УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

”ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ“

Факультет биотехнологический

Кафедра биохимии и биоинформатики

УПРАВЛЯЕМАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 5

на тему:

Практическое использование ферментов

и перспективы развития энзимологии

Подготовил					Децук Валерия Петровна
Студент 2 курса, гр.22БХ-1		(подпись) __________________2023

Проверил		Аль Меселмани Моханад Али
Доцент	(подпись) ___________________2023

ПИНСК 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Практическое использование ферментов 3

Глава 2. Перспективы развития энзимологии 6

Глава 1. Практическое использование ферментов

Ферменты в течение многих лет применяются в различных областях практической деятельности человека: в кожевенной, пищевой, текстильной, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в медицине, сельском хозяйстве, химическом синтезе. Эффективность действия ферментов многократно выше по сравнению с химическими катализаторами, однако их промышленное применение затруднено из-за неустойчивости при хранении и температурных воздействиях.

Ферменты можно эффективно использовать для коррекции различного рода метаболических нарушений в организме. Наибольший удельный вес приходится на следующие направления применения ферментов в качестве медикаментозных средств:

1. Заместительная терапия ряда наследственных заболеваний и функциональной недостаточности пищеварительных желез.

2. Тромболитическая терапия (парентеральное применение свободных и связанных форм ферментов для лизиса тромбов в кровеносных сосудах).

3. Терапия воспалительных процессов.

4. Лечение онкологических заболеваний.

5. Терапия вирусных заболеваний.

6. Использование ферментов в качестве локальных литических средств для расщепления и удаления из организма некротических масс и экссудатов.

7. Использование ферментов для улучшения биодоступности лекарственных препаратов (ускорения процессов их проникновения).

8. Специфическая модуляция активности ферментов, участвующих в патогенезе заболеваний, а также обеспечивающих детоксикацию ксенобиотиков.

Энзимотерапия – использование ферментов и метаболитов в качестве лечебных средств:

1. заместительная терапия ферментами используется при болезнях желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин, химотрипсин, амилаза, липаза);

2. для очистки ран и воздействия на избыточно разрастающуюся соединительную ткань применяют гиалуронидазу, трипсин, химотрипсин;

3. нашли применение регуляторы (активаторы и ингибиторы) ферментов.

Например, ингибиторы моноаминооксидазы используют при нервных и психических заболеваниях; тканевые ингибиторы протеиназ (трасилол, инипрол, контрикал др.) эффективны при лечении панкреатита, энфиземы легких, инфаркте миокарда.

Ферменты как аналитические реагенты широко применяются в практике лабораторных исследований при определении субстратов, нуклеотидов и пр. В настоящее время выпускается ряд наборов для определения глюкозы, этанола, молочной кислоты, АТФ и пр. Принцип: в исследуемом материале содержится неизвестное количество субстрата.

Чтобы определить его количество, вводят фермент, катализирующий превращение только этого субстрата, создают оптимальные условия реакции (рН, t и др.) и регистрируют скорость реакции (по образованию продукта или изменению кофермента). Затем определяют концентрацию искомого субстрата по скорости реакции, используя калибровочный график.

В сельском хозяйстве ферменты применяются для приготовления кормов, а также улучшения их усвоения животными. Значение биокатализа для сельского хозяйства исключительно велико. Так, процесс превращения не усвояемых растениями форм органических соединений почвы и удобрений (перегной, навоз, зелёные удобрения) в усвояемые идёт ферментативным путем. Ферменты играют большую роль при прорастании зерна.

Ферменты сохраняют свои свойства и вне организма, поэтому их успешно используют в различных производствах и в быту. Например, протеазы, расщепляющие белки, используют в пищевой промышленности: фермент папаин (из сока папайи) – в пивоварении на этапах процесса, регулирующего качество пены; в мясной промышленности – для умягчения мяса.

Фермент пепсин применяется при производстве «готовых» каш и как лекарственный препарат, способствующий пищеварению; трипсин – при производстве продуктов для детского питания; реннин (сычужный фермент из желудка телёнка) – в сыроделии.

Производство кисломолочных продуктов, например, простокваши, основано на химическом превращении лактозы (то есть молочного сахара) с помощью лактазы в молочную кислоту.

В современной пищевой промышленности ферменты применяются не только для ускорения реакций, но и для торможения некоторых процессов. Особенно актуальны ферменты в таких производствах, как изготовление кисломолочной продукции, хлебопечение, сыроделие и некоторые другие.

Каталаза широко применяется в пищевой и резиновой промышленности, а расщепляющие полисахариды целлюлазы и пектиназы – для осветления фруктовых соков. В пищевых технологиях используют в основном ферменты, присутствующие в пищевом сырье, которые поступают в организм человека при потреблении свежих фруктов и овощей, орехов, молока, сброженных и консервированных продуктов. В пищевых продуктах ферментов содержится мало – миллиграммы на килограмм продукта. При кулинарной и технологической обработке пищевых продуктов ферменты, как правило, инактивируются.

Новой, быстро развивающейся и важной областью использования ферментов является их применение для получения высокоэффективных моющих средств. Например, в стиральных порошках содержатся добавки амилазы, которая расщепляет крахмал, протеазы, расщепляющие белки или белковые загрязнения, и липазы, очищающие ткани от жира и масла. Как правило, в состав стирального порошка входит комбинация этих ферментов, то есть ферментные препараты усиливают действие друг друга.

Глава 2. Перспективы развития энзимологии

Энзимология – это наука, изучающая ферменты и их каталитическое действие в биологических процессах. Перспективы развития энзимологии связаны с различными направлениями, включая:

Улучшение диагностики и лечения заболеваний: Энзимы играют ключевую роль в биохимических процессах, происходящих в организме. Изучение их функций и нарушений может помочь в разработке новых методов диагностики и лечения различных заболеваний, таких как онкологические, сердечно-сосудистые и метаболические.

Создание новых лекарственных средств: Использование ферментов в качестве терапевтических агентов может иметь большой потенциал для лечения широкого спектра заболеваний. Разработка новых методов, которые позволяют управлять активностью ферментов, может привести к созданию инновационных лекарственных средств.

Разработка новых пищевых добавок и продуктов питания: Энзимология может способствовать созданию более здоровых и питательных продуктов для людей и животных. Например, изучение ферментов, участвующих в усвоении питательных веществ, позволит создавать продукты, которые будут легче усваиваться организмом.

Биотехнология и промышленное использование ферментов: Ферменты играют важную роль в различных промышленных процессах, таких как производство текстиля, бумаги, кожи и продуктов питания. Дальнейшее развитие энзимологии может привести к разработке новых высокопроизводительных ферментов и оптимизации существующих процессов.

Исследование механизмов старения и долголетия: Энзимы участвуют в процессе старения организма, поэтому изучение их роли и взаимодействия может помочь ученым понять механизмы старения и разработать методы продления жизни.

Экологическая энзимология: Исследование ферментов микроорганизмов, которые играют ключевую роль в разложении органических веществ в окружающей среде, может помочь улучшить методы очистки и защиты окружающей среды от загрязнений.

Криоэнзимология: Изучение действия ферментов при низких температурах и разработка методов криоконсервации клеток и тканей может открыть новые возможности в области трансплантологии и регенеративной медицины.

Иммуноэнзимохимия: Изучение взаимодействия ферментов с антителами может привести к новым методам диагностики и лечения аутоиммунных и инфекционных заболеваний.

Молекулярная энзимология и структура ферментов: Развитие методов кристаллографии, ядерного магнитного резонанса и других методов исследования структуры ферментов может привести к открытию новых механизмов действия ферментов и разработке новых терапевтических средств.

В целом, перспективы развития энзимологии многочисленны и разнообразны. Эта наука имеет огромный потенциал для улучшения качества жизни людей, создания новых продуктов и развития биотехнологической промышленности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аль Меселмани, М.А. Энзимология : специальность 1-31 01 02– «Биохимия» [Электронный ресурс] : электронный учебно-методический комплекс / М.А. Аль Меселмани; УО "Полесский государственный университет". – Пинск : ПолесГУ, 2022. – 119 с.

2. Березов, Т. Т. Биологическая химия : учебник / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Медицина, 2012 - 704 с. ISBN 978-5-2251-00131

3. Основные понятия биохимии. Ферменты:учебное пособие для иностранных студентов /А. И. Суслова, В. И. Бахтаирова; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра химии и биохимии. – Иркутск: ИГМУ, 2014 –41с.