Ферменты применение в биотехнологии

Известно, что биологический катализ осуществляется в природе в водной среде, но сфера применения ферментов в биотехнологии не может ограничиваться только этими условиями. Нередко нужно подвергнуть изменению структуры липофильных или водонерастворимых веществ, например стероидов или углеводородов. Применение органических растворителей может не только-увеличить каталитическую активность определенного фермента путем повышения доступности субстрата, но и сместить равновесие соответствующей химической реакции. [c.184]

Источником сырья для различных отраслей химической промышленности в обозримом будущем будут нефть и ее производные. Получаемые из них с малыми затратами продукты вряд ли потребуется производить при помощи какой-то другой технологии. Факторами, которые могут оказать сильное влияние на внедрение биотехнологии в эту область, являются истощение источников сырья, повышение стоимости энергии и постоянная необходимость эффективной переработки отходов. Уменьшение доступных источников горючего приведет к тому, что все более широко -будут использоваться ресурсы биомассы. Бродильные производства и технологии на основе ферментов будут и далее дополнять спектр обычных химических технологий. Что же касается применения биотехнологии в крупномасштабных производствах химических веществ или полимеров, то перспективы здесь весьма [c.187]

В связи с интенсивным применением иммобилизованных ферментов в биотехнологии методы получения различных нерастворимых производных соединений белковой и небелковой природы хорошо разработаны. Многие из них могут быть эффективными и для получения-иммобилизованных препаратов антител и антигенов (иммуносорбентов). Чаще всего для целей твердофазного ИФА приготовление иммуносорбентов осуществляют либо ковалентным связыванием, либо адсорбцией вещества на поверхности носителя. [c.201]

В химической и нефтехимической промышленности мембранные методы применяют для разделения азеотропных смесей, очистки и концентрирования растворов, очистки или выделения высокомолекулярных соединений из растворов, содержащих низкомолекулярные компоненты, и т.п. в биотехнологии и медицинской промышленности-для выделения и очистки биологически активных веществ, вакцин, ферментов и т.п. в пищевой промышленности-для концентрирования фруктовых и овощных соков, молока, получения высококачественного сахара и т. п. Наиболее широкое применение мембранные процессы находят при обработке воды и водных растворов, очистке сточных вод. [c.313]

В настоящее время развивается новая отрасль науки—промышленная энзимология, являющаяся основой биотехнологии. Фермент, ковалентно присоединенный ( пришитый ) к любому органическому или неорганическому полимерному носителю (матрице), называют иммобилизованным. Техника иммобилизации ферментов допускает решение ряда ключевых вопросов энзимологии обеспечение высокой специфичности действия ферментов и повышения их стабильности, простоту в обращении, возможность повторного использования, применение их в синтетических реакциях в потоке. Применение подобной техники в промышленности получило название инженерной энзимологии. Ряд примеров свидетельствует об огромных возможностях инженерной энзимологии в различных областях промышленности, медицины, сельского хозяйства. В частности, иммобилизованную 3-галактозидазу, присоединенную к магнитному стержню-мешалке, используют для снижения содержания молочного сахара в молоке, т.е. продукта, который не расщепляется в организме больного ребенка с наследственной непереносимостью лактозы. Обработанное таким образом молоко, кроме того, хранится в замороженном состоянии значительно дольше и не подвергается загустеванию. [c.163]

ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ [c.158]

Некоторые биотехнологи предпочитают иммобилизованным ферментам иммобилизованные клетки. Действительно, вьщеление, очистка и иммобилизация ферментов являются трудоемким и дорогостоящим процессом. Однако во многих случаях цель оправдывает средства, и иммобилизованные ферменты все больше находят применение в биотехнологии. Если клетки синтезируют ферменты, которые смогут повлиять на фермент или субстрат основной реакции, то применение иммобилизованных клеток нецелесообразно. И напротив, при отсутствии факторов, мешающих катализу основной реакции, иммобилизация микробных клеток возможна и целесообразна. [c.91]

Ферменты, т.е. белки, которые действуют как катализаторы в биохимических реакциях, являются главным объектом исследований в еще одной области биотехнологии и химии. Способность рекомбинантной ДНК управлять синтезом ферментов, безусловно, расширит применение микроорганизмов в биокатализе. Во-первых, появится возможность производить почти все природные ферменты, причем стоимость такого производства будет невелика. Во-вторых, и это еще более заманчиво, открывается путь к усовершенствованию современных методов получения биокатализаторов, не существующих в природе, — путь, основанный на использовании тончайших синтетических приемов генной инженерии. Рентгеноструктурные методы позволили химику заглянуть в детали трехмерной структуры некоторых ферментов. Необходимы дальнейшие химические исследования для уточнения наших знаний о связи между химической [c.121]

