Ферменты

Ферменты — биологические катализаторы — образуются в живом организме и отличаются необычайной мощностью каталитического действия и высокой специфичностью действия. Эти свойства ферментов обусловлены тем, что они являются белками.

Микроорганизмы, обладающие очень интенсивным обменом веществ, имеют активный ферментативный аппарат. Они синтезируют самые разнообразные ферменты, которые могут катализировать разложение и синтез всех органических веществ, входящих в живую клетку.

Часть ферментов содержится внутри клетки — эндоферменты, некоторые выделяются микроорганизмами в среду — э к з о -ферменты.

Ферменты имеют большое практическое значение, так как многие отрасли промышленности — хлебопечение, виноделие, пивоварение, выработка спирта, сыроделие, производство чая, органических кислот, аминокислот, изготовление витаминов и антибиотиков и многие другие — основаны на использовании различных ферментативных процессов.

Поскольку каталитическое действие ферментов отличается исключительной эффективностью и специфичностью, не имеющей себе равных при неферментативном катализе, химики стремятся создать новые, более совершенные катализаторы для промышленности, изучая ферменты как модель.

Препараты ферментов находят все большее применение не только в промышленности, но и в сельском хозяйстве, медицине, научно-исследовательской работе.

С помощью ферментных препаратов лечат ожоги, некрозы, их используют в гинекологической и хирургической практике, косметике. В животноводстве использование ферментов способствует повышению усвояемости организмом скота грубых кормов и приводит к увеличению привеса животных и птиц. Применение фермента кератиназы для удаления шерсти с перерабатываемых шкур вызвало революцию в производстве натуральной кожи.

Ферменты нашли широкое применение в текстильной промышленности и пищевой отрасли (для улучшения качества мясных продуктов, повышения стабильности фруктовых соков).

За последние годы с помощью высокоочищенных ферментных препаратов, расщепляющих строго определенные химические связи, удалось расшифровать структуру ряда белков и нуклеиновых кислот.

Большие потребности в ферментах, необходимость их практического применения вызвали к жизни новую отрасль промышленности — ферментную. Для получения ферментов сейчас все шире пользуются микробиологическим синтезом. Способность к образованию нужного фермента или комплекса ферментов у микроорганизмов можно повысить с помощью методов селекции или путем подбора оптимальной среды, температуры, аэрации. Этими факторами можно не только в несколько раз повысить выход ферментов, но и регулировать состав образующихся соединений.

Продуцентами многих ферментов, которые получают сейчас в производстве, являются грибы. Бактерии и актиномицеты также используются для этой цели. Например, амилазы — ферменты, которые используются в хлебопечении,— получают из грибов и бактерии Вас. subtilis; протеолитические ферменты, расщепляющие белки, — из актиномицета Act. griseus; кератиназа и протеиназа продуцируются акти-номицетом Act. fradiae.

Пектинолитические ферменты, расщепляющие пектиновые вещества в растениях, используются при мочке льна. Хорошими их продуцентами являются анаэробные бактерии (процесс идет в анаэробных условиях). Целлюлазы, разрушающие клетчатку и потому используемые для приготовления кормов, продуцируются в очень активной форме целлюлазными бактериями.

Нуклеазы — группа ферментов, участвующих в разложении нуклеиновых кислот, — широко используются для расшифровки строения рибонуклеиновой кислоты (РНК). Нуклеазы были получены из культур актиномицетов, микобактерий и других микроорганизмов.

Этот список можно было бы продолжить, и, вероятно, он очень расширится в ближайшие годы, так как изучение ферментов микроорганизмов и ферментная промышленность развиваются быстрыми темпами.