Реферат: Понятие и биологическая роль ферментов
Биомиметика - область химии, которая
моделирует процессы, происходящие в живой природе. Открытия в области
биомиметических систем готовят революционный переворот в области синтеза новых
материалов. Различают:
·
биологическую,
изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
·
теоретическую,
строящей математические модели этих процессов;
·
техническую,
применяющую модели теоретической биомиметики для решения инженерных
задач.
В Институте проблем химической физики
РАН в Черноголовке уже найдены биомиметические подходы к ферментативной
фиксации азота, анаэробного окислениюя алканов (метана в метанол) и
фотоокислению воды с получением кислорода (именно это делают растения в
процессе фотосинтеза).
Лакокрасочное изделие Lotosan
выпускаемое в Германии отличается высокой стойкостью к загрязнениям. Идея была
почерпнута у цветков лотоса, растущих в болотистых районах, и, несмотря на это,
сохраняющих свою белизну. Оказалось – дело в микроскопических шипах,
покрывающих поверхность цветка. Они не дают частицам задерживаться на лепестках
и позволяют дождевой воде легко их смывать. В настоящее время разработчики
бьются над создания легких, эластичных и прочных (в 5 раз прочнее
стали) материалов на основе паутины. Идеология биомиметики прочно заняла свое
место в различных дисциплинах - инженерном деле, химической технологии,
нанотехнологии и многих других. Учёные попытаются найти химические аналоги
ферментов и на их основе создать новые промышленные процессы. И это процесс со
временем будет только набирать силу.
Заключение
В
данной работе рассмотрено одно из биологически активных веществ, а именно -
ферменты. Ферменты являются биологическим катализатором белковой природы, ускоряющим
химические реакции в живых организмов и вне их. Ферменты обладают уникальными
свойствами, которые отличают их от обычных органических катализаторов. Это,
прежде всего, необычно высокая каталитическая активность. Другое важнейшее
свойство ферментов - это избирательность их действия.
Важным
свойством ферментов, которое необходимо учитывать при их практическом
пользовании, является стабильность, т.е. их способность сохранять
каталитическую активность.
Благодаря
высокой специфичности ферментов в организме не воцаряется хаос: каждый фермент
выполняет строго отведённые ему функции, не влияя на течение многих десятков и
сотен других реакций, происходящих в его окружении. Роль ферментов в жизнедеятельности
организмов велика.
Будущее ферментов очень интересно.
Технология обнаружения и производства новых ферментов развивается с большой
скоростью. Прежде применение и производство ферментов развивалось большей
частью за счет попыток и ошибок. Так как детали, влияющие на химию и действие
ферментов, были известны плохо, то в препаратах использовались смеси наиболее
универсальных ферментов. Благодаря новым исследованиям при производстве
сбываемой продукции возможно использование более специфичных ферментов.
Сегодня развивающиеся
технологии с каждым днем раскрывают все новые чудеса сотворения жизни, и
"биомиметика" как наука избирает примерами превосходные системы в
организмах живых существ, создавая по их образу и подобию изобретения для
пользы и блага людей.
Учёные попытаются найти химические аналоги ферментов и на их основе создать
новые промышленные процессы.
Список литературы
1. http://www.krugosvet.ru/articles/03/1000310/1000310a1.htm
2. Габриелян О.С, Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю, Теренин В.И.
Учебник химия 10 класс. - М., 2005.
3. Нечаев А.П., Кочеткова А.А, Зайцев А.Н. Пищевые добавки.-
М., 2001.
4. Биохимия растительного сырья/ Под ред. Щербакова В.Г. М.,
1999.
5. http://www.gazeta.ru/science/2007/10/15_a_2241957.shtml?incut2
6. http://www.cleandex.ru/articles/2008/07/07/biomimetic-1
Приложение 1
Классификация ферментов[3]
Таблица 1
Классы ферментов |
Катализируемая реакция |
Примеры ферментов или их групп (даны тривиальные названия) |
Оксидоредуктазы |
Перенос атомов водорода или электронов от одного вещества
к другому |
Дегидрогеназа, оксидаза |
Трансферазы |
Перенос определённой группы атомов - метильной, ацильной,
фосфатной или аминогруппы – от одного вещества к другому |
Трансаминаза, киназа |
Гидролазы |
Реакции гидролиза |
Липаза, амилаза, пептидаза |
Лиазы |
Негидролитическое присоединение к субстрату |
Декарбоксилаза, фумараза, альдолаза |
Изомеразы |
Внутримолекулярная перестройка |
Изомераза, мутаза |
Лигазы |
Соединение двух молекул в результате образования новых
связей С-С, С-N, С-О или С-S,
сопряженное с распадом АТФ |
Синтетаза |
Приложение 2
Некоторые примеры использования
ферментов в промышленности [4]
Таблица 2
Фермент |
Промышленность |
Использование |
Амилазы (расщепляют крахмал) |
пивоваренная |
Осахаривание содержащегося в солоде крахмала |
текстильная |
Удаление крахмала, наносимого на нити во время шлихтования |
хлебопекарная |
Крахмал Глюкоза.
Дрожжевые клетки, сбраживая глюкозу, образуют углекислый газ, пузырьки
которого разрыхляют тесто и придают хлебу пористую структуру. Хлеб лучше
подрумянивается и дольше не черствеет
|
Протеазы
(расщепляют
белки)
|
папаин |
пивоваренная |
Этапы процесса пивоварения, регулирующие качество пены |
мясная |
Умягчение мяса. Этот фермент довольно устойчив к повышению
температуры и при нагревании мяса какое-то время продолжает действовать.
Потом он, конечно, инактивируется |
фармацевтическая |
Добавки к зубным пастам для удаления зубного налёта |
фицин |
фотография |
Смывание желатина с использованной плёнки для того, чтобы
извлечь находящееся в нём серебро |
пепсин |
пищевая |
Производство «готовых» каш |
фармацевтическая |
Препараты, способствующие пищеварению (в дополнение к
обычному действию пепсина в желудке) |
трипсин |
пищевая |
Производство продуктов для детского питания |
реннин |
сыроделие |
Свертывание молока (получение сгустка казеина) |
Бакте-
риальные
протеазы
|
Стирка белья |
Стиральные порошки с ферментными добавками |
кожевенная |
Отделение волоса – способ, при котором не повреждаются ни
волос, ни шкура |
текстильная |
Извлечение шерсти из обрывков овечьих шкур |
пищевая |
Получение белковых гидролизатов (в частности, для
производства кормов) |
Глюкозооксидаза |
пищевая |
Удаление глюкозы или кислорода |
Каталаза |
пищевая |
Удаление пероксида водорода |
резиновая |
Получение (из пероксида водорода) кислорода, необходимого
для превращения латекса в губчатую резину |
Целлюлазы |
пищевая |
Осветление фруктовых соков |
Пектиназы |
[1]
Приложение 1
[2]
Приложение 2
[3]
Габриелян О.С, Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю, Теренин В.И. Химия 10 класс //
Москва. 2005. С-258
[4]
Габриелян О.С, Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю, Теренин В.И. Химия 10 класс //
Москва. 2005. С-254-255
|