Ферменты микробного происхождения.

В промышленных масштабах ферменты получают из растений, животных и микроорганизмов. Использование последних имеет то преимущество, что позволяет производить ферменты в огромных количествах с помощью стандартных методик ферментации. Кроме того, повысить продуктивность микроорганизмов несравненно легче, чем растений или животных, а применение технологии рекомбинантных ДНК позволяет синтезировать животные ферменты в клетках микроорганизмов. Ферменты, полученные таким путем, используются главным образом в пищевой промышленности и смежных областях. Синтез ферментов в клетках контролируется генетически, и поэтому имеющиеся промышленные микроорганизмы-продуценты были получены в результате направленного изменения генетики микроорганизмов дикого типа.

Микробные клетки содержат значительный набор ферментов, осуществляющих самые разнообразные реакции.

Обмен веществ микробов отличается от животных и высших растений. Возможность ассимиляции таких веществ, которые не используются высшими растениями, определяется у микроорганизмов наличием специфических ферментных систем. Весь ферментативный комплекс микробов сосредоточен в одной клетке, в отличие от животных, имеющих дифференцированные органы.

Необходимо хорошо знать ферментные системы, чтобы, управляя их деятельностью, получать посредством микроорганизмов полезные человеку продукты. Кроме того, микроорганизмы могут быть источниками получения ферментных препаратов. По сравнению с более дорогими источниками животного и растительного происхождения микроорганизмы как источники сырья для получения ферментов имеют существенные преимущества. Высокая скорость размножения микробов позволяет за относительно короткий срок получить большую биомассу. Микробы можно культивировать на средах, содержащих непищевое сырье. Микроорганизмы обладают весьма высокой активностью ферментных систем на единицу биомассы. Она значительно выше, чем у растений и животных. Поэтому при использовании сырья с большей удельной активностью легче получить концентрированные высокоактивные препараты.

Технические ферментные препараты микробного происхождения получают из грибов, бактерий и дрожжей. Актиномицеты пока еще не нашли себе место среди промышленных продуцентов ферментных препаратов. С помощью ферментных препаратов удается решить многие технологические вопросы, исключив из ряда производств дорогостоящие или вреднодействующие на организм человека вещества. В настоящее время препараты различных ферментов применяются не менее чем в 25 отраслях пищевой, легкой и медицинской промышленности. Все время расширяется применение ферментов в медицине.

Вопросы, касающиеся применения ферментных препаратов в клинике для лечения различных заболеваний, привлекают большое внимание биохимиков и врачей.

Этому способствовали успехи препаративной биохимии, позволившие получить в кристаллическом и высокоочищенном виде многие важные ферменты. Препараты этих ферментов почти не вызывают побочных явлений и их можно вводить подкожно, внутримышечно и во многих случаях даже внутривенно без какого-либо ущерба для больных. Вторым обстоятельством, сыгравшим решающую роль в резком усилении интереса клиницистов к применению ферментов в лечебной практике, явилось то, что в результате многочисленных биохимических исследований было установлено, что нарушение различных ферментных функций является основной причиной многих заболеваний. В качестве примера можно указать хотя бы на то, что почти все симптомы отдельных авитаминозов возникают как следствие выпадения функции тех или иных ферментных систем, в действии которых в качестве коферментов принимают участие соответствующие витамины.

Протеолитические ферменты (трипсин и химотрипсин) используют для лечения сильных ожогов, некротических ран и т. д. Применение этих ферментов основано на том, что он быстро расщепляет белки погибших (некротизированных) клеток и лишь очень медленно или совсем не действует на живые клетки и ткани. При разрушении мертвых тканей возникает лучшая возможность проникновения лекарственных веществ к пораженному участку. В Советском Союзе под руководством академика А. А. Имшенецкого (1966) получен очищенный препарат протеолитического фермента из Aspergillus terricola, который позволяет лизировать тромбы и восстанавливать проходимость кровеносных сосудов. Выделенная М. Номото (1959) проназа находит применение при получении аминокислот, питательных сред для бактерий, в производстве сыров, кинопленок, рыбной муки и т. д. Ферменты, деполимеризующие нуклеиновые кислоты, также начинают внедряться в медицинскую практику. Дезоксирибонуклеаза (ДНКаза) вызывает лизиссодержащих ДНК вирусов, разрушает гной, образовавшийся в ранах. Полученный за рубежом препарат ДНКазы носит фирменное название— стрептодорназа.

Касаясь перспектив дальнейшего применения ферментов в народном хозяйстве, акад. Н. Н. Семенов пишет: «Ферменты живых организмов обладают замечательными свойствами, которые отличают их от самых лучших катализаторов, применяемых в химии. Это прежде всего их поразительная активность и специфичность. Они заставляют даже самые инертные вещества реагировать при обычных температурах и давлениях. Так, с помощью ферментов некоторые бактерии легко усваивают атмосферный азот, в то время как на искусственных катализаторах образование аммиака из азота и водорода происходит лишь при высоких температурах и давлениях.

Исследуя механизм действия ферментов, быть может, удастся синтезировать катализаторы гораздо более простые, несколько менее специфичные, но зато и гораздо более мощные, чем ферменты. Это произвело бы переворот в химической промышленности».