Питання для самоперевірки

1 . Які речовини називають полісахаридами?

2. Які полісахариди ви знаєте?

3. Які функції виконують полісахариди у живій клітині, зокрема, рослинній?

4. Що являє собою крохмаль?

5. Різновидності крохмалю: як вони утворюються, яка їх фізіологічна роль?

6. Якими властивостями володіє крохмаль?

7. У чому полягає різниця між амілозою та амілопектином?

8. Які ферменти приймають участь у гідролізі крохмалю, які при цьому

утворюються продукти?

9. Чим відрізняються α-амілаза та β-амілаза?

10. У чому різниця між ферментативним та кислотним гідролізом?

11. На чому заснований метод визначення вмісту крохмалю за Еверсом?

12. Що представляють собою декстрини? Яка їх фізіологічна роль?

13. Які сполуки відносяться до пектинових речовин? Де вони використовуються?

14. Що представляють собою слизі (гумі)? Як впливають вони на формування та властивості клейковини (наприклад, житньої)?

15. Що називають клітковиною? Який її склад?

16. Яка фізіологічна роль клітковини?

17. Чим відрізняється целюлоза від крохмалю?

18. Що таке геміцелюлоза та який її склад?

9. Застосування іммобілізованих ферментів і клітин в біотехнології

Більш широке використання ферментів до останнього часу стримувалося рядом причин, з яких найважливішими є:

• трудомісткість відділення ферментів від початкових компонентів і продуктів реакції після завершення процесу, в наслідок чого ферменти використовуються, як правило, одноразове;

• нестійкість ферментів при зберіганні, а також при різних впливах (головним чином теплових);

• трудомісткість очищення ферментів і отримання їх в достатньо активному вигляді.

Ефективність ферментативних процесів, використовуваних в самих різних галузях людської діяльності, вдалося збільшити з допомогою іммобілізації ферментів. Іммобілізація – це процес прикріплення ферментів до поверхні природних або синтетичних матеріалів, включення|приєднання| їх в полімерні матеріали, порожнисті волокна і мембранні капсули, поперечне хімічне зшивання. Іммобілізацію також можна характеризувати як фізичне розділення|поділ| каталізатора і розчинника, в ході якого молекули субстрату і продукту легко обмінюються між фазами.

Розділення|поділ| може бути досягнуте адсорбційним або ковалентним| зв’язуванням ферменту з нерозчинними носіями, або скріпленням|зв’язуванням| окремих молекул ферменту з|із| утворенням агрегатів. При іммобілізації| ферментів відбувається|походить| стабілізація каталітичної активності, оскільки|тому що| цей процес перешкоджає денатурації білків. Іммобілізований фермент, що має обмежену можливість|спроможність| для внутрішньоклітинних перебудов, швидше розчинного знаходить|находить| найкоротший шлях|дорогу| до функціонально активної конформації. Іммобілізовані ферменти набувають|придбавають|, окрім стабільності, окремі властивості, не характерні для їх вільного стану, наприклад, можливість|спроможність| функціонувати в неводному середовищі, ширші зони оптимуму температурі і рН|. Іммобілізовані ферменти просторово роз’єднані на носієві. Це означає утруднення міжмолекулярних взаємодій типа|типу| агрегації, які можуть викликати|спричиняти| інактивацію| ферменту. При цьому фермент з|із| розряду гомогенних каталізаторів переходить в розряд гетерогенних, тобто|цебто| знаходиться|перебуває| у фазі, не пов’язаній ні з початковим|вихідним| субстратом, ні з|із| утворюваним продуктом. Це дозволяє організовувати на базі іммобілізованих| ферментів різні ефективніші біотехнологічні процеси багаторазової періодичної, а також безперервної дії з використанням принципу взаємодії рухливої|жвавої| і нерухомої фаз.

Іммобілізовані ферменти виявляють кілька переваг над своїми розчинними аналогами:

- вони можуть бути відокремлені від продукту і використані повторно, що знижує вартість процесу;

- іммобілізовані ферменти часто виявляють підвищену стабільність і довгостроково зберігають активність;

- вони придатні для безперервних процесів, які, в свою чергу, полегшують контроль за якістю і знижують вартість праці;

- час реакції може бути зменшений за рахунок створення більш високого співвідношення ферментів і субстратів;

- можна створювати мультиферментні системи.

Однак застосування ферментів обмежено через їх низьку стабільності, здатність каталізувати лише одну єдину реакцію, високу вартість чистих препаратів. Крім того, для практичних цілей можуть використовуватися тільки ті ферменти, для яких не потрібно регенерації кофакторів. Тому в даний час поряд з іммобілізацією ферментів увагу дослідників все більше привертає іммобілізація клітин та органел. Жива клітина на відміну від ферменту являє собою готовий біотехнологічний реактор, в якому реалізуються не тільки процеси, що призводять до утворення кінцевого продукту, але і багато інших, які сприяють підтримці каталітичної ефективності системи на високому рівні (наприклад, регенерація кофакторів). Оскільки ферменти функціонують у нативному оточенні, їх денатурація в процесі роботи зводиться до мінімуму. Це розширює число застосовуваних ферментів і дозволяє здійснювати як процеси синтезу, так і процеси деградації.

Іммобілізовані клітини ідеально підходять для використання в реакторах з перемішуванням, через які пропускають субстрат. Перевагою таких реакторів є можливість їх багаторазового використання і отримання продукту, вільного від ферменту. Звичайно, використання іммобілізованих клітин не позбавлене недоліків. Наприклад, клітинна стінка або плазматична мембрана можуть перешкоджати проникненню субстрату до ферменту або дифузії продукту з клітки. Крім того, виникає необхідність підтримання цілісності клітин і утримання їх у тій фазі росту, в якій синтезуються необхідні ферменти. Нарешті, через велику кількість присутніх в клітині ферментів (що в ряді випадків розглядається як гідність) можливе протікання небажаних побічних реакцій.

Для іммобілізації клітин використовується безліч способів (сорбція інертними і іонообмінними носіями, ковалентное зв’язування з полімерним носієм, включення в гель) і носіїв різних типів (природні та синтетичні полімери та неорганічні речовини).