Ферментүүд нь бодисын солилцоо, биохимийн урвалын бүх үе шатанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг биокатализатор юм. Эдгээр нь онцгой сонирхол татдаг бөгөөд олон тооны үйлдвэрлэлийн хэмжээний процессуудад органик катализатор болгон ашигладаг. Энэ нийтлэлд бичил биетний ферментүүд болон тэдгээрийн ангиллын тоймыг өгдөг.
Танилцуулга
Өөр өөр био үйлдвэрүүд субстрат болон түүхий эдийг боловсруулахад ашиглахын тулд өвөрмөц шинж чанартай ферментүүдийг шаарддаг. Химийн катализаторын хэрэглээтэй харьцуулахад бичил биетний ферментүүд нь биокатализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд биологийн процесст урвалыг хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй байдлаар гүйцэтгэдэг. Тэдний онцгой шинж чанаруудыг арилжааны сонирхол, үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашигладаг. Ферментүүд нь маш өвөрмөц бөгөөд 4000 орчим биохимийн урвалыг хурдасгадаг. Нобелийн шагналт Эмил Фишер үүнийг фермент ба субстрат хоёулаа тодорхой нэмэлт геометртэй байдагтай холбоотой гэж үзжээ.бие биедээ тохирно.
Тодорхойлолт
Ферментүүд нь амьдралыг тэтгэхэд шаардлагатай бүх чухал химийн солилцоог хариуцдаг том биологийн молекулууд юм. Эдгээр нь хоол боловсруулахаас эхлээд ДНХ-ийн синтез хүртэлх бодисын солилцооны урвалын хурд, өвөрмөц байдлыг хоёуланг нь хурдасгах өндөр сонгомол катализатор юм. Тэдгээрийн дотор явагдаж буй бодисын солилцооны бүх үйл явц нь бичил биетний эсэд ямар фермент үүсэхээс хамаарна.
Түүх
1877 онд Гейдельбергийн их сургуулийн физиологийн профессор Вильгельм Фридрих Куех анх "фермент" гэсэн нэр томъёог ашигласан бөгөөд энэ нь "үргэлтийн" гэсэн утгатай fermentum гэсэн латин үгнээс гаралтай. Бичил биетний ферментийг олж авах нь эртний Грекээс эхэлсэн. Тэдгээрийг хоол хүнс, ундаа хадгалахад ашигладаг байсан.
1783 онд Италийн нэрт католик шашны лам Лаззаро Спалланзани биогенезийн талаарх бүтээлдээ энэхүү биомолекулын ач холбогдлыг анх дурдсан байдаг.
1812 онд Готтлиб Сигизмунд Кирххоф цардуулыг глюкоз болгон хувиргах аргыг судалжээ. Тэрээр туршилтандаа ферментийг катализатор болгон ашиглахыг онцолсон.
1833 онд Францын химич Ансельм Паен анхны фермент болох диастазыг нээжээ.
Арваад жилийн дараа буюу 1862 онд Луис Пастер элсэн чихэрийг спирт болгон исгэх үйл явцыг судалж байхдаа мөөгөнцрийн эсэд агуулагдах амьдрах хүчний нөлөөгөөр үүнийг хурдасгадаг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ.
Байгалиас олдсон биомолекулуудмаалинган даавуу, арьс шир, индиго зэрэг бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд эрт дээр үеэс өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр бүх процессыг фермент үйлдвэрлэгч бичил биетүүд үүсгэсэн.
Утга
Химийн урвалыг хөнгөвчлөхийн тулд фермент хэрэгтэй. Бичил биетний амьдралд тэдний үүрэг маш чухал юм. Энэ нь бодисын солилцооны үйл явц, амьсгалах, хоол боловсруулах болон амьдралын бусад төрлүүдийг хангахаас бүрдэнэ. Ферментүүд зөв ажиллаж байвал гомеостаз хадгалагдана. Бичил биет дэх ферментийн өөр нэг үүрэг бол бодисын солилцоог хурдасгах явдал юм.
Тусгай онцлог
Бичил биетний ферментийн шинж чанарууд нь:
- халуунд тэсвэртэй;
- термофиль шинж чанартай;
- рН-ийн мужийг өөрчлөхөд тэсвэрлэх чадвар;
- температур болон рН өөрчлөгдөх үед үйл ажиллагааны тогтвортой байдал;
- бусад хатуу урвалын нөхцөл.
Тэдгээрийг термофиль, ацидофиль, шүлтлэг гэж ангилдаг. Термостат ферментийн систем бүхий бичил биетүүд нь урт хугацааны үйлдвэрлэлийн томоохон хэмжээний урвалын үед бичил биетний бохирдлыг бууруулдаг. Микробын ферментүүд нь түүхий эдийн гидролизийн процессын явцад массын дамжуулалтыг нэмэгдүүлж, субстратын зуурамтгай чанарыг бууруулахад тусалдаг.
