Ферменттер биологиясы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Ғылым және Білім министрлігі

Семей қаласындағы Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Тақырыбы: « Ферменттер биологиясы »

Орындаған: Қабиева Т. Т.

Тексерген: Кабденова А. Т.

Семей қ. 2015 ж

Жоспар

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

Ферменттердің қасиеттері.
Ферменттерді бөліп алу және тазарту.
Ферменттердің өздеріне тән ерекшелігі.
Ферменттердің қолданылуы

ІІІ. Қорытынды

IV. Пайдаланған әдебиеттер

Кіріспе

Ферменттер немесе энзимдер - тірі жасушалардың барлық әрекеттеріне қатысатын, органикалық заттарды өзтеріске ұшырататын, зат алмасу процесін реттейтін биологиялық катализаторлар, айырықша белоктар. Ферменттердің қатысуының нәтижесінде химиялық реакциялардың жүруіне қажет қуат шығыны азаяды.
Тірі организмде жүретін барлық процестер ферменттердің қатысуымен атқарылады. Олардың әсерімен қорек құрамындан күрделі заттар қарапайым қосылыстарға ыдырап, соңынан олардан осы организмге тән макромолекулалар түзіледі.

Ферменттерге өте зор талғамдылық қасиет тән. Әр фермент тек белгілі бір затқа, белгілі бір байланыс түріне әсер етеді. Мысалы, мальтоза қантын ыдырататын мальтаза ферменті басқа қанттарға эсер етпейді.

Ферменттер әрекетінің негізіңде үш түрлі әсер жатады 1) жинақтау (концентрациялау әсері; 2) бағдарлау (ориентациялау) әсері; 3) көп бағытты катализ.

Ферменттердің қасиеттері.

Ферменттер өз әсерін өте аз мөлшерде катализаторға ұқсас жүргізеді. Фермент өзінің әсер етуші заты- субстратпен (S) ферменттік реакция жүргенде фермент- субстраттық кешен (аралық зат) түзеді. Бұл кешеннің қызметі өте күрделі, ол субстрат пен фермент молекулалары конформациясы мен энергиясын және химиялық байланыстарын өзгертеді. Реакция өткен соң фермент- субстраттық кешен жаңа қалыпқа ауысып, фермент- реакция өнімі кешеніне айналады. Содан кейін ол фермент және реакция өніміне (Р) жекеленіп бөлінеді: S+E S $\bullet$ E EP E+P. Ферменттердің катализдік ерекшеліктеріне келесі қасиеттері жатқызылады: а) фермент өздігінен жаңа реакция жүргізбейді. Ол тек термодинамикалық мүмкін реакцияны ғана жүргізеді. Реакция барасында активтендіру энергиясы төмендейді. Реакцияның үлкен кедергі энергиясын сатылап бөліп, төмендету және активтендіру энергиясын жоғарлату арқылы реакция жылдамдығын жоғарлатады. б) Фермент басталған реакцияның бағытын өз бетінше өзгерте алмайды. Ол бір ғана реакция өнімі түзілуі бағытында жұмыс істейді. Мысалы, глюкокиназа глюкозадан тек глюкоза- 6-фосфат түзілуін жүргізеді. в) Фермент қатысатын реакция қайтымды болса, ол реакцияны екі бағытта да жүргізе алады. Мысалы, көмірсулардың гликолиздік ыдырауына қатысатын фосфогексо-изомераза, альдолаза, фосфоглицерат- киназа, фосфоглицератлидаза және т. б.

Ферменттерді бөліп алу және тазарту.

Ферменттер адамның, жануарлардың, өсімдіктердің ұлпаларында және микроорганизмдерде синтезделіп жасалады. Ферментті бөліп алу үшін, ол көп кездесетін материалды (шикізатты) таңдап алу керек. Егер фермент алынатын материал жануар ұлпасы болса, онда ол ұлпаны басқа бөліктерден бөліп ажыратады және қанын жуып тазартады. Таңдап алынған материалдағы ферменттер бұзылып кетпеу үшін, оны төменгі температурада (2-8°С) ұнтақтайды. Осылайша ұнтақталған біртектес массаны центрифугаға салып өңдейді. Осы кезде фермент оның сұйық бөлігіне ( центрифугаға) өтеді де, шөгіндіні тастайды.

