Информационно-дидактический блок

Ферменты входят в состав всех клеток и тканей живых организмов и регулируют течение процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Разнообразие этих процессов свидетельствует о существовании большого количества ферментов. В настоящее время описано около 3000 ферментов, примерно 100 из них получены в кристаллическом виде. Промышленность выпускает свыше 50 индивидуальных ферментов и вдвое больше ферментных препаратов, представляющих собой смеси, содержащие кроме целевого продукта - значительное количество близких по физико-химическим свойствам белков.

Как и все белки, ферменты являются высокомолекулярными соединениями от 10 000 до 1 000 000. Они обладают малостойкой структурой, весьма чувствительны к изменениям рН среды и температуры. Для каждого фермента существует свой оптимум значения рН среды. Отклонение рН среды в ту или иную сторону ведет к снижению скорости ферментативной реакции. Оптимальное значение температуры для большинства ферментов – +20 - +40⁰С. Повышение температуры до 40-50⁰С, как правило, приводит к падению ферментативной активности и даже к полной денатурации белка.

В соответствии с современной классификацией все ферменты делят на 6 основных классов по типу катализируемой ими реакции:

1. Оксидоредуктазы; 3. Гидролазы; 5. Изомеразы;

2. Трансферазы; 4. Лиазы; 6. Лигазы (синтетазы).

Большая часть выпускаемых в промышленности ферментов, в том числе и для здравоохранения, относится к классу гидролаз.

По экономическим и технологическим соображениям получать ферменты с помощью микроорганизмов более выгодно, чем из растительных и животных клеток. Микробные клетки содержат или продуцируют более 2000 ферментов, которые катализируют биохимические реакции, связанные с ростом, дыханием и образованием продуктов. Культуры микроорганизмов способны вырабатывать большое количество ферментов за короткое время с использованием дешевых исходных веществ. В биологических объектах ферменты находятся в фиксированном состоянии на поверхности различных клеточных структур и сохраняют свою активность в течение длительного времени. Многие из этих ферментов могут быть выделены и проявляют свою активность независимо от клетки.

Промышленное производство ферментных препаратов осуществляется, в основном, с помощью плесневых грибов, бактерий, дрожжей, актиномицетов. В последние годы используют в основном мицелиальные грибы родов Aspergillus, Penicillium и Rhyzopus, а также бактерии рода Bacillus, Escherichia coli и др.

Они способны продуцировать большое число разнообразных по своему составу ферментов. Это обусловлено специфическими способностями их ферментативного аппарата, высокой способностью к размножению и адаптации в различных условиях окружающей среды.

Высокая лабильность ферментов к различным факторам окружающей среды (значению рН, температуре), быстрая инактивация в организме и выделение из организма, наличие антигенных свойств чужеродных организму белков в значительной мере могут быть устранены при использовании ферментов в иммобилизованном виде.

Иммобилизация ферментов - это повышение их стабильности. Существуют различные способы физической (адсорбция на нерастворимом носителе, включение в гель, микрокапсулирование, включение ферментов в липосомы и др.) и химической (с помощью ковалентного связывания, металлохелатный способ) иммобилизации. Их проводят в строго асептических условиях, но ни один из существующих способов иммобилизации биологически активных молекул, таких, как ферменты, антигены, антитела, не является универсальным.

Совместная работа студента с преподавателем

Самостоятельная работа студентами выполняется под непосредственным контролем преподавателя. После выполнения задания студенты должны представить тетради на проверку преподавателю.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение ферментов как белковых соединений и общую характеристику.

2. Как классифицируются ферменты?

3. Каковы правила формирования названий ферментных препаратов и их индексации?

4. Дайте номенклатуру лекарственных ветеринарных, диагностических ферментных препаратов, получаемых биотехнологическим синтезом.

5. Дайте общую принципиальную технологическую схему получения внутриклеточных и внеклеточных ферментов.

6. Дайте характеристику основному ферментационному и технологическому оборудованию биотехнологических производств.

7. Назовите основные группы предшественников роста продуцентов и биосинтеза ферментов. Как они влияют на биосинтез ферментов?

8. Как стандартизируются ферментные препараты?