Крупные открытия в науке обычно делаются при разработке фундаментальных проблем. Мы разделяем мнение большинства врачей о том, что последние достижения биотехнологии, нашедшие применение в самых важных отраслях медицины, оказывают и будут оказывать революционизирующее воздействие на диагностику, лечение и понимание основ патологии многих тяжелых заболеваний. Ориентируясь на читателей, не имеющих медицинской подготовки, мы расскажем о том, какую важную роль играют в клинической практике некоторые новые подходы, а также широко используемые методы диагностики. Мы по необходимости ограничимся лишь немногими примерами, но читатель может без труда дополнить их множеством других использованием в терапии белков, которые можно синтезировать при помощи видоизмененных методами генетической инженерии микроорганизмов, применением моноклональных антител, ферментов и т. д. Мы не обсуждаем использующиеся при этом технологические процессы сколько-нибудь подробно (о них речь идет в других главах) исключение составляет лишь раздел о синтезе инсулина человека дело в том, что инсулин был первым белком, полученным с помощью технологии рекомбинантных ДНК и испытанным на людях, а также первым или одним из первых) препаратом такого рода, нашедшим применение в клинике. [c.325]

Последние десятилетия XX в. характеризовались широким размахом работ по иммобилизации ферментов и использованием их в таком состоянии в качестве стабильных биокатализаторов при получении ряда очень ценных веществ (аминокислот, органических кислот, полусинтетических антибиотиков и др.). Направление биотехнологии с применением иммобилизованных ферментов получило название инженерной энзимологии. [c.94]

В связи с интенсивным развитием промышленной биотехнологии, методы иммуноферментного анализа находят все более широкое применение в контроле технологических процессов и качества биотехнологической продукции. Так, например, в микробиологических производствах методы иммуноферментного анализа могут быть применены для быстрого выявления высокоэффективных микроорганизмов — продуцентов различных физиологически активных веществ (ферментов, антибиотиков и т.д.), контроля наличия посторонних микроорганизмов и бактериофагов в ферментерах, определения загрязненности воздуха промышленных помещений на наличие в нем вредных веществ, [c.121]

Само появление промышленной биотехнологии как новой отрасли промышленности, с одной стороны, явилось результатом научно-технического прогресса, а с другой — в огромной степени стимулировало развитие нового поколения научных и технологических направлений. Промышленное применение биологических способов производства основано на фундаментальных достижениях биохимии и микробиологии, которые позволили обеспечить надежную эксплуатацию клеточных популяций и биополимеров— ферментов для производства необходимых человеку продуктов, прежде всего биологически активных веществ. Как уже отмечалось, колоссальные и во многом непредсказуемые перспективы открываются в этой области в связи с интенсивной разработкой методов генетической и клеточной инженерии, эффективность которых для практики уже доказана. [c.138]

Большое разнообразие биотехнологических процессов, нашедших промышленное применение, приводит к необходимости рассмотреть общие, наиболее важные проблемы, возникающие при создании любого биотехнологического производства. Процессы промышленной биотехнологии обычно разделяют на две большие группы по признаку целевого продукта — производство биомассы и получение продуктов метаболизма. При таком подходе удачно освещается цель производства, которая в первом случае заключается в получении клеточной массы продуцента, вне зависимости от того, будет ли далее использоваться живая культура (например, сахаромицеты для пищевых целей, споры с токсинами в целях защиты растений) или биомасса нежизнеспособных клеток как источник белка, витаминов и других ценных веществ для кормопроизводства. Ко второй группе относят все процессы, где целевым продуктом становится один или несколько метаболитов, а клетки продуцента не нужны или даже вредны после завершения фазы биосинтеза это, например, получение продуктов брожения, ферментов, аминокислот, антибиотиков и всевозможные виды микробных трансформаций. [c.10]

На смену старой традиционной биотехнологии пришла новая биотехнология, основанная на применении искусственно получаемых штаммов — суперпродуцентов, использовании иммобилизованных ферментов, применении культур животных и растительных клеток, широком использовании генетической инженерии для получения клеток-рекомбинантов, моноклональных антител и других биологически активных веществ. [c.94]

Лит Иммобилизованные ( )ерменты Современное состояние и перспективы, под ред И В Березина, т 1-2, М, 1976, Козлов Л В, Бноорганическая хнмня , 1980, т 6, № 8, с 1243-54, Введение в прикладную энзимологню Ичгмобилизованные ферменты, под ред И В Березина, К Мартинека, М, 1982, Трн вен М, Иммобилизованные ферменты Вводный курс и применение в биотехнология, М, 1983 Л В Козлов [c.216]

