«Биокаталитические системы для защиты окружающей среды»



Скачать 359.89 Kb.
страница6/11
Дата03.10.2019
Размер359.89 Kb.
Название файлакурсовая работа, биокатализ и нанотехологии,.docx
ТипКурсовая
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11







Глава 2. Объекты и материалы



    1. Использование биокатализаторов




Использование биокатализаторов на основе ферментов и микроорганизмов выгодно как с экономической, так и с экологической точек зрения. Об этом свидетельствует возрастающий объем продаж биокатализаторов на мировом рынке, который в 2001 г. составил более 2,0 млрд американских долларов. Общий объем сектора мирового рынка ферментов, связанного с прикладной энзимологией, включающий ферменты, регуляторы их активности, субстраты, а также устройства на их основе, оценивается в десятки миллиардов долларов и постоянно растет. Ферментные препараты находят широкое применение в различных областях промышленности (текстильная, целлюлозно-бумажная, химическая (производство моющих средств), пищевая, фармацевтическая); в сельском хозяйстве (кормовые добавки, ветеринарные препараты); в медицинской и экологической диагностике. Наиболее широко используемыми ферментами являются карбогидразы (целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы, амилазы и др.), гидролазы (протеазы, липазы), оксидоредуктазы (лакказы, пероксидазы и др.). В современной России, несмотря на существенное сокращение ряда производств после распада СССР, общий объем производства ферментных препаратов в 2000 г. составил 2132,4 усл. т. Однако имеющиеся в стране биотехнологии часто не отвечают современным требованиям рынка и во многом не являются конкурентноспособными по сравнению с зарубежными аналогами. В связи с этим существует необходимость создания новых эффективных отечественных технологий по производству и использованию биокатализаторов. Проект “Биокаталитические технологии” входит в состав Федеральной целевой научно-технической программы “Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники” и направлен на решение стратегически важной задачи создания новых каталитических процессов с использованием ферментов и ферментных систем, отвечающих требованиям современного рынка. В рамках проекта, являющегося логическим продолжением приоритетного направления “Инженерная энзимология” государственной научно-технической программы “Новейшие методы биоинженерии”, за последние 10 лет проведены фундаментальные исследования, формирующие представления о молекулярной природе биологического катализа, принципиально расширяющие возможности его практического использования. Полученные результаты служат основой для ряда разработок, проводимых в настоящее время, и имеют важное значение для создания принципиально новых биокаталитических процессов в России. Настоящая работа посвящена полученным за последние годы научным и практическим достижениям по применению биокаталитических технологий в области химического синтеза, аналитических систем и медицины. Научные исследовательские работы, проводимые в рамках проекта “Биокаталитические технологии”, разделяются с учетом области их использования на следующие основные направления: 1) биокатализаторы для промышленности и сельского хозяйства; 2) биокаталитические системы для защиты окружающей среды, экологической и медицинской диагностики; 3) лекарственные препараты на основе ферментов и их регуляторов.


    1. Биокатализаторы для промышленности и сельского хозяйства.

Наиболее значительными в этом направлении являются работы, завершившиеся созданием высокоэффективных биокатализаторов с новыми улучшенными свойствами для биоконверсии растительного сырья и целлюлозосодержащих отходов, обработки тканей и текстильных изделий, получения кормовых добавок, для химического синтеза, фармакологии, ветеринарии. К числу таких разработок можно отнести препараты на основе карбогидраз (целлюлаз, гемицеллюлаз, пектиназ, амилаз, ксиланаз, маннаназ), кутиназ, оксидоредуктаз (лакказ, пероксидаз), циклодекстрин-трансфераз, формиатдегидрогеназ и др. Так, учеными Московского университета совместно с сотрудниками Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН впервые в России разработан биотехнологический способ получения высокоактивных препаратов ферментов карбогидраз с помощью штамма Penicillium funiculosum, изучены их основные свойства и показана перспективность их использования в качестве кормовых добавок. По своему составу и активности отдельных компонентов карбогидразный комплекс не уступает лучшим мировым аналогам. Показано, что в состав карбогидраз гриба входят, главным образом, целлюлазы, ксиланазы и маннаназы. Наработана опытная партия ферментного препарата и успешно проводятся испытания в условиях производства [1–3]. Большой интерес представляют ферменты, способные расщеплять полиэфирные материалы и осуществлять биоскоринг суровой хлопковой ткани, заменяющий щелочную варку. С этой целью ведутся работы по созданию новых препаратов ферментов специфических полиэстераз и кутиназ. Установлено, что наиболее активные штаммы принадлежат к родам Fusarium и Aspergillus [4–6]. Проведено культивирование наиболее активных мутантов в лабораторных условиях и получены опытные партии. В Институте биохимии им. А.Н. Баха РАН успешно выполняются работы по использованию ферментов (пектиназ, целлюлаз, гемицеллюлаз, эндо-глюконаз и др.), деградирующих полисахариды клеточных стенок высших растений для защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенов. На примере экосистемы корень нантской моркови–возбудитель белой гнили моркови Sclerotina libertiana и кагатной гнили Rhyzopus nigericana продемонстрирована устойчивость сельскохозяйственных растений к фитопатогенным формам микроорганизмов, вызванная образованием фитоалексинов под действием ферментных препаратов, и показаны морфологические изменения, способствующие увеличению урожайности [7]. Ферменты такого типа перспективны для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Так, разработан и уже применяется ферментативный способ переработки трудно распускаемой макулатуры в целлюлозную массу с использованием препарата “Целлокандин” из Geotrichum candidum на основе целлюлаз и гемицеллюлаз. Успешно ведутся работы по применению гемицеллюлаз, целлюлаз, пектиназ, лакказ, пероксидаз, а также лакказа- и пероксидаза-медиаторных систем для удаления лигнина и исключения хлорсодержащих реагентов из систем отбеливания целлюлозы [8, 9]. С целью создания промышленного синтеза циклодекстринов, обеспечивающего потребности внутреннего рынка, в Казанском государственном университете проводятся разработки биокатализаторов на основе циклодекстринтрансфераз. Получены рекомбинантные штаммы микроорганизмов и культуры клеток растений – гиперпродуценты циклодекстринтрансфераз, а также их иммобилизованные формы. Разработан метод получения комплексов антиаритмического препарата аймалина с β-циклодекстрином [10]. Продолжены работы по созданию биокатализаторов для процессов регенерации коферментов (НАДН и НАДФН), особенно важных при химическом синтезе оптически активных соединений. Созданы рекомбинантные штаммы суперпродуценты НАД- и НАДФ зависимых дегидрогеназ, а также получены препараты с измененной субстратной специфичностью [11–12]. На примере пенициллинацилазы, ключевого фермента синтеза β-лактамных антибиотиков, развиты биокаталитические методы для целей тонкого органического синтеза. Изучены возможности ферментативного синтеза ампициллина и амоксициллина в гомогенной среде и в промышленно важных условиях гетерогенной системы “водный раствор–осадок”, предложены подходы для создания конкурентноспособной, по сравнению с традиционными химическими методами, биокаталитической технологии [13–15]. С использованием комплекса бактериолитических и протеолитических ферментов “Лизоамидаза” в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН разработаны ветеринарный препарат неантибиотической природы “Лизомаст”, а также новые лекарственные формы на его основе, эффективные для лечения мастита у коров [16–18].


    1. Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©danovie.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница