RU2004103056A - Способ воздействия на молекулу, способ управления ферментативным катализом и устройство захвата и изменения молекулы - Google Patents
Способ воздействия на молекулу, способ управления ферментативным катализом и устройство захвата и изменения молекулы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2004103056A RU2004103056A RU2004103056/13A RU2004103056A RU2004103056A RU 2004103056 A RU2004103056 A RU 2004103056A RU 2004103056/13 A RU2004103056/13 A RU 2004103056/13A RU 2004103056 A RU2004103056 A RU 2004103056A RU 2004103056 A RU2004103056 A RU 2004103056A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molecule
- electric
- dipole
- enzyme
- electric field
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
- G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
- G01N33/5438—Electrodes
Claims (30)
1. Способ воздействия на молекулу, содержащую, по меньшей мере, одну полимерную цепь, которая, в свою очередь, содержит электрические дипольные моменты, расположенные вдоль этой цепи, заключающийся в том, что воздействуют не менее одним электрическим полем на молекулу, отличающийся тем, что воздействуют не менее одним электрическим полем не менее чем на один электрический дипольный момент указанной полимерной цепи и тем самым изменяют ее конформационное состояние.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, у одной полимерной цепи молекулы, по меньшей мере, часть ее электрических дипольных моментов располагается периодически вдоль не менее чем одного участка этой цепи.
3. Способ по п.1,отличающийся тем, что изменяют конформационное состояние молекулы, но в предпочтительном варианте исполнения - молекулярного образования, содержащего указанную молекулу.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно электрическое поле есть электрическое поле электрода электрической цепи, а воздействие указанного электрического поля не менее чем на один электрический дипольный момент полимерной цепи молекулы обеспечивают посредством помещения указанной молекулы в объем пространства около электрода электрической цепи, но в предпочтительном варианте исполнения - посредством помещения на поверхность электрода электрической цепи, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения - посредством того, что молекула является конструкционным элементом электрода электрической цепи.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно электрическое поле есть электрическое поле структурного образования, выбранного из ряда, состоящего из атома; атомной группой; молекулы, а само структурное образование является, по меньшей мере, одним электрическим образованием, выбранным из ряда, состоящего из монопольного электрического заряда; электрического дипольного момента, но в предпочтительном варианте исполнения - структурное образование есть, по меньшей мере, один полудиполь, а сам полудиполь представляет собой половину электрического диполя, образованную боковой цепью, отходящей от полимерной цепи и имеющей электрический заряд, и обладает электрическим дипольным моментом, созданным этим зарядом и определяемым относительно атома соединяющего указанные цепи, причем существование скопления полудиполей в объеме полимерного материала однозначно определяют наличием у указанного объема при 300 К, по меньшей мере, одной физической характеристики, выбранной из ряда: удельная поверхностная электрическая емкость величиной не менее 1,0 Ф/м2;
макроскопическая статическая диэлектрическая проницаемость не менее 200;
уменьшение величины макроскопической статической диэлектрической проницаемости с ростом величины напряженности приложенного внешнего электрического поля.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно электрическое поле есть электрическое поле жидкости, создающей лиофобное воздействие, но в предпочтительном варианте исполнения жидкости, выбранной из ряда: вода; глицерин; формамид, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения - воды, создающей лиофобное воздействие в виде гидрофобного воздействия.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что воздействие электрического поля жидкости, создающей лиофобное воздействие, не менее чем на один электрический дипольный момент полимерной цепи молекулы есть указанное лиофобное воздействие на указанную молекулу, когда последняя, по меньшей мере, частью своей поверхности контактирует с указанной жидкостью.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что воздействие электрического поля жидкости, создающей лиофобное воздействие, не менее чем на один электрический дипольный момент полимерной цепи молекулы есть уменьшение указанного лиофобного воздействия на указанную молекулу, причем вплоть до состояния его отсутствия.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что уменьшение лиофобного воздействия на молекулу, причем вплоть до состояния его отсутствия, обеспечивают удалением с поверхности указанной молекулы, по меньшей мере, одной молекулы жидкости, создающей лиофобное воздействие, но в предпочтительном варианте исполнения - уменьшением у указанной молекулы той части ее поверхности, которая подвергается лиофобному воздействию со стороны указанной жидкости, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения - уменьшением у указанной молекулы той части ее поверхности, которая способна подвергнуться лиофобному воздействию со стороны указанной жидкости.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что молекула есть молекула биологического полимера, но в предпочтительном варианте исполнения - биологического полимера, выбранного из ряда: белок; дезоксирибонуклеиновая кислота; рибонуклеиновая кислота, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения - биологического полимера, представляющего собой составную часть молекулярного образования биологической клетки, например, выбранного из ряда: рибосома; хроматин; хромосома.
11. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна полимерная цепь молекулы содержит электрические дипольные моменты, расположенные вдоль этой цепи, и, по меньшей мере, один из них есть электрический дипольный момент полудиполя, а сам полудиполь представляет собой половину электрического диполя, образованную боковой цепью, отходящей от полимерной цепи и имеющей электрический заряд, и обладает электрическим дипольным моментом, созданным этим зарядом и определяемым относительно атома, соединяющего указанные цепи, причем существование скопления полудиполей в объеме полимерного материала однозначно определяют наличием у указанного объема при 300 К, по меньшей мере, одной физической характеристики, выбранной из ряда: удельная поверхностная электрическая емкость величиной не менее 1,0 Ф/м2; макроскопическая статическая диэлектрическая проницаемость не менее 200; уменьшение величины макроскопической статической диэлектрической проницаемости с ростом величины напряженности приложенного внешнего электрического поля.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что уменьшают лиофобное воздействие на молекулу, причем вплоть до состояния отсутствия указанного воздействия, и воздействуют на полудиполь полимерной цепи указанной молекулы электрическим полем другого полудиполя, помещенного извне на поверхность указанной молекулы, например, посредством связывания последней с матрицей через, по меньшей мере, один связывающий элемент, являющийся электрическим структурным образованием, выбранным из ряда: полудиполь; ионная пара, образованная двумя полудиполями; скопление полудиполей.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что матрица представляет собой слой полимерного материала, макромолекула которого есть "вывернутая на изнанку и перемешанная" молекула белка, но предпочтительно, водорастворимого белка, а наиболее предпочтительно, фермента, причем существование скопления полудиполей в объеме указанной матрицы однозначно определяют наличием у последней при 300 К, по меньшей мере, одной физической характеристики, выбранной из ряда: удельная поверхностная электрическая емкость величиной не менее 1,0 Ф/м2; макроскопическая статическая диэлектрическая проницаемость не менее 200; уменьшение величины макроскопической статической диэлектрической проницаемости с ростом величины напряженности приложенного внешнего электрического поля.
