Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
В будущем открываются широкие возможности для конструирования новых ферментов. Одна из них — направленное изменение отдельных аминокислот путем изменения генов, которые кодируют ферменты. Мы все глубже познаем законы, по которым белки принимают специфическую трехмерную конфигурацию, поэтому не исключено появление в ближайшем будущем совершенно новых сконструированных ферментов. Это направление называется белковой инженерией. Кроме того, чем больше мы узнаем о том, как работают ферменты, тем более вероятно, что мы сможем сконструировать небелковые или частично небелковые катализаторы, которые гораздо стабильнее, чем обычные ферменты. Возможно, именно это направление окажется самым привлекательным для предпринимателей. Среди направлений, которые окупятся немедленно, — поріск природных ферментов, являющихся более совершенной альтернативой используемым в настоящее время. Все это требует огромных инвестиций в исследования и разработки.
Сейчас ферменты в производственном процессе используют многие фармацевтические компании, изготовители сыра, пива и вина, производители детергентов, текстиля, фруктовых соков и т. п. Уровень мировой продажи ферментов в настоящее время превышает 1 млрд. долларов в год. В таблице 12.6 приведены некоторые данные об использовании ферментов.
12.16.1. Источник ферментов
Микроорганизмы более предпочтительны в качестве источника ферментов по сравнению с
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
86 Глава 12
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 2
Микробиология и биотехнология
87
Таблица 12.6. Примеры промышленного использования ферментов
Приложение
Используемые ферменты
Применение
Биологические детергенты
Внеклеточные протеиназы, продуцируемые бактериями
Амилазы
Целлюлазы
Для предварительного замачивания или основной стирки; для удаления белковых пятен на одежде и остатков пищи при мытье посуды
Для удаления пятен крахмала с одежды; для удаления устойчивых остатков крахмала при мытье посуды
Смягчают хлопковые ткани и делают их более яркими
Пивоваренная промышленность
Ферменты, образующиеся в ячмене на стадии соложения
Гидролизуют крахмал до Сахаров и белки до аминокислот и пептидов, которые используются дрожжами для роста и образования спирта
Ферменты из микроогранизмов
Амилазы
Протеиназы
?-Глюканазы
Расщепляют полисахариды в солоде
Расщепляют белки в солоде; удаляют мутность при хранении пива на холоде
Расщепляют полисахариды в пиве и предотвращают появление мутности
Детское питание
Молочная промышленность
Кожевенная промышленность
Бумажная промышленность
Трипсин
Сычужный фермент из желудков телят
Протеиназы
Амилазы
Для предварительного расщепления продуктов детской пищи
Для коагуляции белка при изготовлении сыров
Удаляют шерсть со шкур; делают кожу более пластичной
Разрушают крахмал до более мелких молекул, которые имеют меньшую вязкость и используются для шлихтования (заполнения пространства между волокнами целлюлозы для придания гладкости) и грунтования бумаги
Фотографическое производство
Протеиназы
Растворяют желатин на поверхности пленки, создавая условия для восстановления серебра
С некоторыми модификациями из табл. 5.2 Biotecnology 2 изд., John Е. Smith, New Studies In Biology (1988), Edward Arnold, and Enzymes, their nature and role, Wiseman, Gould, Hutchinson Educational.
БОТАНИКА
растениями или животными по следующим причинам:
1) они имеют более высокие скорости роста;
2) их можно получить в больших количествах в ферментерах в контролируемых условиях, что экономически выгодно;
3) они осуществляют широкий спектр химических реакций;
4) их свойства можно легко улучшить с помощью методов генной инженерии или путем получения разнообразных мутантов;
5) у них очень простые потребности в питательных веществах;
6) они способны расти на очень дешевых субстратах, часто на отходах;
7) скорость продукции можно изменять в зависимости от потребностей;
8) они продуцируют множество внеклеточных ферментов, которые легко собирать и очищать.
12.16.2. Почему нужно выделять ферменты?
Поскольку ферменты обычно получают из микроорганизмов, может возникнуть вопрос, не проще ли использовать в ферментерах целые клетки, а не выделять предварительно ферменты. Если для получения продукта требуется более чем одна химическая реакция, и следовательно, более чем один фермент, то этот процесс аналогичен тому, что происходит в клетке. Тем не менее использование очищенных ферментов, а не целых микроорганизмов предпочтительнее по следующим причинам:
1) строительство и эксплуатация ферментеров для выращивания микроорганизмов — дорогостоящие процедуры;
2) ферментацию нужно проводить в стерильных условиях;
3) при аэрации и перемешивании целых клеток в ферментере потребляется много энергии;
4) в ферментерах продукты находятся в неочищенном виде;
ММА им. И.М. Сеченова
5) отходы из ферментеров нужно выбрасывать, что может привести к загрязнению окружающей среды.