Применение методов хим. М. п. к иммобилизации биол. катализаторов привело к возникновению новой области биотехнологии, в основе к-рой лежит применение в пром. масштабе иммобилизованных ферментов и др. биологически активных в-в. [c.106]

Таким образом, производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и отно-сется к тем ее отраслям, объем продукции которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется. По объему производства ферментов доминируют страны Западной Европы. Резкий рост этой индустрии наблюдается в США и Японии. [c.75]

Хитин и его производные малотоксичны, биоразрушаемы, хорошо биологически совместимы с организмом [113]. Этим обусловлено применение хитина и его производных в биотехнологии для иммобилизации ферментов методами ковалентного и нековалентного связывания. [c.391]

С развитием биотехнологии возрастает интерес к использованию ферментов и микроорганизмов как катализаторов химических превращений. Особый интерес в этом плане представляет возможность проведения реакций с высокой степенью стереоселективности с целью получения оптически активных соединений. И хотя уже накоплен большой практический опыт применения ферментов и клеток в этих целях, область приложения и потенциальные возможности метода намного шире. В частности, результаты микробиологических реакций трудно предсказуемы, и в этой связи практически всегда требуется мелкомасштабный скриннинг. Такие исследования раньше тормозились из-за отсутствия необходимого метода контроля за прохождением стерео-селективной реакции. Теперь с развитием хиральной хроматографии появилась возможность определять очень простым способом точный энантиомерный состав в пробах, взятых в любой момент прохождения ферментативной реакции. Площадь хроматографического пика измеряется электронным интегратором, связанным с детектором, что позволяет следить за прохождением реакции и ее стереохимией на пробах очень небольшого объема. [c.210]

Современная энзимология представляет собой бурно развивающуюся науку. Ее достижения находят все более широкое применение в различных областях практической деятельности человека, н прежде всего в медицине и биотехнологии. В последние годы благодаря стремительному совершенствованию технической базы исследований и производства были выделены и подробнее охарактеризованы десятки новых ферментов, катализирующих самые разнообразные химические реакции. Очевидно, нет необходимости убеждать читателя в том, что по-настоящему эффективное практическое использование огромного объема фактических данных, накопленных в результате лабораторных исследований, невозможно без их всестороннего теоретического анализа и осмысления, без глубокого понимания принципов действия биологических катализаторов— ферментов. Здесь уместно напомнить, что уникальные свойства ферментных катализаторов — поразительная специфичность и огромная удельная активность — обусловливаются сочетанием сравнительно несложных закономерностей физической и физикоорганической химии. Ясно поэтому, что путь к свободному овладению фундаментальными представлениями науки о ферментах как мощным инструментом практической энзимологии лежит через постижение основ классического органического катализа. Главная цель предлагаемой вниманию советских читателей книги М. Бендера, Р. Бергерона и М. Ко-миямы как раз и состоит в том, чтобы помочь начинающим работать в области энзимологии преодолеть этот нелегкий путь. [c.5]

Биотехнология - это наука о важнейших микробиологических процессах и их практическом применении для поя> чения промышленным способом ценных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов белковых препаратов, аминокислот, жиров, витаминов, ферментов, антибиотиков и др. Промышленное производство этих продуктов жизнедеятельности микробов дало возможность сельскому хозяйству, здравоохранению и пишевой промышленности использовать названные вещества в практической деятельности, [c.3]

ИХ Производства. Различия эти ясны из табл. 3.1. Биотехнология маломасштабного производства, дающего дорогую продукцию специального назначения, сильно отличается от биотехнологииг пищевой промышленности. Определяется это экономикой. Пищу получают из относительно недорогого сырья и относительно де -шевыми способами. Стоимость конечного, продукта не оправдывает дорогостоящих исследований по модернизации производства, как это имеет место, например, при получении антибиотиков, да это и не требуется. Даже производство микробных ферментов и их использование в пищевой промышленности, связанное с применением сложной технологии, правильно было бы считать биотехнологией, крупномасштабного производства дешевых продуктов. Каждый, кто знаком с технической биохимией, зна - [c.92]

Применение ферментов из микроорганизмов — один из главных путей, которые биотехнология использует и будет использовать-для обновления пищевой промышленности. Наибольшие успехи были достигнуты при производстве фруктовых соков здесь используют такие ферменты, как пектиназы, целлюлазы, гемицел-люлазы, амилазы и протеиназы. Эти ферменты применяются не только в давно освоенных производствах с их помощьк> удалось расширить ассортимент и добиться большего выхода продукции из сырья. Ферменты используются на следующих основных стадиях переработки фруктов. 1. Обработка мезги разрушение мякоти при выработке фруктовой кашицы или нектаров увеличение выхода сока лучшее отделение веществ, ответственных за цвет и вкус. 2. Обработка сока уменьшение-вязкости облегчение изготовления концентратов упрощение процедур осветления, фильтрования и стабилизации сока. [c.127]

