Энзимология инженерная

Новые возможности открылись перед прикладной энзимологией в связи с созданием иммобилизованных ферментов. Термин иммобилизованные ферменты был впервые применен в 1971 г. на первой конференции по инженерной энзимологии в США и в настоящее время получил повсеместное распространение. Иммобилизация означает взаимодействие ферментов или их активных фрагментов с растворимыми или нерастворимыми носителями, в результате чего происходит ограничение движения ферментов в пространстве. Иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ при использовании их в практических целях. Основными из них являются [c.84]

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]

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

Метод моделирования и получения искусственных мембран основан на получении и исследовании моно- и бимолекулярных липидных слоев, везикул, липосом и протеолипосом. Сущ ествует два основных типа искусственных мембран классические плоские и сферические мембраны различного размера. Для получения искусственных мембран используют различные фосфатиды, нейтральные глицериды, смеси липидов биологического происхождения, добавляя к ним холестерин, а-токоферол и другие минорные добавки. Потенциальная ценность искусственных мембран для исследований зависит от возможности включения в них природных белков, в особенности тех, которые обладают транспортными свойствами. Липосомы, со-стоящ ие из белков и липидов, стали получать в 60-е гг. термин протеолипосомы был введен В. П. Скулачевым. В настоящее время разработан целый ряд методов приготовления различных типов липосом и протеолипосом, а также их стандартизации по размерам, структуре, гомогенности, стабильности и другим характеристикам. Липосомы используют для доставки в клетку лекарственных и химических соединений, стабилизации ферментов в инженерной энзимологии, введения в клеточные мембраны молекул зондов, модифицирующих и моделирующих их поверхность. Большой интерес для генной инженерии и медицины представляют работы по введению в клетки при помощи липосом нуклеиновых кислот и вирусов. В липосомы включают митохондриальные компоненты и изучают на таких модельных системах процессы генерации энергии в клетках. Ультра-тонкие искусственные мембранные структуры — полислои Лен-гмюра—Бложе (ПЛБ) — применяют для получения био- и иммуносенсоров. Создаются ПЛБ с иммобилизованными ферментами и компонентами иммунологических систем. При использовании смешанных липид-белковых пленок ПЛБ получают информацию о функционировании белков и о липид-белковых взаимодействиях в мембране. Результаты изучения физических характеристик, проводимости, проницаемости и других свойств искусственных липидных мембран имеют большое зна- [c.216]

Важным этапом развития инженерной энзимологии стала разработка способов получения и использования иммобилизованных ферментов. [c.85]

Развитие прикладной энзимологии долгое время сдерживалось дороговизной чистых ферментных препаратов, неустойчивостью их при хранении и невозможностью многократного использования. Принципиально новые перспективы открылись перед прикладной энзимологией в 60-е годы XX в. в результате появления на стыке химии и биологии новой отрасли — инженерной энзимологии. Ее задачи заключаются в развитии прогрессивных методов вьщеления ферментов, их стабилизации и иммобилизации конструировании катализаторов с нужными свойствами и разработке научных основ их применения. [c.84]

Выяснение природы и физико-химических механизмов ферментативного катализа обеспечило возникновение химической и инженерной энзимологии. Исследования последнего десятилетия, ак- [c.199]

ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ, ЕЕ ЗАДАЧИ [c.84]

Полезное применение нашла такая техника и в промышленности она получила название инженерная энзимология или ферментная технология. Ферментную технологию назвали решением для еще не найденных проблем [122]. В действительнооти этот метод еще должен оправдать многие из тех ожиданий, которые ее сторонники считают уже осуществленными. Тем не менее надо знать р ее возможностях и подготовиться к применению этой технологии завтрашнего дня. [c.259]

В настоящее время перед биологической наукой поставлена задача — обеспечить преимущественное развитие научных исследований по следующим основным направлениям разработка методов генетической и клеточной инженерии, создание на их основе новых процессов для биотехнологических производств с целью получения принципиально новых пород животных, форм растений с ценными признаками разработка новых методов и средств диагностики, лечения и профилактики наследственных заболеваний разработка научных основ инженерной энзимологии разработка и внедрение новых биокатализаторов (в том числе иммобилизованных) и оптимизация с их помощью биотехнологических процессов получения химических и пищевых продуктов исследования структуры и функции биомолекул клетки изучение молекулярных и клеточных основ иммунологии, а также генетики микроорганизмов и вирусов, вызывающих заболевания человека и животных, создание методов и средств диагностики, лечения и профилактики этих заболеваний исследования молекулярно-биологиче-ских механизмов канцерогенеза, природы онкогенов и онкобелков, их роли в малигнизации клеток и создание на этой основе методов диагностики и лечения опухолевых заболеваний человека исследования проблем биоэнергетики, питания, психики и молекулярных основ памяти и деятельности мозга. Таким образом, можно наметить следующие главные направления развития исследований в области биологической химии на ближайшую и отдаленную перспективу, так называемые горизонты биохимии [c.18]

