśnienie krytyczne: 22,1 MPa, gęstość krytyczna: 0,317 g/cm3);
Ciecz jonowa - związek chemiczny, organiczny, składający się z kationu i anionu; to substancje ciekłe składające się jedynie z jonów; sól ta charakteryzuje się temperaturą topnienia poniżej temperatury wrzenia wody; ciecz jonowa NIE JEST stopioną solą ani wodnym roztworem; do tej grupy zaliczamy stopione sole, ale tylko takie, które charakteryzują się temperaturą topnienia poniżej 100 st C; to nowe media reakcyjne, nie powodujące rozprzestrzeniania się szkodliwych odpadów i spełniające wymagania stawiane „zielonym rozpuszczalnikom”;
Cechy cieczy jonowych:
- rozpuszczają związki zarówno organiczne, jak i nieorganiczne
- są termicznie stabilne
- najczęściej nie mieszają się z wodą
- są nielotne
- rozpuszczają katalizatory
- ciecz w ogromnym przedziale temperatur: od ok.-96 do 200-300 stopni C! (rzędu 400 stopni)
Wady cieczy jonowych:
- są potencjalnym zagrożeniem dla środowiska wodnego
- ich spalanie generuje toksyczne gazy
- problem z otrzymaniem chemicznie czystej cieczy jonowej
Zielona chemia to nie rozwiązanie wszystkich problemów środowiska, ale zasadnicze podejście mające na celu zapobieganie zanieczyszczeniom.
Prof. Garncarz:
Metody obrazowania+ na czym się opierają
Rodzaje mediów
MEDIA:
- płyn w stanie pod - i nadkrytycznym:
*ditlenek węgla w stanie pod- i nadkrytycznym
*woda w stanie pod- i nadkrytycznym
- ciecze jonowe - rozpuszczalniki XXI wieku - w temp. pok. ciekłe; 3 typy:
1) czwartorzędowe sole amonowe
2) sole iminiowe
3) sole fosfoniowe
* - przegrzana woda (woda w stanie podkrytycznym) - czynnik ekstrakcyjny
- gazy obojętne
Nowe media:
Woda:
1. układy jednofazowe (roztwory micelarne, mikroemulsje, woda+rozpuszczalnik+reagent)
2. układy dwu- i wielofazowe (woda+ciekła faza organiczna, woda+ciało stałe, woda+ciało stałe+ciekła faza organiczna)
Płyny w stanie nadkrytycznym
Ciecze jonowe
Układy dwufazowe
Jak w technologii wyrugować bardzo szkodliwe warunki (utleniacze, jak dopasować energię, surowce)
Utlenianie tlenem, ozonem, nadtlenkiem diwodoru, tlenkiem diazotu;
Niekonwencjonalne procesy: utlenianie i redukcja na elektrodach (bez udziału utleniacza i bez wielu pierwiastków typu Ni, Cr, Ce, Mn…), fotochemia(A + światło forma reaktywna produkty, np. w procesie syntezy witaminy D3), sonochemia (mikrofale)
Efektywne wykorzystanie energii - zapotrzebowanie na energię niezbędną do prowadzenia procesów chemicznych powinno być rozpatrywane przy uwzględnieniu aspektów środowiskowych i ekonomicznych; jeśli jest to możliwe, reakcje chemiczne powinny być prowadzone w warunkach otoczenia (p,T).
Surowce odnawialne:
- biomasa roślinna
- ligninoceluloza
- skrobia
- oleje roślinne
- białka roślinne
- flawonoidy itp.