14. Способ управления ферментативным катализом, предусматривающий наличие, по меньшей мере, одной молекулы фермента, одной молекулы субстрата, специфичного данному ферменту, а также не менее одного электрического поля, и заключающийся в том, что сначала молекулу субстрата помещают в активный центр молекулы фермента и тем самым молекулу фермента изменяют, затем выполняют принудительное превращение изменившейся молекулы фермента посредством использования не менее одного электрического поля, отличающийся тем, что изначально и постоянно воздействуют не менее одним электрическим полем не менее чем на один полудиполь полимерной цепи молекулы фермента, и тем самым создают, по меньшей мере, одно изменение порядка функционирования активного центра молекулы фермента, а полудиполь представляет собой половину электрического диполя, образованную боковой цепью, отходящей от полимерной цепи и имеющей электрический заряд, и обладает электрическим дипольным моментом, созданным указанным зарядом и определяемым относительно атома, соединяющего указанные цепи, причем существование скопления полудиполей в объеме полимерного материала однозначно определяют наличием у указанного объема при 300 К, по меньшей мере, одной физической характеристики, выбранной из ряда: удельная поверхностная электрическая емкость величиной не менее 1,0 Ф/м2; макроскопическая статическая диэлектрическая проницаемость не менее 200; уменьшение величины макроскопической статической диэлектрической проницаемости с ростом величины напряженности приложенного внешнего электрического поля.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что изначально обеспечивают уменьшение лиофобного воздействия на молекулу фермента, причем вплоть до состояния отсутствия этого воздействия, и, например, достигают это тем, что изначально связывают указанную молекулу с матрицей через, по меньшей мере, один связывающий элемент, содержащий, по меньшей мере, одно электрическое структурное образование, выбранное из ряда: полудиполь; ионная пара, образованная двумя полудиполями; скопление полудиполей, причем полудиполь из вышеперечисленных в ряду образований, выбирают из ряда: полудиполь полимерной цепи молекулы фермента; полудиполь полимерной цепи матрицы; полудиполь полимерной цепи отдельного связывающего элемента.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что матрица представляет собой слой полимерного материала, макромолекула которого есть "вывернутая на изнанку и перемешанная" молекула белка, но предпочтительно, водорастворимого белка, а наиболее предпочтительно, фермента.
17. Способ по п.14, отличающийся тем, что производят, по меньшей мере, одно изменение порядка функционирования активного центра молекулы фермента, выбранное из ряда: осуществление ферментативной химической реакции только в одном направлении; изменение субстратной специфичности; изменение очередности связывания молекулой фермента молекул субстратов; исключение, по меньшей мере, у одного субстрата изменения молекулы; необеспечение, по меньшей мере, у одного субстрата полного нативного превращения молекулы; исключение у молекулы фермента изменения простетической группы; необеспечение у молекулы фермента полного нативного превращения простетической группы; изменение, по меньшей мере, у одного субстрата времени осуществления не менее одного промежуточного изменения молекулы; изменение у молекулы фермента времени осуществления не менее одного промежуточного изменения простетической группы; причем под субстратом следует понимать и кофермент.
18. Способ по п.14, отличающийся тем, что в результате, по меньшей мере, одного изменения порядка функционирования активного центра молекулы фермента удерживают в указанном центре не менее одного химического агента до момента последующего принудительного превращения указанного агента, а указанное принудительное превращение осуществляют посредством использования не менее одного электрического поля, внешнего по отношению к указанной молекуле.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что внешнее по отношению к молекуле фермента электрическое поле создают посредством помещения ее в объем пространства около электрода электрической цепи, но в предпочтительном варианте исполнения посредством помещения указанной молекулы, связанной с электропроводящей матрицей, на поверхность электрода электрической цепи, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения тем, что указанные молекула и матрица являются конструкционными элементами электрода электрической цепи.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что выполняют превращение химического агента в активном центре молекулы фермента посредством любого известного и предназначенного для этого технического приема, предусматривающего использование не менее одного электрического поля, внешнего по отношению к указанной молекуле, но в предпочтительном варианте исполнения посредством технического приема, выбранного из ряда: введение в объем активного центра молекулы фермента, по меньшей мере, одного носителя электрического заряда, например электрона, под действием указанного электрического поля; удаление из объема активного центра молекулы фермента, по меньшей мере, одного носителя электрического заряда, например электрона, под действием указанного электрического поля.
21. Способ по любому из пп.14-20, отличающийся тем, что фермент принадлежит классу, выбранному из ряда, состоящего из: оксидоредуктазы; трансферазы; гидролазы; лиазы; изомеразы; лигазы.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что фермент принадлежит классу оксидоредуктаз и является оксидазой и тем самым реализуют в активном центре молекулы фермента, по меньшей мере, один технический прием, выбранный из ряда: окисление молекулы донора-субстрата при неизменной простетической группе и без восстановления молекулы кислорода до молекулы перикиси водорода; окисление молекулы донора-субстрата с восстановлением окисленной простетической группы и последующим окислением этой восстановленной группы без восстановления молекулы кислорода до молекулы перикиси водорода; исключение восстановления молекулы кислорода до молекулы перикиси водорода в присутствии донора-субстрата и молекулы фермента.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что оксидазу выбирают из ряда: глюкозооксидаза; холестеролоксидаза.
