Презентация на тему Энзиматическаябиотехнология

и эффективностью действия
Сохраняют свои свойства вне клетки

%
Реннины – 10 %
Трипсины – 3 %
Амилазы – 18

%
Целлюлазы, лактазы – 1 %
Изомеразы – 6 %
Пектиназы – 3 %
Липазы – 3 %
Мармацея – 10 %
Другие – 21 %

и гликогена.
Применяются в спиртовой промышленности, хлебопечении.

и пептидах.
Особенность - селективный характер действия на пептидные

связи в белковой молекуле.
Пример, пепсин действует только на связь с ароматическими аминокислотами, трипсин - на связь между аргинином и лизином.
В промышленности протеазы классифицируют по способности проявлять активность в определенной области рН:
рН 1.5-3.7 - кислые; рН 6.5-7.5 - протеазы; pH>8.0 - щелочные.
Применение:
- мясная - для смягчения мяса;
- кожевенная - смягчение шкур;
- кинопроизводство - растворение желатинового слоя при регенерации пленок;
- парфюмерная - добавки в зубную пасту, кремы, лосьоны;
- производство моющих средств - добавки для удаления загрязнений белковой природы;
- медицина - при лечении воспалительных процессов, тромбозов.

веществ.
Делятся на две группы - гидролазы и трансэлиминазы.

Гидралазы отщепляют метильные остатки или разрывают гликозидные связи.
Трансэлиминазы ускоряют негидролитическое расщепление пектиновых веществ с образованием двойных связей.
Применяются в текстильной промышленности (вымачивание льна перед переработкой), в виноделии - осветление вин, при консервировании фруктовых соков.

медицинской промышленности используют для выделения стероидов из растений, в

пищевой - для улучшения качества растительных масел, в сельском хозяйстве - как добавки в комбикорма для жвачных животных.

синтезируемых ферментов наследственно детерминированы.
Состав питательной среды. Наличие источников

основных питательных веществ и веществ, играющих роль индукторов или репрессоров биосинтеза данного конкретного фермента или их групп:
факторы роста: аминокислоты, пуриновые основания и их производные, РНК и продукты её гидролиза;
источник углерода - крахмал, кукурузный экстракт, соевая мука, гидролизаты биомассы дрожжей;
минеральные источники азота;
ионы Mg, Mn, Zn, Fe, Cu и др. металлов;

процессы производства ферментных препаратов делятся на две большие группы:

глубинный и поверхностный методы.

среде.
Легко поддается автоматизации и механизации.
Концентрация фермента в

среде ниже.
.

путем микрофильтрации с помощью мембран, или при помощи высоких

температур. Воздух очищается до и после аэрирования.
Получение засевного материала.
Для грибов - мицелиальная вегетативная масса, для бактерий - молодая растущая культура на начальной стадии спорообразования.
Объем посевного материала зависит от физиологических особенностей продуцента.
Производственное культивирование.
Биосинтез протекает в течение 2-4 суток при непрерывной подаче воздуха и перемешивании. Температурный оптимум 22-32оС.
Выделение.
В мицелии трёхсуточной культуры обычно остается не более 15% ферментов. Остальные выделяются в окружающую клетки жидкую среду. В этом случае препараты ферментов выделяют из фильтратов после отделения биомассы.
5. Получение товарной формы

питательной среды.
Среда должна быть рыхлой, а слой культуры-продуцента

небольшим.
Выращивание производственной культуры происходит в асептических условиях.
Преимущества поверхностной культуры: значительно более высокая конечная концентрация фермента на единицу массу среды, легко высушивается, легко переводится в товарную форму.
Посевной материал может быть трёх видов: культура, выросшая на твердой питательной среде; споровый материал; мицелиальная культура, выращенная глубинным способом.
Основу питательной среды составляют пшеничные отруби. Для повышения активности ферментов можно добавлять свекловичный жом, соевый шрот, крахмал, растительные отходы.
Стерилизуют среду паром при помешивании (температура - 105-140 С, время 60-90 минут). После этого среду засевают и раскладывают ровным слоем в стерильных кюветах в растильных камерах. Культивируют в течение 36-48 часов.

нерастворимых веществ;
- освобождение от сопутствующих растворимых веществ;
-

фракционирование (как правило, хроматографическими методами).
Для выделения фермента из поверхностной культуры необходима экстракция. Как правило, экстраген - вода.
Стадию выделения и очистки завершает сушка. После сушки препарат должен содержать не более 6-8% влаги, тогда он может в герметичной упаковке храниться до года без потери активности.
Стандартизация ферментного препарата - доводка активности фермента до стандартной, соответствующей требованиям ГОСТ. Для этого используются различные нейтральные наполнители - крахмал, лактоза и др.

использование
Трудная очистка от субстратов и продуктов реакций

сахараза на угле
1939 – первый патент – протеазы на

опилках для обработки шкур
1960-е – появление науки
1971 - термин «иммобилизованные ферменты»

Иммобилизация — технология, согласно которой фермент закрепляют на носителе.