Ферменттер белоктық заттар болғандықтан, оларды алу үшін белокты бөліп шығаратын әдісті қолданады. Белокты шөктіріп тұнбаға түсірудің бірінші кезеңінде центрифугатқа аммоний сульфатын немесе органикалық еріткіштерді (этил спиртін немесе ацетонды) қосады. Бұл кезде ферменттермен қоса бүкіл белоктар дерлік тұнбаға түсіріледі. Бұдан кейін ферменттерді ептілікпен бөліп алу үшін ион алмасу хроматография әдісін қолданады. Әсіресе әр түрлі смолалар, олардың ішінде ерімейтін ДЭАЭ- целлюлоза кең түрде қолданылады.

Полиакриламидті, крахмалды немесеагарлы гельде жүргізілетін электрофорез әдісімен де ферменттерді бөліп алуға болады.

Осыдан кейін бөліп алынған фермент препаратының біртекті тазалығын тексереді. Ферменттің тазалық дәрежесі оның меншікті активтілігімен бағаланады, бұл кезде ферменттің активтілігін 1 мг белокқа шағып есептейді. Әдетте ферментті тазарту жұмысын, осы істің келесі кезеңінде олардың меншікті активтілігін одан әрі артпайтындай деңгейге дейін немесе электрофорездеу, гель-сүзу, ионалмасу хроматография не ультрацентрифугалау кезінде тек бір ғана белок компоненті бөлінгенге дейін жүргізе береді.

Ферменттердің өздеріне тән ерекшелігі.

Ферменттің реакцияны тездету қасиеті мынада: фермент тек өзінің ғана субстратын байланыстырады және сол субстратты катализдейді.

Ферменттін, субстратын танып білуі, оны таңдап алып, байланыстыруы және ары қарай реакция катализін жүргізуі ферменттің өзіне тән ерекшелігі деп аталады.

Әр фермент тек белгілі субстратқа ғана әсер стеді, кейде ұқсас құрылымы бар субстраттар тобына да әсер етеді және молекуладағы белгілі бір химиялық байланыстарды ғана ажыратып бөледі. Мысалы, амилаза ферменті тек қаиа крахмалды гидролиздейді, оны мальтозаға айналдырады, ал басқа қанттарға ол әсер етпейді. Пепсин ферменті тек пептидтік байланыстарды ға-на үзеді, ол басқа химиялық байланыстарға әсер етпейді.

Әр фермент төменде аталған реакциялардың біреуін ғана ка-тализдейді: гидролиз, сутексіздендіру (дегидрлеу), химиялық топтарды ауыстырып алмастыру, жаңа химиялық байланыстар түзу, т. с. с.

Ферменттердің қолданылуы

Өндірісте көбінесе гидролазалар (синтетикалық жуғыш заттар өндірісіндегі детергенттер) және глюкозидазалар (кондитерлік өнімдер, жеміс және көкөніс шырындарын шығаруөндірісінде) қолданылады. Сондай-ақ ферменттер тағамдық, целлюлоза-қағаз, медициналық және басқа салаларда кең қолданады.

Тағам өндірісінде шығарылатын ферменттер көлемінің жартысы глюкоамилазалар және глюкоизомеразалар. Олар крахмалды ыдрататын катализдеушілер, ал крахмеал спирт өндірісіндегі негізгі субстрат болып, глюкозо-фруктозалық сиропты алу үшін пайдаланады.

Крахмат 2 полмерлерден құралады: амилоза - сызықты полисахрид және амилопектин - полимердің тармақталаған молекуласы. Α-амилаза крахмалды олгигосахаридтерге, декстиндерге дейін ыдыратады. Крахмалдық ерітінді «ериді». Одан кейін глюкоамилаза декстиндерді моносахаридтерге, глюкозаға дейін ыдыратыа, пуллуназа амилопектинді дисахаридтерге дейін белсенді катаболиздейді.

Бактериальды термостабиьлді α-амилазамен 80-110ºС 2-4 сағатта крахмал ериді. Одан кейін декстриндерді 60°-қа дейін салқындатады және моносахаридтерге дейін 24-48 сағст бойы ыдыратады.

Ауылшарушылықта ферменттерді жем қоспалары ретінде амилосубтилин, протосубтилин, глюкамоварин, амилоризин; целлюлоза-қағаз өндірісінде - целлюлозалар қолданыоалды.

Амилазаларды астық және картоп крахмалды қанттау үшін, спирт және сыра өндірісінде, нан пісіруде қолданады.

Пектолитикалық ферменттерді қолдану өңделетін шикізат бірлігінен шырынның шығуын 5-25% көтеруге көмектеседі. Бұл шырынның және шарптң мөлдірленінде, зығырды өңдегенде өте жоғары экономикалық эффект береді. Фермент жабысқақ пектинді заттарды гидролиздеу нәтижесінде зығыр талшықтары шоқтарын босатып алуға жол ашады.

Целлюлозаның гидролизі кезінде глюкоза бөлінеді, кейінгісін тағамдық гидролизі кезінде глюкоза бөлінеді, кейігісін тағамдақ және жемдік ақуызды препараттар өндірісінде, биоэтанолды алуда қолданады.

Медицинада ферменттер емдеу мақсатыиен қолданады:

- α-амилазалар. Фестал препараты құрамында бар - асқазан-ішек-қарын ауруларын емдеуде қолданылады;

- протеазалар - іріңденген жараларды емдеуде.

- стрептокиназа - фибринолитикалық фермент, тромбоздар емдеуіне қолайлы.

- лизоцим - әр түрлі қабыну үрдістерінде және т. б.

Протеолитикалық ферменттер етті, ет өнімдерінің, балықты жұмсарту үшін (тендеризация) қолданады. Бұл жартылай өнімдердіөңдеуді жеңілдетеді, жылдамдатады және олардың сапасын көтереді. Сілтілі протеазалар синтетикалық жуғыш заттардың қрамында, шашты алу және теріні жұмсарту, қылды бөлу мақсатында тері илеу өндірісінде қолдау тапты.

Лактатты ыдыратушы β-галактозидаза препараттары құрамында лактоза бар сүт қалдықтарынан өңдегенде сүт өндірісінде қолданылады. Лактоза өте маңызды көмірсу, бірақ бұл қант нашар еритін, тәтті емес, ашатқалармен ашымайтын, көбінесе оның галактозаға және глюкозаға дейін ыдыратуын жүзеге асырмақ, онда бұл қоспа тәттә дәмге ие болып, суда жақсы еріп, глюкоза жануарлармен де, микроорганизмдермен де сіңеді.

Лактозасы жоқ сүт лактаза тапшылығымен ауыратын тұрғындар үшін қажет.

Иммонибилизацияланған ферменттер

Табиғи ортада, клетка ішінде, ферменттер мембрана құрылымдарының бетінде орналасып, белгілі дәрежеде иммобилизацияланған, нақты клетка ішілік компартментте оранласқан.

Биотехнологиялық өндірісте иммобилизацияланған ферменттердің қолданылуы экономикалық жағынан тиімді, технологиялық үрдіс жеңілдетеді, себебі, дақылдық сұйықтықтан ақырғы өнімді бөліп алу жеңіл өтеді.

Иммобилизацияның мәні биологиялық активті түрде ферментті ерімейтін ұстағышқа қосу (полисахаридтер - целлюлоза, хитин, декстран, агароза; Ақуыздар - коллеган, кератин; Синтетикалық қосылыстар - стирол және дивинилбензол сополимері; Бейорганикалық заттар - силикагель, балшық, табиғи минералдар) .

Иммобилизация әдәсі ұстағыштар бойынша да әртүрлі: гельдер, жартылай өткізгіш мембраналар, суда ерімейтін иониттер, микоркапсулалар, қуыс талшықтар, фермент млекулаларының бір-бірімен тігу және т. б. болады.

Иммобилизацияның артықшылығы ферменттің тұрақты түрін және биологиялық активтігін ұзақ уақыт сақтауында. Фиксиация кезінде ферменттің активтігі төмендеуі мүмкін, бірақ бұл оның бос ференттерге қарағанда, қайталанып, бірнеше рет қолданумен компенсацияланады. Диффузиялық шектеулер бар, яғни субстрат ұатағышқа бекіген ферментке дейін «жетуі» керек.

Иммобилизацияланған ферменттер технологиясын пайдаланып бипродукцияны алу өндірісі жолға қойылған:

- глюкоза-фруктозалық сироптар;

- рацематтарды ажырату және L-амин қышқылдарды алу.

- фумар қышқылынан L-аспарган қышқылының синтезі;

- фумар қышқылынан L-алма қышқылының синтезі;

- диеталық лактозасы жоқ сүтті алу;

- сүт сары суынан қантты алу (сүт сары суында шамамен глюкозадан және галактозадан тұратын 5% лактоза бар) ;

- пенициллианнен 6-аминопенициллин қышқылдың бөлінуі және модификациялануы.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.