24. Способ по п.21, отличающийся тем, что фермент принадлежит классу оксидоредуктаз и является дегидрогеназой и тем самым реализуют в активном центре молекулы фермента, по меньшей мере, один технический прием, выбранный из ряда: окисление молекулы донора-субстрата при полном отсутствии молекулы акцептора-субстрата; окисление молекулы донора-субстрата с восстановлением окисленной молекулы акцептора-субстрата и последующим окислением восстановленной молекулы акцептора-субстрата; восстановление продукта ферментативной реакции; изменение очередности связывания молекулы донора-субстрата и молекулы акцептора-субстрата, а под акцептором-субстратом следует понимать и кофермент.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что дегидрогеназу выбирают из ряда:
алкогольдегидрогеназа; лактатдегидрогеназа.
26. Способ по п.21, отличающийся тем, что фермент принадлежит классу гидролаз и в активном центре молекулы фермента реализуют окисление, по меньшей мере, одного химического агента, например, молекулы субстрата, а гидролазой является, например, уреаза.
27. Устройство захвата и изменения молекулы, представляющее собой молекулу фермента с каталитической активностью, отличающееся тем, что указанная молекула фермента связана с матрицей через, по меньшей мере, один связывающий элемент, содержащий, по меньшей мере, один полудиполь, а сам полудиполь представляет собой половину электрического диполя, образованную боковой цепью, отходящей от полимерной цепи и имеющей электрический заряд, и обладает электрическим дипольным моментом, созданным указанным зарядом и определяемым относительно атома, соединяющего указанные цепи, причем существование скопления полудиполей в объеме полимерного материала однозначно определяют наличием у указанного объема при 300 К, по меньшей мере, одной физической характеристики, выбранной из ряда: удельная поверхностная электрическая емкость величиной не менее 1,0 Ф/м2; макроскопическая статическая диэлектрическая проницаемость не менее 200; уменьшение величины макроскопической статической диэлектрической проницаемости с ростом величины напряженности внешнего приложенного электрического поля.
28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что полудиполь выбирают из ряда: полудиполь полимерной цепи молекулы фермента; полудиполь полимерной цепи матрицы; полудиполь полимерной цепи отдельного связывающего элемента.
29. Способ по п.27, отличающийся тем, что матрица представляет собой слой полимерного материала, макромолекула которого есть "вывернутая на изнанку и перемешанная" молекула белка, но предпочтительно, водорастворимого белка, а наиболее предпочтительно, фермента.
