Глава 8. Ферменты. Иммобилизованные ферменты

Ферменты (Ф) - белковые вещества, выполняющие функции ката­лизаторов химических реакций и используемые в медицине, пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Реакции, осуществ­ляемые ферментами, не требуют экстремальных условий (температуры, кислотности среды и др.)> оптимальное значение температуры для большинства Ф 20-40 °С, ее повышение до 40 °С и выше, как правило, влечёт снижение активности Ф или их полную денатурацию. Ферменты характеризуют высокая скорость, стереоспецифичность, и незначитель­ное количество образующихся побочных продуктов. Важное их свойст­во - эффективность катализа (ферменты увеличивают скорость в 10¹⁰-10¹² раз) и избирательность действия (каждый фермент, как правило, ка­тализирует одну химическую реакцию). Ферменты способны катализи­ровать не только расщепление, но и образование химической связи.

Ферменты - высокомолекулярные соединения с м.м. от 10000 до 1000000. Ферментные белки малоустойчивы, весьма чувствительны к изменениям рН и температуры. Для каждого Ф существует оптимум значения рН, при котором скорость катализируемой реакции макси­мальна; отклонения значения рН в ту или иную сторону ведут к сниже­нию скорости ферментативной реакции.

По экономическим и технологическим соображениям получать Ф с помощью микроорганизмов более выгодно, чем из растительных и жи­вотных источников. Микробные клетки содержат или продуцируют бо­лее двух тысяч Ф, которые катализируют биохимические реакции, свя­занные с ростом, дыханием и образованием продуктов. Культуры мик­роорганизмов способны вырабатывать большое количество Ф за корот­кое время с использованием дешёвых исходных веществ. Многие из этих Ф могут быть выделены и проявляют свою активность независимо от клетки.

К настоящему времени в научной литературе описано около 3000 Ф, примерно 100 из них применяют в промышленном производстве. Про­мышленность выпускает свыше 50 индивидуальных Ф и вдвое больше ферментных препаратов, последние представляют собой смеси, содержащие кроме целевого продукта — Ф — значительное количество близ­ких по физико-химическим свойствам белков.

В биологических объектах Ф находятся в фиксированном состоянии на поверхности различных клеточных структур и сохраняют активность в течение длительного времени. Выделенные из органов и тканей или полученные из микробного сырья, особенно в высокоочищенном со­стоянии, Ф быстро инактивируются.