Известно, что после окончания второй мировой войны химическая промышленность получала из природного газа и нефти разнообразные виды сырья высокой чистоты в большом количестве и по относительно стабильным ценам. Сегодня многое в этой сфере изменилось, кроме того, за последние пятнадцать лет больших успехов достигла биотехнология. Все это побудило переоценить возможности использования биомассы для производства химических веществ. До развития нефтехимии из биомассы получали многие виды сырья для химической индустрии, например жиры и масла (для производства мыла и детергентов), метанол (путем сухой перегонки древесины) и растворители (за счет сбраживания крахмала и сахаров). Цены и доступность этого сырья (биомассы) существенно менялись. Как уже говорилось в этой главе и в гл. 5, большую роль в производстве химических веществ и полимеров, которые находят применение во многих отраслях промышленности, играет биомасса в виде сбраживаемых сахаров. Но в этом разделе мы уделим особое внимание использованию главных запасов биомассы — лигно-целлюлозы. Утилизация биомассы основана на процессе ее конверсии в сбраживаемые субстраты, которые в свою очередь служат сырьем для многих отраслей микробиологической промышленности, производящих химические вещества, горючее и продукты питания. При этом необходимо эффективно использовать все компоненты биомассы целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Лигнин защищает полиглюкан от действия ферментов, так что для успешного использования полимерной целлюлозы необходимо прежде всего удалить гемицеллюлозы, далее разрушить комплекс лигнина с целлюлозой, а затем — и кристаллическую структуру самой целлюлозы. Эти задачи могут быть решены с применением разнообразных химических, физических и микробиологических методов. [c.175]

Развитие новых направлений биосенсометрии, видимо, будет зависеть от успехов микроэлектроники, основанной на применении продуктов биотехнологии, например ферментов и антител. Недавно были созданы ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта (РЕТ ы) в таких устройствах на изолирующий слой транзистора помещается мембрана с избирательной проницаемостью. На поверхность транзистора можно было бы-нанести ферменты и антитела так, чтобы он чувствовал связывание белка и/или возможные его конформационные изменения и/или реакцию с субстратом. Первым шагом здесь является разработка чувствительного к пенициллину FET a, в котором применен фермент пенициллиназа ( aras, Janata, 1980). [c.346]

Одно из интенсивно развивающихся направлений биотехнологии связано с получением микробных метаболитов. В промьпиленных масштабах производится большой ассортимент антибиотиков, ферментов, аминокислот, витаминов, органических кислот и растворителей, полисахаридов. Их производство, основанное на культивировании бактерий, грибов и дрожжей, в качестве обязательной включает стадию отделения биомассы от нативного раствора метаболита. Анализ литературных данных показьшает, что при отделении биомассы и на ряде других стадий производства микробных метаболитов целесообразно применение флокулянтов. [c.128]

В связи с возможной трансформацией бактерий желудочно-кишечного тракта вернемся к гену прШ, вызываюш ему устойчивость к антибиотику, пусть и устаревшему. Вероятность его передачи из пиш и микробам желудочно-кишечного тракта оценивается примерно так же, как и вероятность ГПГ от растений к бактериям почвы (правда, пока пиш у готовят и переваривают, молекулы ДНК испытывают много разрушающих воздействий механические, термические, ферментативные, так что в итоге уцелеть перенесенному гену в желудке трудно). Тем не менее в ряде руководств и правил, действующих в генной инженерии, учитывают как возможный перенос генов в микроорганизмы желудочно-кишечного тракта, так и свойства белков — продуктов этих генов. Так, в руководстве Использование устойчивых к антибиотикам генов-марке-ров в трансгенных растениях , выпущенном в 1998 г. специальным ведомством США, оценивающим пищевую безопасность продуктов, указано, что продукт гена прШ (фермент неомицин-фосфотрансфераза) нетоксичен и не вызывает аллергии и что употребление в пищу сырых ГМ-томатов, содержащих этот ген, не влияет на терапию с применением канамицина или хожих антибиотиков, например, неомицина (исследование проводили на томатах, но результаты применимы и, скажем, к картофелю — если кто-то любит картошку сырой). Там же отмечено, что наличие упомянутого фермента в кормах безопасно для скота. В итоге сделан вывод о том, что присутствие в ГМ-растениях гена устойчивости к канамицину и вырабатываемых под его контролем белков не вызывает опасений с точки зрения эпидемиологии. Аналогичные выводы содержатся и в подготовленном в 2001 г. докладе Европейской федерации по биотехнологии. [c.85]