Иммобилизованные ферменты – ферменты, выделенные из клетки, искусственно закрепленные на носителе и сохраняющие свойственную им каталитическую активность.

использование
Технологичны
Подбирая носители и методы иммобилизации можно изменять свойства ферментов

биологическая стойкость;
высокая химическая прочность;
достаточная проницаемость для фермента

и субстратов, пористость, большая удельная поверхность;
возможность получения в виде удобных в технологическом отношении форм (гранул, мембран);
легкая активация;
высокая гидрофильность;
невысокая стоимость.

полисахаридные (целлюлоза, декстран, агароза, альгинаты; хитин, хитозан), липидные.
Синтетические полимерные

– полиметиленовые, полиамидные, полиэфирные.
Неорганической природы – глина, стекло, керамика, селикагель, графитовая сажа, оксиды металлов.

фермента в такую среду, в которой для него доступной

является лишь ограниченная часть общего объема.
При физической иммобилизации фермент не связан с носителем ковалентными связями.

дисперсионные взаимодействия или водородные связи);
включение в поры геля

(равномерное распределение фермента в носителе; для водорастворимых субстратов);
пространственное отделение фермента от остального объема реакционной системы с помощью полупроницаемой мембраны (в медицине и науке);
включение в двухфазную среду, где фермент растворим и может находиться только в одной из фаз.

носителях, б – включение в поры геля, в –

отделение фермента с помощью полупроницаемой мембраны, г – использование двухфазной реакционной среды

его молекуле создаются новые ковалентные связи, в частности между

белком и носителем.
Достоинства препаратов:
- высокую прочность образующегося конъюгата;
- химическая модификация способна приводить к существенным изменениям их свойств, таких как субстратная специфичность, каталитическая активность и стабильность.

носителях с аминогруппами (аминогуппы превращаются в соли диазония)
На носителях

с сульфгидрильными группами (образование дисульфидных связей на воздухе)

со сниженной токсичностью и аллергенностью. Направленный транспорт лекарств в

организме.
Фотолиз воды и в биоэлектрокатализ.
Переработка лигноцеллюлозного сырья.
Усилители слабых сигналов. На этой основе были созданы механо- и звукочувствительные датчики и открыт путь к бессеребряной фотографии.
Пищевая промышленность - получение глюкозо-фруктовых сиропов, глюкозы, яблочной и аспарагиновой кислоты, оптически активных L- аминокислот, диетического безлактозного молока, сахаров из молочной сыворотки и др.
Перфузионная очистка биологических жидкостей.
Стиральные и моющие средства, в дубильных процессах.

материал, реагирует на присутствие определяемого компонента и генерирует электрический

сигнал, функционально связанный с наличием и концентрацией этого вещества.
Биоматериал – ферменты, бактерии, ткани, дрожжи, антитела, антигены, липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК.
1967 – Кларк Л. – использование ферментного электрода, Лионе К.

преобразует информацию о химсвязях в физический или химический сигнал.
Физический

преобразователь (трансдьюсер) – преобразует сигнал в электрический с помощью спецаппаратуры.
Виды: электрохимические, спектроскопические, термические, пьезоэлектрические, оптические, гравитационные, резонансные.

природным полимером, содержащим иммобилизованные ферменты), микрокалориметрические датчики (из 2

колонок, заполненных имм. ферментом и термисторов – регистрация теплового эффекта хим.реакции в 1-й колонке), биодатчики на основе биолюминесценции (колонка и светоприемное устройство).
Использование - определение сахара в крови, содержания пенициллина в среде, оценка глубины инфаркта миокарда.

Клеточные биосенсоры – включение клеток микроорганизмов в носители.
Использование – генодиагностика.

крови;
обнаружение и измерение;
степени загрязнения окружающей среды;
детекция и определение

количества взрывчатых веществ, токсинов и биологического оружия;
извлечение металлов из сточных вод;
изготовление водородных солнечных элементов;
Очистка природных и сточных вод.

определения последовательности фрагментов ДНК).
1980-е – Россия- начало исследований.
Биочип –

устройство, объединяющее сенсор, трансдьюсер, аналогово-цифровой преобразователь и микропроцессор.
Виды: матричные (ДНК), микрофлюидные (капиллярные), с использованием микросфер с цветовой кодировкой.
Размер ячейки – 50-200микрон, число ячеек – 1000-100000, анализируемые концентрации – 10 мкМ, размер – 1 см.

лекарств,
Диагностика отторжения при трансплантации,
Контроль за патогенными организмами,
Обнаружение жизни во

Вселенной.
Днк-микрочипы: идентификация мутаций, наблюдение за активностью генов, диагностика инфекционных заболеваний, скрининг микрорганизмов,
Белковые биочипы: оценки эффективности лекарственных препаратов, изучение взаимодействия белков.