- izoprenoidy (lateks z drzew kauczukowych)
Sposoby analityczne (też metody spektroskopowe - cenne bo potrzebują mało materiałów, IR, NMR, MS - nie niszczą próbek)
IR w medycynie, np. analiza zawiesin komórek, identyfikacja mikroorganizmów, analiza serum (surowicy krwi),
IR obrazowanie - zastosowania medyczne: wykrywanie raka piersi, obrazowanie blokady nerwu, zmian w naczyniach)
NMR - podstawowe parametry- przesunięcie chemiczne, czasy relaksacji T1 i T2, stałe sprzężenia, integracja
Rezonans magnetyczny w diagnostyce medycznej - wady ośrodkowego układu nerwowego, guzy, wady rozwojowe
MS - spektroskopia masowa - wykrywanie pewnych metabolitów
Immunoanaliza (radioimmunoanaliza, immunoanaliza enzymatyczna, immunoanaliza fluorescencyjna)
Techniki potencjometryczne - metody elektrochemiczne (elektrody jonoselektywne)
Spektrometria (absorpcji atomowej, emisyjna, fluorescencji rentgenowskiej)
Techniki analizy powierzchni
Wykorzystanie technologii chipów i mikrochipów do budowy aparatury analitycznej (laboratory on the chip)
Różne rodzaje ekstrakcji
Promieniowanie mikrofalowe i ultradźwiękowe
Czujniki, sensory
Jakie są jedne z najbardziej czułych metod - MS, immunotesty, testy enzymatyczne, podczerwień
Dr Maliszewska:
Od czego zależy barwa nanocząstek:
- złoto koloidalne - od wielkości nanocząstki
- nanopręty złota - od stosunku długości do średnicy pręta
Barwa - wzbudzenie elektronów powierzchniowych, a nie pochłanianie światła! Złoto - róże, fiolety i niebieski, srebro - zielenie, żółcie i brązy.
Najbardziej toksyczne nanocząstki złota to te najmniejsze.
Zastosowanie nanocząstek srebra: hamuje rozwój drobnoustrojów, np. lodówki, dezodoranty, deski sedesowe, ale też medyczne, np. krople do oczu
Biosurfaktanty - związki powierzchniowo czynne wytwarzane przez drobnoustroje, ma część hydrofobową i hydrofilową;
Najbardziej znane - w komórkach organizmów wyższych - lecytyna i sfingozyna;
Klasyfikacja:
1) glikolipidy
2) lipoproteidy i lipopeptydy
3) fosfolipidy, kwasy tłuszczowe, neutralne lipidy
4) polimetryczne
5) inne
Zalety stosowania biosurfaktantów:
- niższa toksyczność
- wyższa biodegradowalność
- wyższa aktywność w ekstremalnym zasoleniu, temperaturze, pH
- niskie koszty przy masowej produkcji
- łatwy proces produkcji, często z surowych materiałów
- niska wartość krytycznego stężenia micelarnego - wysoka skuteczność solubilizacji
Zastosowanie biosurfaktantów:
1. głównie przemysł naftowy:
- rozkład wycieków olejowych na morzu
- oczyszczanie osadu olejowego ze zbiorników magazynowych
- transport paliw rurociągami w wyniku redukcji lepkości oleju
MEOR - tradycyjne metody wypompowywują ok. 1/3 ropy, często złoża są głęboko, wysokie ciśnienie i pH, warunki beztlenowe;
Surfaktanty:
- zwiększają wydajność procesu wydobycia
- ułatwiają przepływ oleju i penetrację przez pory
- obniżają napięcie powierzchniowe
- zwiększają rozpuszczalność składników ropy
2. przemysł wydobywczy
Biologiczne metody ochrony roślin polegają na ograniczeniu rozwoju organizmów szkodliwych dla roślin za pomocą czynników biologicznych - innych organizmów lub produktów ich metabolizmu;
Insektycydy biologiczne - żywe organizmy używane w walce z owadami uciążliwymi/szkodliwymi;
Biodegradacja zasadnicza - zmiana w chemicznej strukturze substancji, wywołana przez działanie biologiczne, prowadzące do utraty specyficznej właściwości tej substancji;
Biodegradacja ostateczna (aerobowa - tlenowa) - osiągnięty poziom rozkładu, gdy badana substancja lub preparat jest całkowicie wykorzystany przez mikroorganizmy, prowadzi to do wytworzenia CO2, H2O, soli mineralnych i nowych, bakteryjnych składników komórkowych (biomasa);
1) Metody otrzymywania nanocząstek metali na przykładzie na syntezy nanostruktur złota.