Ангилал
Урвалын шинж чанарт тулгуурлан үйл ажиллагааны өргөн хүрээтэй байдаг тул ферментүүдийг катализаар нь ангилдаг:
- Оксидоредуктаза. Исэлдэлтийн урвалууд нь нэг молекулаас электрон дамжуулалтыг агуулдагнөгөө рүү. Биологийн системд энэ нь субстратаас устөрөгчийг зайлуулах явдал юм.
- Шилжүүлэлт. Энэ ангиллын ферментүүд нь атомын бүлгүүдийг нэг молекулаас нөгөөд шилжүүлэхэд катализатор болдог. Аминотрансфераза буюу трансаминаза нь амин хүчлээс альфа-оксо хүчил рүү амин бүлгийг шилжүүлэхэд тусалдаг.
- Гидролаз. Гидролизийг хурдасгах, субстратыг усаар хуваах. Уг урвалд уураг дахь пептидийн холбоо, нүүрс ус дахь гликозидын холбоо, липид дэх эфирийн холбоо хуваагдана. Ерөнхийдөө том молекулууд жижиг хэсгүүдэд задардаг.
- Лиас. Давхар холбоонд бүлгүүдийг нэмэх эсвэл эхнийхийг арилгах замаар сүүлийнх үүсэхийг хурдасгана. Жишээлбэл, пектат лиаза нь бета ялгаруулалтаар гликозидын холбоог тасалдаг.
- Изомераза. Тэд нэг молекул дахь бүлгүүдийг нэг байрлалаас нөгөөд шилжүүлэхийг катализатор болгодог. Субстратын бүтцийг өөрчил, атомуудыг нь өөрчил.
- Лигас. Молекулуудыг ковалент холбоогоор холбоно. Тэд шинэ бондын бүлгүүд үүсдэг биосинтетик урвалд оролцдог. Ийм урвал нь кофактор хэлбэрээр энерги оруулах шаардлагатай.
Програм
Исгэх нь олон төрлийн хоол бэлтгэхэд хэрэглэгддэг. Хүнсний үйлдвэрт бичил биетний ферментийг ашиглах нь удаан хугацааны үйл явц юм. Дараах төрлүүд өргөн хэрэглэгддэг:
- Амилаза. Цардуулыг шингэрүүлэх, талхны чанарыг сайжруулах, жимсний шүүсийг тунгалаг болгох.
- Глюкоамилаза. Глюкоз, фруктозын өндөр агууламжтай шар айраг, сироп үйлдвэрлэл.
- Протеаз. Тендер шалгаруулалтмах, сүүний бүлэгнэлт.
- Лактаза. Хүний лактоз үл тэвчих байдлыг бууруулах, пребиотик тэжээлийн нэмэлтүүд.
- Липаза. Чеддар бяслаг үйлдвэрлэл.
- Фосфолипаза. Липолизжүүлсэн сүүний өөхний үйлдвэрлэл.
- Эстераз. Жимсний шүүсний амт, үнэрийг сайжруулах. Хүнсний эслэгийг эфиргүйжүүлэх. Богино гинжин эфирийн үйлдвэрлэл.
- Целлюлоз. Амьтны тэжээл.
- Глюкозын оксидаза. Хүнсний хадгалах хугацааг сайжруулах.
- Лакказ. Дарснаас полифенолыг зайлуулах.
- Каталаз. Хүнсний хадгалалт. Бяслаг үйлдвэрлэхийн өмнө сүүнээс устөрөгчийн хэт ислийг зайлуулах.
- Пероксидаза. Хоолны амт, өнгө, чанарыг хөгжүүлэх.
Протеаз
Бичил биетний системээс гаргаж авсан протеазууд нь хүчиллэг, төвийг сахисан, шүлтлэг гэсэн гурван төрөлтэй. Шүлтлэг серин протеазууд нь био үйлдвэрлэлд хамгийн их хэрэглэгддэг. Физиологийн эрс тэс параметрийн хэвийн бус нөхцөлд тэдгээр нь өндөр идэвхжил, тогтвортой байдалтай байдаг. Шүлтлэг протеазууд нь угаалгын нунтаг хэрэглэх үед ферментийн үйл ажиллагааны өндөр тогтвортой байдлын шинж чанартай байдаг. Тэд био аж үйлдвэрт өргөн хэрэглээг олсон:
- угаалгын нунтаг үйлдвэрлэл;
- хүнсний үйлдвэр;
- арьс шир боловсруулах;
- эмийн бүтээгдэхүүн;
- молекул биологи ба пептидийн синтезийн судалгаа.