Все перечисленные выше методы являются физико-химическими. Однако в настоящее время для получения многих лекарств широкое применение нашли биотехнологии. Например, иммобилизованные ферменты позволяют быстро, специфично и без побочных продуктов (являющихся главным недостатком химического синтеза) осуществлять синтез биологически активных веществ (о том, как иммобилизуют ферменты, см. главу 2). Так, иммобилизованная пенициллинамидаза используется для промышленного получения 6-аминопенициллановой кислоты, являющейся исходным сырьем в производстве новых полусинтетических пени- / /имяов широкого спектра действия (см. ниже). Производство гормональных препаратов — кортизола и преднизолона осуществляется в колонках, заполненных гранулами нерастворимого носителя с иммобилизованными ферментами. [c.504]

Книга посвящена методам иммобилизации ферментов, т. е. закреплению их на матрицах — полимерах, что позволяет стабилизировать и усиливать активность ферментов. Иммобилизо-шанные ферменты находят все более широкое применение как в научных исследованиях, так, и в промышленной биотехнологии. [c.344]

В последнее десятилетие усилиями кафедры химической эн 1ИМОЛОГИИ МГУ им. М. В. Ломоносова были подготовлены учебные пособия Иммобилизованные ферменты (под. ред. 11. В. Березина, В. К- Антонова, К. Мартинека, 1976) и Введение в прикладную энзимологию (под ред. И. В. Березина и К. Мартинека, 1982), которые уже стали библиографической редкостью. Эти издания рассчитаны на студентов университетов, специализирующихся в области физико-химической энзимологии. Насто-ип ,ее учебное пособие предназначено для более широкого круга читателей — студентов и аспирантов.химических, биологических, технических, медицинских и других специальностей вузов, а также всех интересующихся вопросами применения ферментов в современной биотехнологии. Оно включает в себя результаты развития исследований по инженерной энзимологии и сферам ее приложения вплоть до середины 1986 г. [c.6]

В литературе отмечается недостаточное использование в биотехнологии принципов организации природных биологических систем, в частности, основанных на взаимоотношениях организмов разных видов. В микробиологии уже накоплен положительный опыт смешанного культивирования. В результате изучения смешанных культур микроорганизмов (выделенных из природы или созданных искусственно) выяснилось, что можно проводить более эффективно (по сравнению с монокультурами) накопление биомассы, кооперативный биосинтез конечных продуктов или трансформацию в нужном направлении исходного субстрата. Такие системы находят все большее применение в микробиологической промышленности и могут быть использованы для очистки сточных вод, биосинтеза белка (ферментов) и биологически активных веществ, таких, как ауксины, витамины, антибиотики (Н. С. Егоров и др., 1982). Считается, что в биотехнологии найдут применение смешанные популяции, разнообразные по своему составу, начиная от комбинаций нескольких штаммов одного вида микроорганизма и кончая сочетаниями представителей разных царств — животного и растительного (А. А. Воробьев, В. И. Коровкин, 1983). [c.54]

Хотелось бы подчеркнуть, что научная работа Л.И. Патрушева не ограничивается теоретическими изысканиями и литературной деятельностью. Эту сторону научной работы ему удается плодотворно совмещать с экспериментальными исследованиями генетических явлений. Вместе со своими сотрудниками автор монографии внес заметный вклад в биотехнологию, получив одним из первых в России высокопродуктивный бактериальный штамм-продуцент термостабильной ДНК-полимеразы Ткегтиз адиа1киз и разработав эффективные методы ее очистки. В настоящее время этот фермент находит широкое применение во многих лабораториях у нас в стране и за рубежом. Являясь членом Международного общества по исследованию тромбозов и гемостаза (18ТН), Л.И. Патрушев разработал универсальную систему ал-лель-специфической ПЦР, которая, в частности, позволяет диагностировать мутации, ассоциированные с тромбофилиями, и с ее помощью впервые осуществил анализ генетической структуры российской популяции в отношении распространенности данных генетических маркеров. В этом направлении на стыке генетики и медицины он продолжает активно работать и в настоящее время. То, что Л.И. Патрушев знает о генетических методах не понаслышке, придает его книге особую ценность, так как читатель может найти в ней много советов и рекомендаций (см., например, раздел о полимеразной цепной реакции в первой части книги), которые могут оказать практическую помощь при проведении его собственных исследований. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология