Хімія і хімічна технологія
Нові можливості відкрилися перед прикладної ензимології в зв'язку зі створенням іммобілізованих ферментів. Термін іммобілізовані ферменти був вперше застосований в 1971 р на першій конференції з інженерної ензимології в США і в даний час отримав повсюдне поширення. Іммобілізація означає взаємодію ферментів або їх активних фрагментів з розчинними або нерозчинними носіями. в результаті чого відбувається обмеження руху ферментів в просторі. Іммобілізовані ферменти мають ряд переваг при використанні їх в практичних цілях. Основними з них є [c.84]
В даний час розвивається нова галузь науки-промислова ензимологія, що є основою біотехнології. Фермент, ковалентно приєднаний (пришитий) до будь-якого органічного або неорганічного полімерному носієві (матриці), називають імобілізованим. Техніка іммобілізації ферментів допускає вирішення низки ключових питань ензимології забезпечення високої специфічності дії ферментів і підвищення їх стабільності, простоту в обігу, 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 3-галактозидазу, приєднану до магнітного стрижня-мішалці, використовують для зниження вмісту молочного цукру в молоці, тобто продукту, який не розщеплюється в організмі хворої дитини зі спадковою непереносимістю лактози. Оброблене таким чином молоко, крім того, зберігається в замороженому стані значно довше і не піддається загустеванию. [C.163]
Метод моделювання та отримання штучних мембран заснований на отриманні і дослідженні моно- і молекулярних ліпідних шарів. везикул, ліпосом і протеоліпосом. Сущ естве два основних типи штучних мембран класичні плоскі і сферичні мембрани різного розміру. Для отримання штучних мембран використовують різні фосфатиди, нейтральні гліцериди, суміші ліпідів біологічного походження, додаючи до них холестерин, а-токоферол і інші мінорні добавки. Потенційна цінність штучних мембран для досліджень залежить від можливості включення в них природних білків. особливо тих, які мають транспортними властивостями. Ліпосоми, со-стоящ ие з білків і ліпідів, стали отримувати в 60-і рр. термін протеоліпосоми був введений В. П. Скулачовим. В даний час розроблено цілий ряд методів приготування різних типів ліпосом і протеоліпосом, а також їх стандартизації за розмірами, структурою, гомогенності, стабільності і іншим характеристикам. Ліпосоми використовують для доставки в клітку лікарських і хімічних сполук. стабілізації ферментів в інженерної ензимології, введення в клітинні мембрани молекул зондів, що модифікують і моделюють їх поверхню. Великий інтерес для генної інженерії та медицини представляють роботи по введенню в клітини за допомогою ліпосом нуклеїнових кислот і вірусів. У ліпосоми включають мітохондріальні компоненти і вивчають на таких модельних системах процеси генерації енергії в клітинах. Ультра-тонкі штучні мембранні структури - поліслоі Льон-гмюра-Бложе (ПЛБ) - застосовують для отримання біо- і иммуносенсор. Створюються ПЛБ з іммобілізованими ферментами і компонентами імунологічних систем. При використанні змішаних ліпід-білкових плівок ПЛБ отримують інформацію про функціонування білків і про липид-білкових взаємодіях в мембрані. Результати вивчення фізичних характеристик. провідності, проникності та інших властивостей штучних ліпідних мембран мають велике зна- [c.216]
Важливим етапом розвитку інженерної ензимології стала розробка способів отримання і використання іммобілізованих ферментів. [C.85]
Розвиток прикладної ензимології довгий час стримувалося дорожнечею чистих ферментних препаратів. нестійкістю їх при зберіганні і неможливістю багаторазового використання. Принципово нові перспективи відкрилися перед прикладної ензимології в 60-ті роки XX ст. в результаті появи на стику хімії та біології нової галузі - інженерної ензимології. Її завдання полягають у розвитку прогресивних методів вьщеленія ферментів, їх стабілізації і іммобілізації конструюванні каталізаторів з потрібними властивостями і розробці наукових основ їх застосування. [C.84]
ІНЖЕНЕРНА ензимологія, ЇЇ ЗАВДАННЯ [c.84]
Корисне застосування знайшла така техніка і в промисловості вона отримала назву інженерна ензимологія або ферментна технологія. Ферментну технологію назвали рішенням для ще не знайдених проблем [122]. У действітельнооті цей метод ще повинен виправдати багато хто з тих очікувань, які її прихильники вважають вже здійсненими. Проте треба знати р її можливостях і підготуватися до застосування цієї технології завтрашнього дня. [C.259]