В 1971 г. на первой конференции по инженерной энзимологии был узаконен термин иммобилизованные ферменты . Однако в понятие иммобилизация в настоящее время вкладывают более широкий смысл, чем связывание на нерастворимом носителе, а именно — полное или частичное ограничение свободы движения белковых молекул. [c.85]

Ряс. 138. Биореакторы I—V типов, используемых в инженерной энзимологии I [c.465]

Ферменты давно являются объектами биотехнологии - их индустрия зародилась в начале XX в, и объемы ферментного производства продолжают нарастать, а что касается публикаций о биокатализаторах, то в мире появляется более 10 ООО статей ежегодно Ферменты присущи любой живой клетке и, в небольшом ассортименте - организованным частицам (вирусами) Наука, изучающая ферменты, называется энзимологией, а инженерная энзимология [c.47]

Чтобы выйти на уровень инженерной энзимологии, необходимо решать многие основополагающие проблемы и задачи, к которым можно отнести [c.47]

Многие проблемы технологии синтеза органических соединений, пищевой и медицинской промьппленности, мониторинга человека и окружающей среды, защиты окружающей среды, энергетики не могут бьггь решены без использования методов современной инженерной энзимологии. [c.85]

Иммобилизованные ферменты — это основа "инженерной энзимологии" — самостоятельной ветви биотехнологии, впервые оформившейся в 1971 г. Иммобилизация фермента — "это любое ограничений свободы движения белковых молекул (или их фрагментов ) в пространстве" (И. В. Березин, 1987). [c.464]

В последние годы ферменты микробного происхождения все больше включаются в сферу медицинской промышленности в качестве технологических биокатализаторов — иммобилизованных ферментов. С помощью этих биокатализаторов становится возможным получать биологически активные вещества, которые невозможно или очень сложно получить в жестких условиях химического синтеза. С момента создания первого в мировой практике процесса инженерной энзимологии [42] иониты в качестве носителей для иммобилизации привлекают внимание исследователей. Связано это не только с тем, что имеется набор носителей известной структуры с хорошими технологическими свойствами, но также и с тем, что в ряде случаев для иммобилизации предпочтительным является использование заряженных носителей. [c.240]

Благодаря высокой активности и специфичности Ф. к. находит применение в пром-сти. Широко примен. протеолитические ферменты, липазы, глюкозооксидаза, каталаза и др. Новые успехи в пром. применении Ф. к. связаны с получ. т. н. иммобилизов. ферментов, искусственно связанных с нерастворимыми в воде носителями и длительно сохраняющих (полностью или частично) каталитич. св-ва. Иммобилизов. ферменты фактически являются гетерог. биокатализаторами, к-рые м. б. использованы в колонках или проточных аппаратах, что позволяет перевести мн. хим. процессы на непрерывный режим. Получение иммобилизов. ферментов и их примен. для технол. целей входит в круг проблем, решаемых инженерной энзимологией. [c.617]

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]

К настоящему времени в мировой и советской научной литературе имеются десятки обзоров, сборников и монографий, посвященных получению, свойствам и использованию иммобилизованных ферментов. Однако, как правило, эти издания рассчитаны на узкий круг специалистов, имеющих соответствующее образование в области физической химии ферментов или инженерной энзимологии. Учебных пособий для более широкой аудитории в отечественной литературе нет. [c.5]

Значение инженерной энзимологии, как и вообще биотехнологии, возрастет в будущем. По подсчетам специалистов, продукция всех биотехнологических процессов в химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, полученная в течение одного года в мире, будет исчисляться десятками миллиардов долларов к 2000 г. В нашей стране уже к 2000 г. будет налажено получение методами генной инженерии Ь-треонина и витамина В,. Уже к 1998 г. предполагается производство ряда ферментов, антибиотиков, О -, 3-, у-интерферонов проходят клинические испытания препараты инсулина и гормона роста. Гибридомной техникой в стране налажен выпуск реактивов для иммуно-ферментных методов определения многих химических компонентов в биологических жидкостях. [c.165]

Таким образом, рассмотрение основных типов носителей свидетельствует о широких возможностях, предоставляемых химией инженерной энзимологии. Наиболее полный перечень неорганических и органических носителей для иммобилизации, вырабатываемых промышленностью многих стран мира, приведен в справочнике А. А. Лурье Хроматографические материалы (1978). [c.44]

В учебнике нашли отражение современные представления о структуре и функциях молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. Разделы по химии биополимеров, как и ферментов, витаминов и гормонов, объединены по просьбе большинства рецензентов в первой части учебника. В главах, посвященных витаминам, гормонам и ферментам, представлены новые сведения о биологической роли и механизме действия этих соединений. Опущены данные о первичной структуре ряда пептидных и белковых гормонов, зато приведены новейшие результаты по биогенезу простаглан-динов и родственных соединений простациклинов, тромбоксанов и лейко-триенов. В главе Ферменты подробно рассмотрены проблемы медицинской энзимологии, включая некоторые вопросы инженерной энзимологии. [c.11]

