Понятие и биологическая роль ферментов (стр. 3 из 3)
· Продолжительность процесса. Для реакции ферментативного катализа первого порядка скорость реакции со временем уменьшается, так как уменьшается доступность субстрата. Такие реакции ферментативного катализа требуют достаточно много времени для её завершения.
· Наличие ингибиторов или активаторов. Химические вещества, способные оказывать вредное воздействие на реакцию ферментации, получили названия «ингибиторы». В качестве таких веществ могут выступать металлы (медь, железо, кальций) или соединения из субстратов. Некоторые вещества способны активировать или стабилизировать ферменты. Присутствие в реакционной среде некоторых ионов может активировать образование активного субстрат ферментного комплекса, и в этом случае скорость ферментативной реакции будет увеличивается. Такие вещества получили название активаторов.
3. Особенности биомиметики
Знания, получаемые людьми из природы, используются в современном мире повсюду, начиная от строительства и кончая медициной. Сегодня эти знания уже составили новую область науки: биомиметику. Этот термин, впервые ввел американский писатель-натуралист Джанин Бениус.
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(расщепляютбелки) | 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-риальныепротеазы | 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