У 1971 р на першій конференції з інженерної ензимології був узаконений термін іммобілізовані ферменти. Однак в поняття іммобілізація в даний час вкладають ширший зміст, ніж зв'язування на нерозчинному носії. а саме - повне або часткове обмеження свободи руху білкових молекул. [C.85]
Ряс. 138. Біореактори I-V типів, використовуваних в інженерній ензимології I [c.465]
Ферменти давно є об'єктами біотехнології - їх індустрія зародилася на початку XX ст, і обсяги ферментного виробництва продовжують наростати, а що стосується публікацій про біокаталізаторами, то в світі з'являється більше 10 ТОВ статей щорічно ферменти притаманні будь-якій живій клітині і, в невеликому асортименті - організованим часткам (вірусами) Наука, що вивчає ферменти, називається ензимологія, а інженерна ензимологія [c.47]
Щоб вийти на рівень інженерної ензимології, необхідно вирішувати багато основоположних проблеми і завдання, до яких можна віднести [c.47]
Іммобілізовані ферменти - це основа "інженерної ензимології" - самостійної гілки біотехнології, вперше оформилася в 1971 р Іммобілізація ферменту - "це будь-який обмежень свободи руху білкових молекул (або їх фрагментів) в просторі" (І. В. Березін, 1987). [C.464]
В останні роки ферменти мікробного походження все більше включаються в сферу медичної промисловості в якості технологічних биокатализаторов - іммобілізованих ферментів. За допомогою цих биокатализаторов стає можливим отримувати біологічно активні речовини, які неможливо або дуже складно отримати в жорстких умовах хімічного синтезу. З моменту створення першого в світовій практиці процесу інженерної ензимології [42] іоніти в якості носіїв для іммобілізації привертають увагу дослідників. Пов'язано це не тільки з тим, що є набір носіїв певної структури з хорошими технологічними властивостями. але також і з тим, що в ряді випадків для іммобілізації кращим є використання заряджених носіїв. [C.240]
Завдяки високій активності і специфічності Ф. к. Застосовується в пром-сті. Широко застосува. протеолітичні ферменти. ліпази, глюкозооксидаза, каталаза та ін. Нові успіхи в пром. застосуванні Ф. к. пов'язані з получ. т. н. мобілізують. ферментів, штучно пов'язаних з нерозчинними в воді носіями і тривало зберігають (повністю або частково) каталитич. св-ва. Мобілізують. ферменти фактично є гетерог. біокаталізаторами, к-які м. б. використані в колонках або проточних апаратах. що дозволяє перевести мн. хім. процеси на безперервний режим. Отримання мобілізують. ферментів і їх застосува. для технол. цілей входить в коло проблем, що вирішуються інженерної ензимології. [C.617]
Протягом останніх десятиліть XX ст. характеризувалися широким розмахом робіт по іммобілізації ферментів і використанням їх в такому стані як стабільних биокатализаторов при отриманні ряду дуже цінних речовин (амінокислот, органічних кислот. напівсинтетичних антибіотиків і ін.). Напрямок біотехнології із застосуванням іммобілізованих ферментів отримало назву інженерної ензимології. [C.94]
До теперішнього часу в світовій і радянській науковій літературі є десятки оглядів, збірників і монографій, присвячених отриманню, властивостям і використання іммобілізованих ферментів. Однак, як правило, ці видання розраховані на вузьке коло фахівців, які мають відповідну освіту в галузі фізичної хімії ферментів або інженерної ензимології. Навчальних посібників для більш широкої аудиторії у вітчизняній літературі немає. [C.5]
Таким чином. розгляд основних типів носіїв свідчить про широкі можливості, що надаються хімією інженерної ензимології. Найбільш повний перелік неорганічних і органічних носіїв для іммобілізації, що виробляються промисловістю багатьох країн світу. наведено в довіднику А. А. Лур'є Хроматографічні матеріали (1978). [C.44]
У підручнику знайшли відображення сучасні уявлення про структуру та функції молекул білків, нуклеїнових кислот. вуглеводів і ліпідів. Розділи з хімії біополімерів. як і ферментів, вітамінів і гормонів, об'єднані на прохання більшості рецензентів в першій частині підручника. У розділах, присвячених вітамінів, гормонів та ферментів, представлені нові відомості про біологічну роль і механізм дії цих сполук. Опущені дані про первинну структуру ряду пептидних і білкових гормонів. зате наведені новітні результати по біогенезу простаглан-динов і споріднених сполук простациклинов, тромбоксанов і лейко-тріенов. У розділі Ферменти детально розглянуті проблеми медичної ензимології, включаючи деякі питання інженерної ензимології. [C.11]