30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что матрица является электропроводящей и дополнительно содержит, по меньшей мере, один слой композиционного материала, состоящего из неорганического вещества и органического полимерного вещества, но в предпочтительном варианте исполнения, кроме того, содержит еще, по меньшей мере, один слой молекулярного органического вещества, а в наиболее предпочтительном варианте исполнения указанная матрица и связанная с ней молекула фермента являются конструкционным элементом электрода электрической цепи.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103056/13A RU2004103056A (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Способ воздействия на молекулу, способ управления ферментативным катализом и устройство захвата и изменения молекулы |
| PCT/EA2004/000005 WO2005075499A1 (fr) | 2004-02-05 | 2004-12-21 | Procede permettant de traiter un materiau polymere, procede destine a reguler la catalyse enzymatique, dispositif d'analyse chimique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103056/13A RU2004103056A (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Способ воздействия на молекулу, способ управления ферментативным катализом и устройство захвата и изменения молекулы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004103056A true RU2004103056A (ru) | 2005-07-10 |
Family
ID=34836926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004103056/13A RU2004103056A (ru) | 2004-02-05 | 2004-02-05 | Способ воздействия на молекулу, способ управления ферментативным катализом и устройство захвата и изменения молекулы |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2004103056A (ru) |
| WO (1) | WO2005075499A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9605295B2 (en) | 2007-11-07 | 2017-03-28 | Cleveland State University | Electrochemical system and method thereof |
| WO2009062099A1 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Cleveland State University | Electrochemical system and method thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3687646T3 (de) * | 1985-06-21 | 2001-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Biosensor und dessen herstellung. |
| JPS6454344A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Enzyme electrode |
| US5696314A (en) * | 1996-07-12 | 1997-12-09 | Chiron Diagnostics Corporation | Multilayer enzyme electrode membranes and methods of making same |
| CN1133646C (zh) * | 2001-08-24 | 2004-01-07 | 清华大学 | 一种电场下蛋白质再折叠装置 |
-
2004
- 2004-02-05 RU RU2004103056/13A patent/RU2004103056A/ru not_active Application Discontinuation
- 2004-12-21 WO PCT/EA2004/000005 patent/WO2005075499A1/ru active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005075499A1 (fr) | 2005-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ruff | Redox polymers in bioelectrochemistry: Common playgrounds and novel concepts | |
| Milton et al. | Tailoring biointerfaces for electrocatalysis | |
| Amir et al. | Biofuel cell controlled by enzyme logic systems | |
| Calabrese Barton et al. | Enzymatic biofuel cells for implantable and microscale devices | |
| Lalaoui et al. | Direct electron transfer between a site-specific pyrene-modified laccase and carbon nanotube/gold nanoparticle supramolecular assemblies for bioelectrocatalytic dioxygen reduction | |
| Ramanavicius et al. | Biofuel cell based on direct bioelectrocatalysis | |
| Badura et al. | Photocurrent generation by photosystem 1 integrated in crosslinked redox hydrogels | |
| De Poulpiquet et al. | New trends in enzyme immobilization at nanostructured interfaces for efficient electrocatalysis in biofuel cells | |
| Meredith et al. | Anthracene-modified multi-walled carbon nanotubes as direct electron transfer scaffolds for enzymatic oxygen reduction | |
| Tasca et al. | Direct electron transfer at cellobiose dehydrogenase modified anodes for biofuel cells | |
| Aquino Neto et al. | New energy sources: the enzymatic biofuel cell | |
| Brunel et al. | Oxygen transport through laccase biocathodes for a membrane-less glucose/O2 biofuel cell | |
| Kausaite-Minkstimiene et al. | Evaluation of amperometric glucose biosensors based on glucose oxidase encapsulated within enzymatically synthesized polyaniline and polypyrrole | |
| Wong et al. | Protein engineering in bioelectrocatalysis | |
| Hickey et al. | Enzyme cascade for catalyzing sucrose oxidation in a biofuel cell | |
| Dhand et al. | Polyaniline-based biosensors | |
| Tkac et al. | Membrane-bound dehydrogenases from Gluconobacter sp.: Interfacial electrochemistry and direct bioelectrocatalysis | |
| Lapinsonnière et al. | Enzymatic versus Microbial Bio‐Catalyzed Electrodes in Bio‐Electrochemical Systems | |
| US20060269826A1 (en) | Novel electrode with switchable and tunable power output and fuel cell using such electrode | |
| Katz | Biofuel cells with switchable power output | |
| Jha et al. | Entrapment of live microbial cells in electropolymerized polyaniline and their use as urea biosensor | |
| JP2007534115A (ja) | 生物カソードに固定された酵素 | |
| Wu et al. | A one-compartment fructose/air biological fuel cell based on direct electron transfer | |
| Scott et al. | Biological and microbial fuel cells | |
| Savizi et al. | Simultaneous decolorization and bioelectricity generation in a dual chamber microbial fuel cell using electropolymerized-enzymatic cathode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA93 | Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination) |
Effective date: 20070412 |