Kinetika kaskadne reakcije katalizirane cijelim stanicama mikroorganizma

diplomski rad

• Naslov (engleski): Kinetics of a cascade reaction catalyzed by whole microbial cells
• Autor: Lucija Zovko
• Mentor: Zvjezdana Findrik Blažević (mentor)
• Član povjerenstva: Zvjezdana Findrik Blažević (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marija Vuković Domanovac (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Martina Sudar (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2019-09-17, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

Enzimi nude jedan od najboljih načina proizvodnje enantiomerno čistih spojeva zbog svoje izrazite stereoselektivnosti te se iz tog razloga sve više primjenjuju za dobivanje farmaceutika. Kako je dokazano da pogrešan enantiomer može uzrokavati štetne i ozbiljne nuspojave, upravo je kiralnost ključni čimbenik za dobivanje sigurnih i djelotvornih lijekova. U ovome radu proučavana je kinetika kaskadne reakcije katalizirane genetski modificiranim i liofiliziranim cijelim stanicama mikroorganizma Escherichia coli u kojoj se nalaze dva enzima potrebna za provedbu reakcije. Prvi stupanj reakcije kataliziran je enzimom 2-keto-3-deoksi-L-ramonat-aldolazom – YfaU 013. Radi se o reakciji aldolne adicije između natrijevog piruvata i formaldehida te se kao produkt dobiva 4-hidroksi-2-oksobutanoat koji zajedno s L-alaninom sudjeluje u drugom koraku reakcije – reakciji transaminacije (ili reduktivne aminacije) katalizirane enzimom transaminazom – TA 039. Cilj ove kaskadne reakcije je dobivanje aminokiseline L-homoserin koja predstavlja gradivni blok za sintezu drugih važnih i esencijalnih aminokiselina. Korištenjem metode početnih brzina ispitana je kinetika navedene kaskadne reakcije i procijenjene su vrijednosti kinetičkih parametara (Km, Vm). Razvijen je matematički model kaskadne reakcije, te su provedene simulacije pomoću programskog paketa SCIENTIST kako bi se pronašli uvjeti u kojima je moguće dobiti zadovoljavajuću koncentraciju produkta, kao i volumnu produktivnost u reaktoru.

Sažetak (engleski)

Enzymes offer one of the best ways of producing enantiomerically pure compounds due to their great stereoselectivity and therefore they are increasingly being used to obtain pharmaceuticals. Since it is proven that the wrong enantiomer can cause harmful and serious side effects, chirality is a key factor in obtaining safe and effective medications. In this paper, a cascade reaction kinetics has been studied using genetically modified and lyophilized whole cells of Escherichia coli, in which two enzymes that catalyse the reaction were overexpressed. The first step of the reaction was catalysed by the enzyme 2-keto-3-deoxy-L-ramonate-aldolase – YfaU 013. It is an aldol addition between sodium pyruvate and formaldehyde and where 4-hydroxy-2-oxobutanoate is formed which together with L-alanine participates in the second step of reaction called transamination (or reductive amination) catalysed by transaminase – TA 039. The goal of this cascade reaction is to obtain an amino acid L-homoserine which represents a building block for the synthesis of other important and essential amino acids. Kinetics of the cascade reaction were investigated using the initial reaction rate method, and the kinetic parameters (Km, Vm) were estimated from the experimental data. A mathematical model of cascade reaction was developed and simulations were carried out using the program package SCIENTIST to find the conditions at which it is possible to obtain a satisfactory product concentration as well as volume productivity in the reactor.

• Ključne riječi: kinetika; kaskadna reakcija; enzim; L-homoserin; matematički model
• Ključne riječi (engleski): kinetics; cascade reaction; enzyme; L-homoserine; mathematical model
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:225465
• Projekt: Šifra: 635595; Naziv: Sustainable industrial processes based on a C-C bond-forming enzyme platform; Kratica: CARBAZYMES; Voditelj: Zvjezdana Findrik Blažević; Pravna nadležnost: eu; Financijer: EC; Linija financiranja: H2020
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra primijenjene kemije (mag. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup; Datum isteka embarga: 2021-08-26
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-02-27 21:48:18