Теоретические основы. Особенности ферментов микроорганизмов.Ферменты широко используются в различных областях практической деятельности человека как биологические катализаторы

Особенности ферментов микроорганизмов.Ферменты широко используются в различных областях практической деятельности человека как биологические катализаторы. Источниками ферментов могут быть животные, растения и микроорганизмы. К настоящему времени установлено наличие более 2-х тысяч ферментов.

Микроорганизмы в качестве продуцентов ферментов представляют собой интерес, поскольку их метаболизм, следовательно, и работа ферментных систем осуществляется с очень большой скоростью (интенсивностью).

Помимо высокой интенсивности метаболизма следует помнить об очень большой скорости прироста биомассы микроорганизмов. Это позволяет в течение короткого промежутка времени (24-124 часа) получать такие количества сырья для выделения ферментов, которые не могут сравниться с тем, что дают растения и животные.

Содержание отдельных ферментов в клетках микроорганизмов может быть весьма высоким.

Многие микроорганизмы образуют ферменты, которые в большом количестве выделяются в культурную жидкость. Выделение ферментативных препаратов из клеток микроорганизмов и особенно из культуральной жидкости после их выращивания проще и экономичней, чем из растительных и животных тканей.

Ряд ферментов обнаружен только у микроорганизмов. Например, кератины, танназа, рацемаза и т.д. Характерной особенностью некоторых бактерий является их способность окислять соединения серы, аммиак и т.д. Очистка окружающей среды от ряда загрязняющих средств возможно благодаря способности ферментов, образуемых микроорганизмами, разрушать компоненты пластмасс, пестициды. Способность микроорганизмов развиваться в экстремальных условиях, т.е. при низких и высоких температурах, в отсутствие молекулярного кислорода, в кислых или щелочных средах, при высоких концентрациях солей, определяется часто характером их ферментов.

Свойством многих ферментов микробного происхождения является их индуцибельность. Так, синтез В-галоктозидазы у Esherichia coli индуцируется лактозой и начинается менее чем через три минуты после ее внесения, при удалении индуктора синтез так же быстро прекращается. Ферменты, катализирующие ту же реакцию, но полученные из разных организмов, могут существенно различаться по свойствам.

Микроорганизмы обладают очень высокой активностью ферментативных реакций и способны осуществлять многие процессы, отсутствующие у микроорганизмов, благодаря наличию специфических ферментов. Ферменты сходной функции у микроорганизмов могут быть различны по сравнению с другими ферментами, микроорганизмы иногда для проявления своей активности нуждаются в особых условиях. Поэтому изучение ферментов разных микроорганизмов - задача весьма сложная.

Ферменты микроорганизмов, применяемые в производстве.В своей практической деятельности человек использует ферментативную активность микроорганизмов очень давно. Культуры грибов несколько тысяч лет назад в Китае, Корее, Японии и некоторых др. странах применяли для согревания крахмалистых продуктов и для получения спиртов.

Винокурение, хлебопечение, обработка волокнистых растений, получение кисломолочных продуктов известны человечеству с давних времен. Однако использование не ферментной активности микроорганизмов, а собственно ферментов, как индивидуальных химических соединений специфического и сложного строения, началось сравнительно недавно. Ферменты в промышленных масштабах производятся в Японии, США, Англии, Франции, Голландии, Дании, Швейцарии, Чехии, Словакии, Венгрии, Польше и ряде других стран. Основными поставщиками ферментов из микроорганизмов до последнего времени были грибы. Однако сейчас все более широкое применение находят ферменты некоторых бактерий.

Все ферменты подразделяют на шесть классов. 1.Оксидоредуктазы; 2. Трансферазы; 3. Гидролазы; 4.Лиазы; 5. Изомеразы; 6. Лигазы (синтезазы).

Микроорганизмы, растущие на твердых средах, в процессе своей жизнедеятельности выделяет во внешнюю среду различные гидролитические ферменты. Культура микроорганизма, полученная таким способом, является исходным материалом для получения ферментных препаратов различной степени очистки, а в высушенном состоянии она может быть готовым техническим препаратом. Комплекс ферментов, синтезируемых микроорганизмами при поверхностном культировании, зависит от физиологических особенностей продуцента, состава питательной среды и условия выращивания. В качестве продуцентов могут использоваться актиномиценты, мицеальные грибы, бактерии, дрожжи. Но чаще всего при поверхностном способе культирования используют микроскопические грибы.

В данной лабораторной работе удобнее всего использовать микроскопические грибы или дрожжеспособные микроорганизмы, например, такие, как Asp. Oryzae, Asp. Flavus, Asp. Awamori, Asp. Niger, Rh delemar, Endomycopsis fibuliger и др.