Контрольная работа по Основам биотехнологии Вариант 5 Направление подготовки
жүктеу/скачать 172 Kb.
|
Контрольная работа Биотехнология Гущин Н.В. ЗОО 724з
| Химический синтез ферментов в промышленных масштабах очень сложен, дорог и экономически не целесообразен. Микробиологический метод получения ферментов - наиболее перспективен. Его преимущества заключаются в следующем:
1) богатство ассортимента ферментов, синтезируемых микроорганизмами; 2) возможность управления ферментативными системами и составом производимых 3) высокие скорости размножения микроорганизмов и возможность использованияразличных, в том числе доступных и недорогих субстратов. Ферменты в микробных клетках могут иметь как внутриклеточную локализацию, так и выделяться в окружающую среду. Последние более доступны для препаративного получения, поэтому в промышленных масштабах получают главным образом внеклеточные ферменты. [6] Выделяют ферменты так же, как и другие белки, хотя есть приемы, применяемые преимущественно для ферментов. Из них можно отметить экстракцию глицерином, в котором сохраняются нативные свойства ферментов, а такжеметод ацетоновых порошков, состоящий в осаждении и быстром обезвоживании при температуре не выше -10°С тканей или вытяжек из них, содержащих ферменты. К их числу относится также получение ферментов путем адсорбции с последующей элюцией(снятием) с адсорбента. Этот метод был введен в химию ферментов А. Я. Данилевским и дал мощный толчок развитию ферментологии. Сейчас адсорбционный метод выделения и очистки ферментов разработан детально. Наряду с ним широко применяют метод ионообменной хроматографии, метод молекулярных сит, электрофорез и особенно изоэлектрофокусирование. Одна из модификаций адсорбционного метода - афинная хроматография, где адсорбентом служит вещество, с которым фермент взаимодействует избирательно. В результате лишь один этот фермент задерживается на колонке, а все сопутствующие ему выходят с током проявителя. Изменяя характер проявителя, исследуемый фермент элюирует с колонки. Этим методом достигают очистки фермента в несколько тысяч раз, применяя всего лишь одноэтажную (аффинная сорбция - элюция) схему выделения. Для успешного выделения ферментов из клеточного содержимого необходимо очень тонкое измельчение исходного материала, вплоть до разрушения субклеточных структур: лизосом, митохондрий, ядер и др., которые несут в своем составе многие индивидуальные ферменты. Особое внимание при выделении ферментов уделяют проведению всех операций в условиях, исключающих денатурацию белка, так как она всегда связана с потерей ферментативной активности. Этому способствует проведение операций в присутствии защитных добавок, в частности HS-содержащих соединений (цистеина, глутатиона, меркаптоэтанола, цистеамина, дитиотреитола и др.): HS ¾ CH2 ¾ СН2 ¾ NН HS¾CH2¾CH(ОН) ¾ СН (ОН) ¾ СH2 ¾ SH Цистеамин Дитиотреитол Очень важно поддерживать на всех этапах выделения ферментов низкую температуру, так как некоторые из них даже при -80°С теряют активность. Иммобилизованными ферментами называют ферменты, искусственно связанные с нерастворимым носителем, но сохраняющие свои каталитические свойства. Иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ в сравнении со свободными молекулами: такие ферменты представляют собой гетерогенные катализаторы, легко отделяющиеся от реакционной среды; могут использоваться многократно; обеспечивают непрерывность каталитического процесса. Кроме того, иммобилизация ведёт к изменению свойств фермента: субстрактной специфичности. устойчивости; зависимости активности от параметров среды. Иммобилизованные ферменты долговечны и в десятки тысяч раз стабильнее свободных энзимов. Материалы (носители) для иммобилизации ферментов. По Дж. Порату (1974), идеальные материалы используемые для иммобилизации ферментов, должны обладать следующими свойствами:- нерастворимостью,- высокой химической и биологической стойкостью, значительной гидрофильностью, достаточной проницаемостью как для ферментов, так и для субстратов и продуктов реакции, способностью носителя легко активироваться. В зависимости от природы носители делятся на органические материалы и неорганические материалы. Органические полимерные носители можно разделить на 2 класса: природные, синтетические. В свою очередь, каждый из классов органических полимерных носителей подразделяется на группы в зависимости от их строения. Среди природных полимеров выделяют: белковые, полисахаридные, липидные носители. А среди синтетических: полиметиленовые, полиамидные, полиэфирные носители. К преимуществам природных носителей следует отнести: доступность, полифункциональность, гидрофильность, а к недостаткам –высокую стоимость. Из полисахаридов для иммобилизации наиболее часто используют: целлюлозу, декстран, агарозу и их производные. Для придания химической устойчивости их линейные цепи поперечно сшивают эпихлоргидрином. Синтетические полимерные носители включают полимеры на основе стирола, акриловой кислоты, поливинилового спирта, полиамидные и полиуретановые полимеры. Их преимущество: механическая прочность, возможность варьирования в широких пределах величины пор и введения различных функциональных групп. Синтетические полимеры воспроизведены в таких изделиях, как трубы, волокна, гранулы. Все эти свойства полезны для разных способов иммобилизации ферментов. Носители неорганической природы представляют собой материалы, изготовленные из стекла, глины, керамики, графитовой сажи, а также силохромы и оксиды металлов. Основное преимущество неорганических носителей: лёгкость регенерации. Подобно синтетическим полимерам неорганическим носителям можно придать любую форму и получать их с любой степенью пористости. Биокатализаторы (цельные клетки или ферменты) могут быть свободными или иммобилизованными путем прикрепления к поверхности биореактора или к специальным устройствам. Обычно реакции, протекающие в ферменторах, осуществляются при умеренных значениях рН (около нейтрального) и температуры (от 20 до 60 С). При многих биотехнологических процессах конечные продукты метаболизма (так называемые целевые продукты) накапливаются в низких концентрациях в растворимой фазе ( в водной среде) и требуют сепарации, прежде чем будут направлены на реализацию. [7] жүктеу/скачать 172 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|