Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
инженерная энзимология.pptx
Скачиваний:
59
Добавлен:
15.06.2021
Размер:
652.7 Кб
Скачать

ИНЖЕНЕРНАЯ

ЭНЗИМОЛОГИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Инженерная энзимология - это раздел биотехнологии, к которому относятся методы получения, очистки, стабилизации и применения ферментов.

Задача: конструирование биотех катализатора на основе ферментов и разработка на их базе эффективных и экочистых биотех процессов

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ

Получение ферментов с помощью микроорганизмов более выгодно, чем из растительных и животных источников.

Продуценты ферментов: бактерии, дрожжи, грибы

Выбор продуцента необходимого ферменту связан с проверкой активности большого кол-ва культур. Природные культуры не синтезируют ферменты в изб кол-ве, тк процесс их синтеза находится под строгим генетическим контролем

ФЕРМЕНТЫ – специфические катализаторы белковой природы, вырабатываемые клетками и тканями организмов

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ

В ре-те изм условий ферментации генетич аппарата клеток мик-ми синтезируются индуцибильные и репрессибельные ферменты

К индуцибильным отн ферменты, имеющие коммерческую ценность

ИНДУКЦИЯ – универсальный процесс для каталитических путей

Для получения индуц фермент, процесс ведут в присутствии субстрата – индуктора. Пример: для получения аммилаз в пит среду вносят крахмал, для получения рибонуклеаз – РНК

Выход ферментов можно увеличить с помощью методов генной инженерии. Пример: с помощью плазмид или бактериофагов можно увеличить кол-во генов кодирующих

синтез целевых ферментов

ПОЛУЧЕНИЕ АМИЛАЗЫ (ПРИМЕР ИЗ ЛЕК)

Увелечение выхода: грибы (продуценты) хорошо растут на синтетичнской среде сахарозы и нитрата. Для увеличения выхода сахарозу надо заменить на крахмал и увлечить концентрацию N и C. После этого активность фермента вырастит в 3 раза. Добавление к этой смеси аминокислот повышает активность еще в 5-6 раз. Оптимизирую состав пит среды можно повысить активность амилазы в 500 раз.

Источники углерода и азота: разложившееся крахмальное сырьё, кукурузный экстракт.

Большое влияние на синтез фермента оказывает наличие солей Mn, Mg, Co, Fe, Zn и тд

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ

Способы

 

 

поверхностн

 

 

ый

 

 

производства

 

 

 

 

 

 

 

 

ферментов

 

глубинный

 

 

 

переодическ

ое

непрервыно

е

Глубинный способ

• 3-3 суток

• Непрерывная подача стерильного воздуха

• Стабильная рН и t среды строго в опр условиях

• Важный пример: процесс образования продуцента амилазы не совпадает по времени с макс продукцией ферментов. Условия образования фермента отл от усл для синтеза биомассы, поэтому возможно культивирование в 2х последовательных ферментерах. После завершения ферментации для предвращения инактивации ферментов культуральную жидкость охлаждают и направляют на обработку. В связи с термолабильностью ферментов её ведут при строгоконтролируемых и часто

СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ФЕРМЕНТОВ

ИММОБИЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ - перевод ферментов в нерастворимое состояние с частичным или полным сохранением их каталитических свойств.

В результате иммобилизации ферменты становятся более устойчивыми к агрессивным воздействиям и стабильными. После иммобилизации ферменты легко удаляются из реакционной смеси и могут быть использованы многократно.

Подходы

иммобилизации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавление

 

 

 

 

Химически

Иммобилизирую

стабилизирующе

го вещества в

модифицируют

т на носителе

среду с

 

 

 

 

фермнтом

СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ФЕРМЕНТОВ

ПРИМЕРЫ

СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ФЕРМЕНТОВ

Вещества повышающие стабильность: субстраты или их аналоги, органические растворители, соли.

Субстрат связывается с активным центром фермента. Фермент-субстратный комплекс, как правило, более устойчив, чем свободный фермент. Химическая модификация белков является достаточно важным инструментом стабилизации ферментов

ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ – препараты ферментов, молекулы которого связаны с носителем, сохраняя при этом полностью или частично свои свойства

МЕТОДЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ФЕРМЕНТОВ

физические

Основаны на:

Адсорбция фермента на носителе*

Инкапсулирование

Механическое

включение фермента в гелевые структуры

химические

Основаны на образовании ковалентных связей