МІКРОБІОЛОГІЧНИЙ СЙНТЕЗ, пром. спосіб отримання хім. соед. і продуктів (напр. дріжджів кормових), здійснюваний завдяки жізнеде-чтельності мікробних клітин. Іноді до М.С. відносять також пром. процеси, засновані на використанні іммобілізованих клітин (див. Інженерна ензимологія). [C.82]
У більшості випадків біотехнологічні процеси розраховані на використання живих клітин і тканин різного походження, і навіть в інженерній ензимології застосування молеклул ферментів пов'язане з рядом обмежень, властивих [c.288]
Існуючі гілки біотехнологічних субдисциплін (імунобіотехнології, інженерна ензимологія), стосовно до конкретних виробництв, розглянуті у відповідних розділах другої частини підручника. Наприклад, генно-інженерні противірусні вакцини включені в главу "Мікробна біотехнологія", тоді як вірусні вакцини. одержувані на культивованих клітинах і тканинах тварин організмів, наведені в розділі "Зоо-біотехнологія". Біохімічні процеси на основі інженерної ензимології розглянуті на прикладах ферментів переважно мікробного походження, тому і цей розділ включений в розділ 9. [c.374]
Клесів A A, Рабинович M Л гідролізу целюлози // Інженерна ензимологія і біоорганічний каталіз / Ред В Л Кре-товіч, І В Березін Підсумки науки і техніки Сер Биол хімія М, 1978 Т 12 С 39-91 [c.32]
Протягом останніх 10 - 15 років поточного сторіччя відбувалося бурхливий розвиток біотехнології. визначилися сфери пріоритетного впровадження конкретних результатів біотехнологічних розробок, і, як наслідок, з'явилися такі назви, як медична біотехнологія. імунобіотехнології (від лат immunus - нечутливий), Биогеотехнология (від грец geo - земля), інженерна ензимологія (від грец єп - в, zyme - закваска) Одні з них міцно входять в лексикон фахівців, наприклад, імунобіотехнології, інженерна ензимологія, інші назви приживаються погано або з працею (медична біотехнологія. Биогеотехнология) до медичної біотехнології відносили ті виробничі процеси. які завершувалися створенням за допомогою біооб'єктів засобів або речовин медичного призначення (насамперед профілактичного або лікувального [c.18]
Інженерна ензимологія - це галузь біотехнології. базується на використанні каталітичних функцій ферментів (або ферментних систем) в ізольованому стані або в складі живих клітин для отримання відповідних цільових продуктів Біооб'єкти тут - фермент (або комплекс ферментів) На практиці зазвичай використовують іммобілізовані ферменти (рідше - іммобілізовані клітини), завдяки чому стабілізується і пролонгується їх ферментативна -активність Іноді інженерну ензімологию ототожнюють з біотехнологією Б цьому міститься велика частка істини, так як всі реакції в клітинах х катализируются ферментами Однак слово "інженерна" привносить свою специфіку, яка полягає в акценті на створення конструкції (від франц engin - машина), в даному випадку - на конструювання биокатализаторов із заданими властивостями з подальшим використанням в біотехнологічному процесі [c.20]
Мікробіотехнологія, або мікробна біотехнологія базується на інтегрованому використанні мікробіології, біохімії і інженерних наук. з метою реалізації потенційних здібностей мікроорганізмів в техніці та промисловому виробництві. По суті своїй мікробіотехнологія тотожна промислової (технічної) мікробіології. Її об'єктами є мікроби-віруси (включаючи віроїди і фаги), бактерії, гриби, лишайники, протозоа (див. Розділ 2). У ряді випадків біооб'єктами є первинні метаболіти мікробного походження - ферменти, каталітична активність яких лежить в основі інженерної ензимології. [C.374]
В останні 10-15 років на стику ряду хімічних і біологічних дисциплін сформувалося нове науково -інженерні напрямок - хімічна ензимологія. Стрімкий розвиток хімічної ензимології обумовлено створенням нового типу гетерогенних біоорганічних каталізаторів - іммобілізованих ферментів. Доцільність досліджень в цьому напрямку і важливість впровадження іммобілізованих ферментів в практику підкреслені постановою ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР Про подальший розвиток фізико-хімічної біології і біотехнології і іспользораніі їх досягнень в медицині, сільському господарстві та промисловості (1981), а також в наступних постановах. [C.5]