metody syntezy nanocząstek:
1). Techniki top down - polegają na mechanicznym rozdrabnianiu cząstek makroskopowych do wielkości nano; do tego używamy młynów (kulowych, strumieniowych); kondensacja w gazie obojętnym - odparowanie prekursora i kondensacja jego atomów; łuk elektryczny - dwie złote elektrody;
2). Techniki bottom up - metody chemiczne; redukcja jonów złota za pomocą reduktora (cytrynian, borowodorek) - kwas trichlorozłotowy; konieczna stabilizacja - nanocząstki metali szybko agregatują; 1857 Faraday - pierwsza synteza złota koloidalnego;
Metody:
- biologiczne (biosynteza nanocząstek przez organizmy żywe - platyna i złoto - bakterie beztlenowe (chemicznie trudno uzyskać), wymagana obecność wodoru i dwóch enzymów; grzyby pleśniowe - biosynteza nanocząstek metali; metoda bezkomórkowa (zewnątrzkomórkowa synteza nanocząstek metali): pleśń prosta, płynna pożywka (wzrost biomasy) umieszczenie grzybu w wodzie dejonizowanej przesączenie grzybni dodanie substratu (do wodnego ekstraktu -> do grzybni) identyfikacja i charakterystyka otrzymanych nanocząstek; lactobacillus (pałeczki kwasu mlekowego) - w syntezie nanocząstek złota, srebra
- chemiczne (reakcja z cytrynianem sodowym - powstają nanocząstki złota)
- fizyczne - alternatywa dla chemicznych i biologicznych metod
2) Zastosowanie nanocząstek złota w sensorach.
Zastosowanie nanocząstek złota: transport materiału genetycznego, leków, fototermalna terapia - reaktywne formy tlenu - metoda niszczenia komórek (doczepianie przeciwciała przeciw nowotworowi np., po wniknięciu złota do komórki podgrzewa się je laserem, co powoduje zniszczenie komórki przez wydzielanie aktywnych form tlenu lub zwiększenie temperatury, agregacja wzbudzona przez DNA, sensor do wykrywania poziomu glukozy / jako testy ciążowe, złoto jako nośnik leków, np. Paclitaxel (lek przeciwnowotworowy - taksol - izolowany z cisu)
3) Biocydy--- definicja, rodzaje i zastosowanie
Biocydy to związki syntetyczne lub pochodzenia naturalnego, używane w wielu gałęziach przemysłu stosowane do zwalczania organizmów szkodliwych przez działanie chemiczne lub biologiczne. Wyróżnia się produkty biobójcze i biobójcze substancje czynne.
Rodzaje:
a) produkty dezynfekcyjne i produkty biobójcze o ogólnym zastosowaniu:
- do utrzymania higieny człowieka - użytek prywatny i publiczny
- higiena weterynaryjna
- dezynfekcja powierzchni mających kontakt z żywnością i środkami żywienia zwierząt
- dezynfekcja wody do spożycia przez ludzi i zwierzęta
b) produkty konserwujące:
- wyroby w opakowaniach zamkniętych
- powłoki
- drewno
- włókna, skóry
- płyny chłodzące
- materiały konstrukcji murowanych
c) produkty biobójcze do zwalczania szkodników:
- gryzoni, ryb, owadó, ptaków, roztoczy, mięczaków
d) inne:
- konserwacja żywności
- ochrona obiektów i urządzeń w środowisku wodnym
- do balsamowania i preparowania
- zwalczanie innych kręgowców
AMP - najbardziej prymitywne mechanizmy ochronne, zwalczają wirusy, grzyby, bakterie, nieraz chronią przed pasożytami;
Cechy wspólne AMP u wszystkich organizmów:
małe peptydy, ładunek dodatni (łatwo się wiążą z ujemną zwykle błoną komórkową), właściwości przeciwwirusowe, bakteryjne i grzybiczne, chronią przed pasożytami;
Wspólny mechanizm działania: dezintegracja osłon komórkowych pasożyta, oddziałuje z warstwą lipidową, co je niszczy (tworzą się dziury w błonach i wyciek).