Амилаза
Энэ нь цардуулыг элсэн чихэр болгон задалдаг бичил биетний фермент юм. Тэр байсан1833 онд Ансельм Пейен нээж, тусгаарласан. Бүх амилаза нь гликозидын гидролаз юм. Эдгээрийг үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашигладаг бөгөөд ферментийн зах зээлийн бараг 25 хувийг эзэлдэг. Үүнд: зэрэг салбарт ашигласан
- хоол;
- нарийн боов;
- цаас ба нэхмэл;
- чихэрлэгч болон жимсний шүүс;
- глюкоз ба фруктозын сироп;
- угаалгын нунтаг;
- цардуулын этилийн спирт;
- согтууруулах ундаа;
- хоол боловсруулахад туслах;
- Хими цэвэрлэгээнд толбо арилгагч.
Мөн эмнэлзүйн, эмнэлгийн болон аналитик химийн салбарт ашигладаг.
Ксиланаза
Гемицеллюлоз нь целлюлоз, лигнин, пектинтэй хамт хөдөө аж ахуйн үлдэгдлийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Xylan бол түүний гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Ксиланазын ач холбогдол нь пентоз үйлдвэрлэх, жимсний шүүсийг цэвэршүүлэх, хоол боловсруулалтыг сайжруулах, лигноцеллюлозын хөдөө аж ахуйн хог хаягдлыг түлш, химийн бодис болгон био хувиргахад зориулсан биотехнологийн хэрэглээтэй холбоотойгоор ихээхэн нэмэгдсэн. Энэ нь хүнс, нэхмэл болон целлюлоз, цаасны үйлдвэр, хөдөө аж ахуйн хог хаягдлыг зайлуулах, этилийн спиртийн үйлдвэрлэл, малын тэжээл зэрэгт хэрэглээгээ олсон.
Лакказ
Лигинолитик ферментүүд нь лигноцеллюлозын хөдөө аж ахуйн үлдэгдлийг гидролиз хийхэд, ялангуяа нийлмэл болон шахагдаагүй бүрэлдэхүүн хэсэг болох лигнинийг задлахад тустай. Тэдгээр нь маш уян хатан шинж чанартай бөгөөд үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн процесст ашиглаж болно. Линолитик ферментийн системийг целлюлозын биологийн өнгөөр ялгах болон дарс, жимсний шүүс тогтворжуулах, жинсэн хувцас угаах, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, биосенсор зэрэг бусад үйлдвэрүүдэд ашигладаг.
Липаза
Энэ нь өөхний задрал, гидролизийг хурдасгадаг бичил биетний фермент юм. Липазууд нь эстеразын дэд ангилал юм. Тэд өөх тосыг боловсруулах, тээвэрлэх, боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ихэнх липаза нь өөхний субстратын глицерин нуруунд, ялангуяа нарийн гэдсэнд тодорхой байрлалд оролцдог. Тэдний зарим нь халдварт өвчний үед ялгарсан эмгэг төрүүлэгч бичил биетүүдээр илэрхийлэгддэг. Липаза нь биотехнологийн хувьд үнэ цэнэтэй ферментүүдийн үндсэн бүлэгт тооцогддог бөгөөд энэ нь голчлон хэрэглэх шинж чанар нь олон талт, масс үйлдвэрлэхэд хялбар байдагтай холбоотой юм.
Lipase програм
Эдгээр ферментүүд нь хоолны дэглэм дэх триглицеридын ердийн солилцооноос эхлээд дохиолол, эсийн үрэвсэл хүртэлх олон төрлийн биологийн процесст оролцдог. Зарим липазын үйл ажиллагаа нь эсийн доторх тодорхой тасалгаанд хязгаарлагддаг бол зарим нь эсийн гаднах орон зайд ажилладаг:
- Нойр булчирхайн липаза нь эсийн гаднах орон зайд ялгардаг бөгөөд тэдгээр нь хоол хүнсний липидийг бие махбодид дамждаг энгийн хэлбэрт шилжүүлэх үүрэгтэй.
- Орчноос шим тэжээлийн шимэгдэлтийг хөнгөвчлөх.
- Липазын идэвхжил нэмэгдсэнээр орлонобиодизель боловсруулах уламжлалт катализатор.
- Жигнэх, угаалгын нунтаг, биокатализатор болгон ашигладаг.
- Нэхмэлийн үйлдвэрт даавууны шингээх чадвар, будах үед жигд байдлыг нэмэгдүүлэх зорилгоор ашигладаг.
- Богино гинжний тосны хүчил болон спиртийн эфирийг нэгтгэн хүнсний амтыг өөрчлөх.
- Липазын хэмжээ их байгаа эсвэл байгаа нь тодорхой халдвар эсвэл өвчнийг илтгэж болох бөгөөд үүнийг оношилгооны хэрэгсэл болгон ашиглаж болно.
- Нян устгах үйлчилгээтэй. Хорт хавдрын эмчилгээнд хэрэглэж болно.
- Гоо сайхны бүтээгдэхүүн, эмийн бүтээгдэхүүн (арьс арчилгааны бүтээгдэхүүн, үс унжуулагч) зэрэг арилжааны үнэ цэнэтэй.
