Володіючи високим ступенем вибірковості, ферменти використовуються живими організмами для здійснення з високою швидкістю величезного розмаїття хімічних реакцій ; вони зберігають свою активність не тільки в мікропросторі клітини , Але і поза організму . ферменти знайшли широке застосування в таких галузях промисловості, як хлібопечення, пивоваріння, виноробство, чайне, шкіряна й хутряна виробництва, сироваріння, кулінарія (для обробки м'яса) і т.д. В останні роки ферменти стали застосовувати в тонкої хімічної індустрії для здійснення таких реакцій органічної хімії , як окислення , відновлення , Дезаміні-вання, декарбоксилирование , дегідратація , конденсація , А також для поділу та виділення ізомерів амінокислот L-ряду (при хімічному синтезі утворюються рацемічні суміші L- і D-ізомерів), які використовують у промисловості, сільському господарстві, медицині. оволодіння тонкими механізмами дії ферментів , Безсумнівно, надасть необмежені можливості отримання в величезних кількостях і з великою швидкістю корисних речовин в лабораторних умовах майже зі 100% виходом.
В даний час розвивається нова галузь науки - промислова ензимологія, що є основою біотехнології . фермент , Ковалентно приєднаний ( «пришитий») до будь-якого органічного або неорганічного полімерному носію ( матриці ), Називають імобілізованим. техніка іммобілізації ферментів допускає вирішення низки ключових питань ензимології: забезпечення високої специфічності дії ферментів і підвищення їх стабільності, простоту в зверненні , Можливість повторного використання, застосування їх в синтетичних реакціях в потоці. Застосування подібної техніки в промисловості отримало назву інженерної ензимології . Ряд прикладів свідчить про величезні можливості інженерної ензимології в різних областях промисловості, медицини, сільського господарства. Зокрема, іммобілізованих β-галактозидазу, приєднану до магнітного стрижня-мішалці, використовують для зниження вмісту молочного цукру в молоці , Тобто продукту, який не розщеплюється в організмі хворої дитини з спадкової непереносимістю лактози . Оброблене таким чином молоко , Крім того, зберігається в замороженому стані значно довше і не піддається загустеванию.
Розроблено проекти отримання харчових продуктів з целюлози , Перетворення її з допомогою іммобілізованих ферментів - целлюлаз - в глюкозу , Яку можна перетворити в харчовий продукт - крохмаль . За допомогою ферментної технології в принципі можна також отримати продукти харчування, зокрема вуглеводи , З рідкого пального ( нафти ), Розщепивши його до Гліцеральдегід, і далі за участю ферментів синтезувати з нього глюкозу і крохмаль . Безсумнівно, має велике майбутнє моделювання за допомогою інженерної ензимології процесу фотосинтезу , Тобто природного процесу фіксації СО2; крім іммобілізації , Цей життєво важливий для всього людства процес зажадає розробки нових оригінальних підходів і застосування ряду специфічних іммобілізованих коферментів .
В якості прикладу іммобілізації ферментів і використання їх в промисловості наводимо схему безперервного процесу отримання амінокислоти аланина і регенерації коферменту (Зокрема, НАД) в модельній системі. У цій системі вихідний субстрат ( молочна кислота ) Подається за допомогою насоса в камеру-реактор, що містить іммобілізовані на декстранами НАД + і дві НАД-залежні дегідрогенази : Лактат і аланіндегідрогенази; з протилежного кінця реактора продукт реакції - аланин - видаляється із заданою швидкістю методом ультрафільтрації .
Подібні реактори знайшли застосування у фармацевтичній промисловості, наприклад при синтезі з гідрокортизону антіревматоідного препарату преднізолону . Крім того, вони можуть служити моделлю для застосування з метою синтезу і одержання незамінних чинників, оскільки за допомогою іммобілізованих ферментів і коферментів можна направлено здійснювати пов'язані хімічні реакції (включаючи біосинтез незамінних метаболітів ), Усуваючи тим самим недолік в речовинах при спадкових пороках обміну. Таким чином, за допомогою нового методологічного підходу наука робить свої перші кроки в області «синтетичної біохімії ».
Не менш важливими напрямками досліджень є іммобілізація клітин і створення методами генотехнікі (генного інженерного конструювання) промислових штамів мікроорганізмів - продуцентів вітамінів і незамінних амінокислот . Як приклад медичного застосування досягнень біотехнології можна привести іммобілізацію клітин щитовидної залози для визначення тиреотропного гормону в біологічних рідинах або тканинних екстрактах. На черзі - створення біотехнологічного способу отримання некалорійних ласощів, тобто харчових замінників цукру , Які можуть створювати відчуття солодощі, не будучи висококалорійними. Одне з подібних перспективних речовин - аспартам , Який являє собою метиловий ефір дипептида - аспартілфенілаланіна (див. раніше). аспартам майже в 300 разів солодше цукру , Нешкідливий і в організмі розщеплюється на природно зустрічаються вільні амінокислоти : аспарагиновую кислоту (Аспар-тат) і фенілаланін . аспартам , Безсумнівно, знайде широке застосування як в медицині, так і в харчовій промисловості (в США, наприклад, його використовують для дитячого харчування і додають замість цукру в дієтичну кока-колу). Для виробництва аспартама методами генотехнікі необхідно отримати не тільки вільну аспарагиновую кислоту і фе-нілаланін ( попередники ), Але і бактеріальний фермент , що каталізує біосинтез цього дипептида.
значення інженерної ензимології , Як і взагалі біотехнології , Зросте в майбутньому. За підрахунками фахівців, продукція всіх біотехнологічних процесів в хімічній, фармацевтичній, харчовій промисловості, в медицині і сільському господарстві, отримана протягом одного року в світі, буде обчислюватися десятками мільярдів доларів до 2000 р У нашій країні вже до 2000 р буде організовано збір методами генної інженерії L-треоніну і вітамін А В 2. Вже до 1998 році передбачається виробництво ряду ферментів , антибіотиків , Α1-, β-, γ-інтерферонів; проходять клінічні випробування препарати інсуліну і гормону росту . Гібридомної технікою в країні налагоджений випуск реактивів для імуно-ферментних методів визначення багатьох хімічних компонентів в біологічних рідинах .
Попередня сторінка | Наступна сторінка
ЗМІСТ