α- Defensyny -ludzkie AMP; poznano ponad 80 rodzajów;
4) Na czym polegają biologiczne metody ochrony roślin- cechy organizmów antagonistycznych i mechanizmy i działania
Organizmy antagonistyczne - cechy:
- wysoka zdolność do kolonizacji powierzchni ran
- szybki wzrost
- łatwość wykorzystania składników odżywczych występujących w miejscu zranienia
- zdolność do przeżycia w szerokim zakresie pH, temperatury i ciśnienia
- brak produkcji metabolitów szkodliwych dla człowieka
- brak szkodliwości wobec roślin
Bakteriocyny - substancje naturalne wytwarzane przez drobnoustroje, by zwalczać inne drobnoustroje; o charakterze biobójczym; najczęściej działaja antagonistycznie do grup zbliżonych; nieaktywne wobec komórek ssaków; produkuje je większość bakterii;
Podział biotyn:
- bakterie gram-dodatnie:
* lantybiotyki - antybiotyki zawierające lantioninę - rzadko występujący, naturalny aminokwas; wśród nich najbardziej poznana nizyna (lantybiotyk typu B);
Mechanizmy antagonistycznego działania drożdzy:
a) współzawodnictwo o składniki odżywcze i przestrzeń życiową; fitopatogeny dostają się przez chemoatrakcję komórek: skupianie się w miejscu zranienia;
b) produkcja czynników antybiotycznych -zjawisko niezbyt db poznane;
c) toksyna kilerowa - białka/glikolipidy wiążące struktury polisacharydowe ścian komórkowych - zakłócają gradient elektrochemiczny - wyciek jonów z komórki;
d) produkcja enzymów litycznych - chitynazy i glukanazy - enzymy związane z silną adhezją komórek do grzybni fitopatogena;
e) indukcja odporności roślin - rośliny mają mechanizm odporności, np. fitoauksyny, etylen peroksydazy
5) Co to jest biogaz- procesy pozwalające go otrzymywać.
Biogaz - produky biologicznego rozkładu substancji organicznych przeprowadzany przez bakterie beztlenowe (anaerobowe) w warunkach beztlenowych
Sposoby uzyskiwania:
- na składowiskach śmieci - biogaz wysypiskowy
- sposób naturalny - na torfowisku (gł. z celulozy) - gaz gnilny / błotny
- z obornika / gnojownicy - agrogaz
6) Nizyna- wytwarzanie, cechy i możliwości zastosowania
Nizyna - bakteriocyna z grupy lantybiotyków; jej antagonistyczne oddziaływanie wobec komórek wrażliwych polega na permeabilizacji błony komórkowej, hamowaniu syntezy ściany komórkowej i uwolnieniu oraz aktywacji enzymów autolitycznych; nizynę produkuje Lactococcus lactis; stosowana do konserwacji jako biocyd - produkcja serów długodojrzewających, stabilizacja bitej śmietany, do deserów, konserwacja konserw, przechowywania mięsa, warzyw, jajek; E234 to symbol nizyny; do konserwacji mięsa- zapobiega listeriozom; hamuje rozwój wąglika, można ją zastosować jako składnik antybiotyków (stosowana w weterynarii jako środek dezynfekujący - przy zapaleniu gruczołów mlecznych)
Dr Drąg:
Co to są zielone rozpuszczalniki i do jakich reakcji są wykorzystywane
Zastosowanie enzymów w katalizie, idealne parametry enzymu w zielonej chemii
Definicje
Bioremediacja - technologia usuwania zanieczyszczeń (gł. substancji ropopochodnych) z gleby i wód podziemnych za pomocą żywych mikroorganizmów jako naturalnych katalizatorów transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w substancje mniej szkodliwe;
Bardzo duże ilości związków organicznych i nieorganicznych są uwalniane do środowiska na skutek działalności człowieka:
- emisja zamierzona i uregulowana prawnie (przemysłowa)
- emisja przypadkowa
Cechy bioremediacji:
*może być prowadzona w miejscu skażenia
*permanentnie eliminuje zanieczyszczenia
*pozytywna akceptacja publiczna
*eliminuje koszty transportu i składowania
*przyjazna dla środowiska
Najważniejsze organizmy używane w tych procesach: grzyby i bakterie.
