آنزیم ها

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5٫00 out of 5)
Loading...
  • تاریخ انتشار : 2019/11/01

آنزیم ها و فواید استفاده از آنها، باعث بهبود بخشیدن به بیوسنتزها در کشتهای باکتریایی را بهبود می بخشد.

تکامل آنزیم ها در گذشت زمان

مشکل: زیست مولکولها فرآیندهای پیچیده ای هستند و طی چندین میلیون سال با تکالیف خاص تطبیق یافته اند. در شیمیایی، پیدا کردن و بهینه سازی مولکول های جدید برای کارهای خاص یک کار دشوار و وقت گیر است.

هدف: طراحی پروتئین های خیاطی یک گام مهم برای سنتز پایدار مواد فعال و مواد شیمیایی اساسی است.

راه حل: به جای سنتز برنامه ریزی شده ترکیبات جدید طبق اصل “آزمایش و خطا”، آنزیم ها در معرض تکامل هدفمند قرار می گیرند. Frances H. Arnold برای این فرآیند در سال 2018 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. این امر باعث می شود که تکامل طبیعی آنزیم ها فقط در چند ساعت یا چند روز در آزمایشگاه اجرا شود و بدین ترتیب بیوکاتالیست های بهینه حاصل شود. به عنوان مثال، آنزیم های به دست آمده می توانند برای تولید سوختهای زیستی شیمیایی یا مواد فعال دارویی استفاده شوند. با تجزیه و تحلیل رایانه های مدرن، تکامل هدفمند می تواند در آینده بهتر درک و استفاده شود.

از پلاستیک تا مونومر، تجزیه پلاستیک به طور طبیعی

مشکل: تاثیر زیست محیطی زباله های پلاستیکی رو به رشد است. از آنجا که پلاستیک های معمولی تجزیه شیمیایی نمی شوند، آنها برای چندین دهه یا حتی قرن ها در محیط باقی می مانند. پلاستیک در اقیانوس ها جمع می شود و تهدیدی برای سلامتی حیوانات و انسان ها محسوب می شود.

هدف: برخی از پلاستیک ها می توانند به راحتی در اجزای مونومر شیمیایی آنها شکسته شده و مورد استفاده مجدد قرار گیرند. اسید پولیلاکتیک (PLA) با گرم کردن قابل بازیافت است. پلی اتیلن ترفتالات (PET) همچنین می تواند با تقسیم آن به الیگومرهای با اتیلن گلیکول در بلوک های ساختمان آن شکسته شود و سپس آن را به صورت حرارتی به مونومر تقسیم کند. فیلترها و مراحل تقطیر سپس درون مونومرها جریان می یابند. با این وجود، برای کنترل توده ضایعات پلاستیکی، حتی فرآیندهای بازیافت کارآمدتر و همچنین اقتصاد بازیافت بهتر مورد نیاز است.

راه حل: یک روش مدرن بازیافت، انتقال آنزیم ها به پلاستیک است. حداقل یک سویه باکتریایی نوکاردیا می تواند پلاستیک (PET) را تجزیه کند. اگرچه این فرایندهای بازیافت بیولوژیکی هنوز هم نسبتاً گران هستند و کمی تحقیق شده اند، اما مطمئناً در طولانی مدت گزینه پایدار تری است.

 

 

آنزيم ها

پلیمریزاسیون رادیکال با غیرفعال کردن برگشت پذیر، ابزار دقیق سنتز پلیمر

مسئله: در سنتز پلیمر شیمیایی، پلیمریزاسیون رادیکال یک روش استاندارد است. مونومرها و الیگومرها در یک واکنش زنجیره ای شیمیایی رادیکال برای تشکیل پلیمرها تا زمانی که یک معرف خاتمه دهنده روند را خاتمه دهند، واکنش نشان می دهند. این منجر به توزیع نسبتاً گسترده ای از طول زنجیره و در صورت لزوم خطوط شاخه ای از پلیمرها می شود.

هدف: برای تولید پلیمرهای با خاصیت تنظیم شده خاص، در طی واکنش (کنترل طول زنجیره، انشعاب، خاتمه واکنش) به کنترل بالایی نیاز است. فقط با این روش می توان مواد جدید بسیار کاربردی تولید و سنتز کرد.

راه حل: بیش از 20 سال پیش کشف شد که واکنش های زنجیره ای رادیکال کنترل نشده در سنتز پلیمرها با اضافه کردن برخی از اجزای خاص (به اصطلاح حامل های زنجیره رادیکال) قابل کنترل است. این رشد یکنواخت و کنترل شده تر زنجیره های پلیمری در طول واکنش را تضمین می کند. از آن زمان، پلیمرها می توانند بسیار دقیق تولید شوند. با این حال، اگرچه این فناوری شیمیایی قبلاً بسیار مورد استفاده قرار گرفته است، اما هنوز هم پتانسیل بسیار خوبی را ارائه می دهد: شرایط واکنش دوستانه با محیط زیست مسئله مهم است. به عنوان مثال، تلاش شده است تا واکنش در سیستم های آبی انجام شود یا فقط از نور خورشید به عنوان منبع انرژی برای واکنش استفاده شود.