מה המגיב שממיס תאית?

תאית היא פוליסכריד מורכב המורכב מיחידות גלוקוז רבות המחוברות על ידי קשרים β-1,4-glycosidic. זהו המרכיב העיקרי בקירות תאי הצמח ומעניק לדפנות תאי הצמח תמיכה מבנית וקשיחות חזקים. בשל השרשרת המולקולרית הארוכה של התאית והגבישות הגבוהה, יש לה יציבות חזקה ובעלי פיזור.

(1) תכונות של תאית וקושי להמסה

לתלולוזה יש את התכונות הבאות שמקשות על התמוססות:

גבישות גבוהה: השרשראות המולקולריות התאיות יוצרות מבנה סריג הדוק דרך קשרי מימן וכוחות ואן דר וואלס.

דרגה גבוהה של פילמור: מידת הפילמור (כלומר אורך השרשרת המולקולרית) של התאית גבוהה, בדרך כלל נע בין מאות לאלפי יחידות גלוקוז, מה שמגדיל את יציבות המולקולה.

רשת קשרי מימן: קשרי מימן קיימים באופן נרחב בין שרשראות מולקולריות תאיות ובתוך תאיות, ומקשות על נהרס וממסים על ידי ממסים כלליים.

(2) ריאגנטים שממוססים תאית

נכון לעכשיו, הריאגנטים הידועים שיכולים להמיס את התאית ביעילות כוללים בעיקר את הקטגוריות הבאות:

1. נוזלים יוניים

נוזלים יוניים הם נוזלים המורכבים מקטיונים אורגניים ואניונים אורגניים או אורגניים, בדרך כלל עם תנודתיות נמוכה, יציבות תרמית גבוהה ועל כוונון גבוה. נוזלים יוניים מסוימים יכולים להמיס תאית, והמנגנון העיקרי הוא לשבור את קשרי המימן בין שרשראות מולקולריות תאיות. נוזלים יוניים נפוצים הממוססים תאית כוללים:

1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM] CL): נוזל יוני זה ממיס תאית על ידי אינטראקציה עם קשרי מימן בתאי דרך מקבלי קשר מימן.

1-אתיל-3-מתילימידאזוליום אצטט ([EMIM] [AC]): נוזל יוני זה יכול להמיס ריכוזים גבוהים של תאית בתנאים קלים יחסית.

2. תמיסת חמצון אמין
תמיסת חמצון אמין כמו תמיסה מעורבת של דיאתילאמין (DEA) וכלוריד נחושת נקראת [Cu (II)-תמיסת אמון], שהיא מערכת ממס חזקה שיכולה להמיס תאית. זה הורס את מבנה הגביש של התאית באמצעות חמצון וקשירת מימן, מה שהופך את השרשרת המולקולרית התאית לרכה יותר ומסיסה יותר.

3. מערכת ליתיום כלוריד-דימתיל-אצטמיד (LICL-DMAC)
מערכת LICL-DMAC (ליתיום כלוריד-דימתילצטמיד) היא אחת השיטות הקלאסיות להמסת תאית. LICL יכול ליצור תחרות על קשרי מימן, ובכך להרוס את רשת הקשר המימן בין מולקולות תאית, ואילו DMAC כממס יכול לתקשר היטב עם השרשרת המולקולרית התאית.

4. תמיסת חומצה הידרוכלורית/אבץ כלוריד
תמיסת חומצה הידרוכלורית/אבץ כלוריד היא מגיב שהתגלה מוקדם שיכול להמיס תאית. זה יכול להמיס תאית על ידי יצירת אפקט תיאום בין שרשראות מולקולריות של אבץ לתאי, וחומצה הידרוכלורית הורסת את קשרי המימן בין מולקולות תאית. עם זאת, פיתרון זה מאכל מאוד לציוד ומוגבל ביישומים מעשיים.

5. אנזימים פיברינוליטיים
אנזימים פיברינוליטיים (כמו תאית) ממיסים תאית על ידי מזרז את הפירוק של התאית לאוליגוסכרידים קטנים יותר ומונוסכרידים. לשיטה זו מגוון רחב של יישומים בתחומי התפרקות ביולוגית והמרת ביומסה, אם כי תהליך הפירוק שלה אינו פירוק כימי לחלוטין, אלא מושג באמצעות ביו -קטליזה.

(3) מנגנון פירוק התאית

לריגנטים שונים יש מנגנונים שונים להמיסת תאית, אך באופן כללי ניתן לייחס אותם לשני מנגנונים עיקריים:
הרס קשרי מימן: השמדת קשרי המימן בין שרשראות מולקולריות תאיות באמצעות היווצרות קשר מימן תחרותי או אינטראקציה יונית, מה שהופך אותה למסיסה.
הרפיה של שרשרת מולקולרית: הגדלת הרכות של שרשראות מולקולריות תאיות והפחתת הגבישות של שרשראות מולקולריות באמצעים פיזיים או כימיים, כך שניתן יהיה להמס בממסים.

(4) יישומים מעשיים של פירוק התאית

לפירוק התאיות יש יישומים חשובים בתחומים רבים:
הכנת נגזרות תאית: לאחר פירוק התאית, ניתן לשנות אותה עוד יותר כימית להכנת אתרים תאית, אסטרים תאיים ונגזרות אחרות, הנמצאות בשימוש נרחב במזון, רפואה, ציפויים ותחומים אחרים.
ניתן להכין חומרים מבוססי תאית: באמצעות תאית מומסת, ננו-סיבים תאיים, ממברנות תאית וחומרים אחרים. לחומרים אלה יש תכונות מכניות טובות ותאימות ביולוגית.
אנרגיית ביומסה: על ידי פירוק והתוך התאי המשפיל, ניתן להמיר אותה לסוכרים מותססים לייצור דלקים ביולוגיים כמו ביו -אתנול, המסייע בהשגת התפתחות וניצול של אנרגיה מתחדשת.

פירוק התאית הוא תהליך מורכב הכולל מנגנונים כימיים ופיזיים מרובים. נוזלים יוניים, פתרונות חמצון אמינו, מערכות LICL-DMAC, פתרונות חומצה הידרוכלורית/אבץ כלוריד ואנזימים תאוליטיים ידועים כיום כחומרים יעילים להמסת תאית. לכל סוכן יש מנגנון פירוק ייחודי משלו ושדה יישומים. עם המחקר המעמיק של מנגנון פירוק התאית, ההערכה היא כי יפותחו שיטות פירוק יעילות וידידותיות יותר לסביבה, המספקות אפשרויות רבות יותר לניצול ופיתוח תאית.