Wymagania niezbędne do przeprowadzenia procesu bioremediacji:
- poziom tlenu na poziomie min. 1 ppm
- obecność niezbędnych substancji nieorganicznych
- mikroorganizm i substrat muszą być w tym samym miejscu
- woda - słona lub słodka
- pH, temperatura, zasolenie, typ zanieczyszczenia
Dehalogenacja - usuwanie halogenów (zwykle chloru) z cząsteczki organicznej zawierającej w strukturze ten atom;
Ograniczenia stosowania bioremediacji:
- czas trwania
- poziom zanieczyszczeń granicznych
- brak powtarzalności
- obecność niedegradowalnych zanieczyszczeń np. DDT
- toksyczność dla mikroorganizmów
- nierozpuszczalność wodna zanieczyszczeń / brak wody
Typy bioremediacji:
*in situ (prowadzona w miejscu zanieczyszczenia, niski koszt, popularna, wydajna i efektywna; zaleta: możliwość działania w miejscu, w którym zaneczyszczenie dostało się pod stałe elementy, np. budynki; wada: niemożliwość usunięcia zanieczyszczeń metalami będących w mieszaninie ze związkami organicznymi); dzieli się na:
- bioremediację wewnętrzną (mikroorganizmy, które naturalnie występują w miejscu zanieczyszczenia; niski koszt, duża wydajność, najczęściej stosowana)
- przyspieszoną bioremediację (dodaje się substraty i składniki odżywcze celem przyspieszenia wzrostu mikroorganizmów, a tym i całego procesu)
Bioremediacja in situ:
-biowentylacja (napowietrzanie gleby)
-bioaugmentacja (wprowadzenie dodatkowych mikroorganizmów)
-biostymulacja (przeprowadzenie modyfkacji - np. dostarczenie pożywek dla mikroorganizmów
*ex situ (kiedy zanieczyszczona gleba jest zabierana z miejsca skażenia i oczyszczana przez mikroorganizmy w odseparowanym miejscu; rzadko stosowana - wysoki koszt; np. rozlanie substancji toksycznych w miejscu publicznym):
- landfarming (zabranie zanieczyszczonej gleby i rozsianiu jej w postaci cienkiej warstwy na podłożu bogatym w mikroorganizmy)
- kompostowanie (zabranie zanieczyszczonej gleby i zmieszanie jej z odpadkami organicznymi, np. odpadki z produkcji rolniczej)
- bioreaktory (umieszczenie zanieczyszczonej gleby w specjalnie przygotowanych reaktorach, a następnie dodawaniu substancji odżywczych i mikroorganizmów)
*fitoremediacja (wykorzystuje ponadprzeciętne zdolności niektórych gatunków roślin do akumulacji substancji zanieczyszczających lub ich degradacji) podział:
- fitoekstrakcja (rośliny akumulujące metale ciężkie - transport metali lub zw. org. z gleby i ich bioakumulacji w nadziemnych częściach rośliny)
- fitostabilizacja (redukcja ryzyka związanego z prawdopodobieństwem przemieszczania się metali do głębszych warstw gleby)
- fitowolatilizacja (usuwanie niektórych substancji z gleby na drodze ich przemian w związki lotne i wydzielenie do atmosfery)
- rizofiltracja (wykorzystanie strefy korzeniowej roślin do usuwania zanieczyszczeń z wody i ścieków)
Jedna z podstawowych zasad zielonej chemii:
Ograniczenie zużycia niebezpiecznych związków chemicznych.
Najczęściej izolowane związki to cząsteczki organiczne.
Rośliny sa najlepszym i najtańszym źródłem produktów naturalnych. Dostarczają substancje naturalne używane w lecznictwie od czasów starożytnych.
Produkty naturalne mogą posłużyć jako gotowe „zielone” produkty w wielu dziedzinach życia, jako tanie i „zielone” substraty przejściowe w otrzymywaniu bardziej skomplikowanych cząsteczek. Rośliny są najlepszym i najtańszym, a także etycznym źródłem otrzymywania produktów naturalnych. Metody chemii kombinatorycznej umożliwiają otrzymywanie i szybką analizę wielu nowych pochodnych produktów naturalnych.
Biokataliza (katalizator biochemiczny) - substancja pochodzenia biologicznego, która inicjuje lub modyfikuje prędkość reakcji chemicznej. Najczęściej używane: enzymy (inne znane, bardzo rzadko używane: kwasy nukleinowe).
Enzymy katalizują zwykle tylko jeden wybrany typ reakcji chemicznej, ale jeden enzym może katalizować konwersję kilku substratów.
Jak enzymy rozpoznają swoje substraty:
- chemoselektywność: zdolność do rozpoznania w katalizowanym substracie tylko jednej grupy funkcyjnej, nawet jeśli są obecne inne, bardziej aktywne reagenty;
- specyficzność substratowa: rozpoznawanie tylko danego typu substratu;
- regioselektywnośc: zdolność enzymu do katalizowania reakcji tylko w określonym miejscu substratu;
- stereoselektywność: rozpoznawanie molekuł tylko o określonej strukturze przestrzennej;
Enzymy są stereospecyficzne: rozróżniają pary izomerów optycznych, rozpoznają i katalizują konwersję określonego izomeru.
Nie wszystkie enzymy są drogie. Enzymy nie są mało stabilne w warunkach reakcji. Wydajność reakcji enzymatycznych nie jest zbyt niska (fermentacja - wydajność mniejsza niż w procesach typowo chemicznych, zwykle mniej niż 1g/ litr/ h; reakcja enzymatyczna - bardzo duża wydajność, np. 400g/ litr/h).
Enzymy:
+plusy:
*małe reaktory
*brak możliwości reakcji ubocznych od innych enzymów
*wysoka wydajność
*lepsza stabilność w warunkach rekcji
-minusy:
*mogą być drogie
*niestabilne na zewnątrz komórki
Korzyści ze stosowania enzymów jako katalizatorów:
- bardzo wydajna kataliza
- wysoki stopień selektywności reakcji
- spełniają warunki zielonej chemii (biodegradowalne, nietoksyczne)
- działają w łagodnych warunkach (temp. 0-110 st C; pH od 2 do 12)
- mogą być powtórnie użyte
- brak produktów ubocznych
Ograniczenia:
- wąski zakres działania
- najwyższa aktywność w środowisku wodnym
- podatne na inhibicję
- mniej stabilne niż całe komórki
- często drogie
- wymagają stosowania kofaktorów
Pochodzenie stosowanych enzymów:
*tkanki roślinne i zwierzęce
*mikroorganizmy naturalnie występujące w przyrodzie
*mikroorganizmy rekombinowane
Immobilizacja enzymów - proces polegający na chemicznym lub fizycznym „uwięzieniu” enzymu bez utraty jego właściwości katalitycznych;
Metody kontroli jakości enzymów:
- czystość (poszukiwanie zanieczyszczeń w postaci DNA, innych białek)
- aktywność
- identyczność z oryginalnym enzymem
Najdroższe enzymy to te najczystsze - przemysł spożywczy i farmaceutyczny.
ENZYMY:
1. Oksydoreduktazy:
- dehydrogenazy (przenoszą protony na koenzymy) - do syntezy alkoholi, hydroksykwasów
- reduktazy (przenoszą protony/ elektrony miedzy przenośnikami, np. w łańcuchu oddechowym)
- oksydazy (przenoszą elektrony na cząsteczkę tlenu) - otrzymywanie alkoholi jako prod. przejściowych w syntezie agrochemikaliów; otrzymywanie laktonów i estrów
- oksygenazy (włączają tlen do cząsteczki związku organicznego)
- peroksydazy ( utleniają związki organiczne nadtlenkiem wodoru)
2. Transferazy:
- aminotransferazy (przenoszą gr. aminową)
- acylotransferazy (przenoszą gr. acylowe)
- kinazy (przenoszą reszty fosforanowe)
3. Hydrolazy (najpowszechniej używana klasa):
- esterazy (przekształcają ester w kwas i alkohol) - hydroliza estrów, rozdział alkoholi
- peptydazy (działają na peptydy), amidazy, acylazy - synteza lub rozpad wiązania peptydowego
- hydrolazy związków glikozylowych (rozkładają związki cukrowe)
- lipazy (detergenty piorące, do modyfikacji naturalnych olejów i tłuszczy) - do rozdziału alkoholi, kwasów karbosylowych
- hydrolazy epoksydowe - do otrzymywania chiralnych edpoksydów i dioli
- dehalogenazy - rozszczepienie wiązania węgiel - halogen
- nitrylazy - konwersja grupy metylowej
4. Liazy:
- dekarboksylazy (usuwają CO2 z -COOH)
- hydratazy (hydroliazy) - (przyłączają /odrywają wodę bez rozpadu innych wiązań)
- hydrataza nitrylowa - nitryl w amid - otrzymywanie amidów
- oksynitrylazy - addycja HCN do aldehydów i ketonów
- aldolazy
- amoniakoliazy - do syntezy aminokwasów
5. Izomerazy (katalizują geometryczną lub strukturalną przemianę cząsteczki w jej izomer):
- epimerazy - do syntezy D- lub L-aminokwasów
- racemazy - do syntezy D- lub L-aminokwasów
- cis-trans izomerazy
- tautomerazy
- izomeraza glukozowo-fruktozowa - synteza syropu fruktozowego