Контрольная работа по Основам биотехнологии Вариант 5 Направление подготовки
жүктеу/скачать 172 Kb.
|
Контрольная работа Биотехнология Гущин Н.В. ЗОО 724з
| 78 ИСТОЧНИКИ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТОВ
Ферментами называют высокоспецифичные белки, входящие в состав всех клеток и тканей живых организмов, играющие роль биологических катализаторов. Ферменты – это белки, способные ускорять химические реакции. Из существующих в природе около 25 000 различных ферментов на сегодняшний день описано немногим более 3000 наименований и ещё меньшее их количество используется в практических целях. Между тем ферменты – чрезвычайно эффективные катализаторы, способные ускорять химические реакции в 108 - катализируемых ими реакций не могли бы протекать в биологических системах спонтанно. Следующей не менее важной особенностью ферментов является их избирательность действия по отношению к разным веществам, химическим связям и различным видам изомеров одного и того же вещества. Их действие зависит от температуры, кислотности, ионной силы раствора и строго контролируется не только на этапах синтеза и жизненного цикла,специфических активаторов и ингибиторов. [4] Ферменты находят все большее применение в различных биотехнологических процессах и отраслях хозяйствования, но до 60-х годов это направление сдерживалось трудностями их получения, неустойчивостью, высокой стоимостью. Как отдельную отрасль в создании и использовании новых биологических агентов следует выделить иммобилизованные ферменты, представляющие собой гармонично функционирующую систему, действие которой определяется правильным выбором фермента, носителя и способа иммобилизации. Преимущество мобилизованных ферментов в сравнении с растворимыми заключается в следующем: стабильность и повышенная активность, удержание в объеме реактора, возможность полного и быстрого отделения целевых продуктов и организации непрерывных процессов ферментации с многократным использованием биологического агента. Иммобилизованные ферменты открывают новые возможности в создании биологических микроустройств для использования в аналитике, преобразовании энергии и биоэлектрокатализе. [5] В мире производится около 20 ферментов в объеме 65 тыс. тонн (а существует, как предполагают 25000 ферментов). Например, промышленным способом производят такие ферменты как амилаза, глюкоамилаза, протеаза, инвертаза, пектиназа, каталаза, стрептокиназа, целлюлаза и др Источниками ферментов служат ткани растений, животных и культуры микроорганизмов. Так, трипсин, вырабатывающийся в поджелудочной железе (pancreas) человека и животных, а также комплекс протеолитических ферментов поджелудочной железы (панкреатин) применяются при болезнях органов пищеварения и в переработке мясных продуктов. Сычужный фермент (ренин), содержащийся в слизистой оболочке желудка теленка, необходим для выработки сыра. Из растений получают ферменты, расщепляющие белки (протеазы). Источником ферментов служат растительные и животные ткани. [4] Так как ферменты представляют собой макромолекулы, активность которых зависит от их первичной структуры, т. е. от последовательности аминокислот, крупномасштабный химический синтез не всегда возможен и желателен. Поэтому ферменты получают экстрагированием из животных и растительных клеток или производят при помощи микроорганизмов. Современные методы генетики и генетической инженерии позволяют целенаправленно увеличивать выход необходимого фермента. В наибольших количествах биотехнологическими способами производят четыре типа ферментов: протеазы, глюкоамилазу, α-амилазу, глюкозоизомеразу. Для гидролиза крахмала, пивоварения, производства фруктовых соков, хлеба, молока, вина, моющих средств нужны очень большие количества ферментов, производимых микроорганизмами. Микроорганизмы – очень удобные источники ферментов, так как концентрация ферментов в клетке может быть значительно повышена за счет воздействия на условия роста или за счет генетических манипуляций. Среди других преимуществ микроорганизмов – их быстрый рост, способность расти на недорогих питательных средах, существование различных ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию в разных штаммах. Микробные ферменты все активнее заменяют растительные и животные. Технологически очень важно то, что микроорганизмы выделяют ряд ферментов из клеток в окружающую среду, что существенно облегчает выделение и очистку. Единственным, неограниченным источником ферментов являются микроорганизмы, из которых можно выделить любые из известных в настоящее время ферментов. Исключение составляет папаин (размягчитель мяса), который получают из плодов папайи. Продуктивность штаммов микроорганизмов, производящих ферменты, можно увеличить с помощью мутагенных факторов в 2-5 раз. Пересадкой плазмид получают количество ферментов, достигающее 50% массы продуцируемого белка. Синтезируемые микроорганизмами ферменты подразделяются внеклеточные и внутриклеточные. К внеклеточным ферментам относятся амилаза, целлюлаза, лактаза, липаза, пектиназа, протеаза,внутриклеточным - аспарагиназа. каталаза, инвертаза. Внеклеточные ферменты получают из культуральной жидкости, предварительно отделанной от микроорганизмов. Для выделения внутриклеточных ферментов разрушают клеточные оболочки с помощью механических, физических, химических (действие растворителей), ферментативных и биологических методов. Для производства ферментов в качестве продуцентов в основном используют плесневые грибы. Большой интерес представляет использование в качестве продуцентов ферментов термофильных организмов. Ферменты, образуемые термофилами, часто являются термостабильными и проявляют активность в широком интервале температур. У некоторых мезофильных микроорганизмов также обнаружены ферменты, устойчивые к действию высоких температур. Например, нуклеазы выдерживают нагревание до температуры 80–100ºС без заметной потери активности. Биотехнологи постоянно ведут интенсивный поиск таких микроорганизмов, которые продуцируют очень активные и стабильные ферменты. Для этого наиболее перспективны микроорганизмы, выживающие в экстремальных условиях – в горячих вулканических источниках, в оттоках из рудных или серных источников, в бассейнах для добывания соли методом осаждения или на морском дне под высоким давлением. [6] жүктеу/скачать 172 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|