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СЙНТЕЗ, пром. способ получения хим. соед. и продуктов (напр., дрожжей кормовых), осуществляемый благодаря жизнеде-чтельности микробных клеток. Иногда к М.с. относят также пром. процессы, основанные на использовании иммобилизованных клеток (см. Инженерная энзимология). [c.82]

В большинстве случаев биотехнологические процессы рассчитаны на использование живых клеток и тканей различного происхождения, и даже в инженерной энзимологии применение молеклул ферментов сопряжено с рядом ограничений, присущих [c.288]

Иммобилизованные клетки микроорганизмов применяют для биотрансформации органических соединений, разделения рацемических смесей, гидролиза ряда сложных эфиров, инверсии сахарозы, восстановления и гидроксилирования стероидов. Иммобилизованные хроматофорь используют в лабораторных установках для синтеза АТФ, а пурпурные мембраны — для создания искусственных фотоэлектрических преобразователей — аналогов солнечных батарей. Разрабатывается реактор на основе иммобилизованных клеток дрожжей для получения этанола из мелассы, в котором дрожжи сохраняли бы способность к спиртовому брожению в течение 1800 ч. Из более чем 2000 известных в настоящее время ферментов иммобилизована и используется для целей инженерной энзимологии примерно десятая часть (преимущественно оксидоредуктазы, гидролазы и трансферазы). [c.93]

Существующие ветви биотехнологических субдисциплин (иммунобиотехнология, инженерная энзимология), применительно к конкретным производствам, рассмотрены в соответствующих главах второй части учебника. Например, генно-инженерные противовирусные вакцины включены в главу "Микробная биотехнология", тогда как вирусные вакцины, получаемые на культивируемых клетках и тканях животных организмов, приведены в главе "Зоо-биотехнология". Биохимические процессы на основе инженерной энзимологии рассмотрены на примерах ферментов преимущественно микробного происхождения, поэтому и этот раздел включен в главу 9. [c.374]

Клесов A A, Рабинович M Л Ферментативный гидролиз целлюлозы // Инженерная энзимология и биоорганический катализ / Ред В Л Кре-тович, И В Березин Итоги науки и техники Сер Биол химия М, 1978 Т 12 С 39-91 [c.32]

В течение последних 10 — 15 лет текущего столетия происходило бурное развитие биотехнологии, определились сферы приоритетного внедрения конкретных результатов биотехнологических разработок, и, как следствие, появились такие названия, как медицинская биотехнология, иммунобиотехнология (от лат immunus — невосприимчивый), биогеотехнология (от греч geo — земля), инженерная энзимология (от греч еп — в, zyme — закваска) Одни из них прочно входят в лексикон специалистов, например, иммунобиотехнология, инженерная энзимология, другие названия приживаются плохо или с трудом (медицинская биотехнология, биогеотехнология) К медицинской биотехнологии относили те производственные процессы, которые завершались созданием с помощью биообъектов средств или веществ медицинского назначения (прежде всего профилактического или лечебного [c.18]

Инженерная энзимология — это отрасль биотехнологии, базирующаяся на использовании каталитических функций ферментов (или ферментных систем) в изолированном состоянии или в составе живых клеток для получения соответствующих целевых продуктов Биообъект здесь — фермент (или комплекс ферментов) На практике обычно используют иммобилизованные ферменты (реже — иммобилизованные клетки), благодаря чему стабилизируется и пролонгируется их ферментативная -активность Иногда инженерную энзимологию отождествляют с биотехнологией Б этом содержится большая доля истины, так как все реакции в клетках катализируются ферментами Однако слово "инженерная" привносит свою специфику, заключающуюся в акценте на создание конструкции (от франц engin — машина), в данном случае — на конструирование биокатализаторов с заданными свойствами с последующим использованием в биотехнологическом процессе [c.20]

Микробиотехнология, или микробная биотехнология базируется на интегрированном использовании микробиологии, биохимии и инженерных наук. с целью реализации потенциальных способностей микроорганизмов в технике и промышленном производстве. По сути своей микробиотехнология тождественна промышленной (технической) микробиологии. Ее объектами являются микробы-вирусы (включая вироиды и фаги), бактерии, грибы, лишайники, протозоа (см. главу 2). В ряде случаев биообъектами являются первичные метаболиты микробного происхождения — ферменты, каталитическая активность которых лежит в основе инженерной энзимологии. [c.374]

В последние 10—15 лет на стыке ряда химических и биологических дисциплин сформировалось новое научно-инженерное направление — химическая энзимология. Стремительное развитие химической энзимологии обусловлено созданием нового типа гетерогенных биоорганических катализаторов — иммобилизованных ферментов. Целесообразность исследований в этом направлении и важность внедрения иммобилизованных ферментов в практику подчеркнуты постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР О дальнейшем развитии физико-химической биологии и биотехнологии и использорании их достижений в медицине, сельском хозяйстве и промышленности (1981), а также в последующих постановлениях. [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология