Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

Полупроводниковые полимерные носители на основе комплексных солей тетрацианохинодиметана

Одна из наиболее сложных проблем биоэлектрокатализа - перенос электрона между электродом и активным центром фермента. Очевидно, что в общем случае прямой электронный транспорт требует достаточно строгой ориентации активного центра фермента относительно электрода с созданием наименьшего (или оптимального) расстояния для переноса электрона. В этом плане интерес представляет разработка носителей, обладающих свойствами водопроницаемых гелей и высокой электронной проводимостью. Включение окислительно-восстановительных ферментов в такого рода полимеры должно автоматически приводить к возникновению необходимых для прямого электронного транспорта статистически возникающих структурных соответствий [250, 545, 560].

Предложенный способ получения иммобилизованных ферментов заключается в соосаждении полкатионов с ферментами под действием полувосстановленной соли TCNQ [250]. Фермент иммобилизуется в водопроницаемые полимеры с высокой электропроводностью (вплоть до 10-2 Ом-1⋅см-1, см. рис. 63). Емкость носителей до 500 мг белка на грамм носителя. В качестве поликатионов были использованы следующие полимеры:

(4.20)
(4.21)
(4.22)

В случае (4.21) катионом служит метилвиологен, детально исследованный медиатор электронного транспорта (см. ниже).

Использование полимеров на основе комплексных солей TCNQ позволяет осуществить прямой перенос электрона между электропроводящей матрицей и активным центром фермента. Это показано в работах [250, 545], в которых изучена кинетика выделения водорода с помощью гидрогеназы, иммобилизованной в комплексе полипропаргилпиридиний бромид - TCNQ (электросинтез водорода). В специальной электрохимической ячейке, допускающей отбор проб для газового хроматографического анализа, исследовалась скорость образования водорода при поляризации пирографитового электрода. Как следует из рис. 67, образование водорода происходит только в присутствии гидрогеназы, иммобилизованной в полупроводниковую матрицу. Электронный транспорт в этом случае можно представить в виде

(4.23)
Рис. 67. Кинетические кривые электрохимического образования водорода на полимерном суспензионном электроде: 1 - в качестве суспензии иммобилизованная в гель комплекса полипропаргилпиридиния-TCNQ гидрогеназа; 2 - в качестве суспензии комплекс поли-1-пропаргилпиридин-TCNQ; фосфатный буфер n = 1,0 М; pH 7,8; 25°
Рис. 67. Кинетические кривые электрохимического образования водорода на полимерном суспензионном электроде: 1 - в качестве суспензии иммобилизованная в гель комплекса полипропаргилпиридиния-TCNQ гидрогеназа; 2 - в качестве суспензии комплекс поли-1-пропаргилпиридин-TCNQ; фосфатный буфер μ = 1,0 М; pH 7,8; 25°

Интересно отметить, что гидрогеназа, иммобилизованная в полупроводник, обладает более высокой специфической активностью. На рис. 68 и 69 приведены данные по исследованию зависимостей скорости образования водорода из восстановленного метилвиологена от концентрации субстрата для гидрогеназы Thiocapsa roseopersicina в матрице полипропаргилпиридилбромида и полипропаргил-(1'-метил-4,4'-дипиридил) бромида. Видно, что максимальные скорости при заданной концентрации фермента в реакциях с иммобилизованным ферментом намного выше. Кроме того, иммобилизация гидрогеназы существенно стабилизирует фермент (рис. 70).

Рис. 68. Зависимость скорости образования водорода гидрогеназой Т. roseopersicina от концентрации субстрата: 1 - исходный фермент; 2 - фермент, иммобилизованный в матрицу полипропаргидрипиридина-TCNQ; pH 7,8, 30°С, 0,35 М фосфата калия
Рис. 68. Зависимость скорости образования водорода гидрогеназой Т. roseopersicina от концентрации субстрата: 1 - исходный фермент; 2 - фермент, иммобилизованный в матрицу полипропаргидрипиридина-TCNQ; pH 7,8, 30°С, 0,35 М фосфата калия

Рис. 69. Зависимость потоков образования водорода гидрогеназой Т. roseopersicina от концентрации субстрата: 1 - исходный фермент в растворе; 2 - исходный фермент в растворе, в качестве субстрата восстановленный полимер поли-у-метилпиридинпропаргила; 3 - фермент, иммобилизованный в комплекс поли-у-метилдипиридинпропаргила-TCNQ; 30°С; pH 7,8; 0,35 М фосфата калия
Рис. 69. Зависимость потоков образования водорода гидрогеназой Т. roseopersicina от концентрации субстрата: 1 - исходный фермент в растворе; 2 - исходный фермент в растворе, в качестве субстрата восстановленный полимер поли-γ-метилпиридинпропаргила; 3 - фермент, иммобилизованный в комплекс поли-γ-метилдипиридинпропаргила-TCNQ; 30°С; pH 7,8; 0,35 М фосфата калия

Рис. 70. Стабилизация гидрогеназы Т. roseopersicina на воздухе иммобилизацией в комплекс полипропаргил (у, у'-метил) дипиридила-TCNQ; 1 - нативный; 2 - иммобилизованный фермент, 30°С
Рис. 70. Стабилизация гидрогеназы Т. roseopersicina на воздухе иммобилизацией в комплекс полипропаргил (γ, γ'-метил) дипиридила-TCNQ; 1 - нативный; 2 - иммобилизованный фермент, 30°С

В результате проведенного исследования носителей на основе комплексных солей TCNQ выявилась возможность безмедиаторного электронного транспорта между ферментом и электропроводящей матрицей. Можно думать, что такого рода носители найдут широкое применение при разработке электрокатализаторов на основе иммобилизованных ферментов.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'