Fermentlər maddələr mübadiləsinin və biokimyəvi reaksiyaların bütün mərhələlərində mühüm rol oynayan biokatalizatorlardır. Onlar xüsusi maraq doğurur və çoxsaylı sənaye miqyaslı proseslərdə üzvi katalizatorlar kimi istifadə olunur. Bu məqalə mikrob fermentləri və onların təsnifatını təqdim edir.
Giriş
Müxtəlif biosənaye sahələri substratların və xammalın emalında istifadə üçün xüsusi xüsusiyyətlərə malik fermentlərə ehtiyac duyur. Mikrob fermentləri kimyəvi katalizatorların istifadəsi ilə müqayisədə bioloji proseslərdə iqtisadi və ekoloji cəhətdən təmiz şəkildə reaksiyalar aparmaq üçün biokatalizator kimi çıxış edir. Onların xüsusi xüsusiyyətləri kommersiya maraqları və sənaye tətbiqləri üçün istifadə olunur. Fermentlər çox spesifikdir, onlar 4000-ə yaxın biokimyəvi reaksiyanı kataliz edirlər. Nobel mükafatı laureatı Emil Fişer təklif etdi ki, bunun səbəbi həm fermentin, həm də substratın spesifik tamamlayıcı həndəsələrə malik olmasıdır.bir-birinə uyğundur.
Tərif
Fermentlər həyatı təmin etmək üçün zəruri olan bütün mühüm kimyəvi mübadilələrdən məsul olan böyük bioloji molekullardır. Onlar qida həzmindən DNT sintezinə qədər dəyişən metabolik reaksiyaların həm sürətini, həm də spesifikliyini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilən yüksək seçici katalizatorlardır. Onlarda baş verən bütün metabolik proseslər mikroorqanizmlərin hüceyrələrində hansı fermentlərin əmələ gəlməsindən asılıdır.
Tarix
1877-ci ildə Heidelberg Universitetinin fiziologiya professoru Vilhelm Fridrix Kuehne ilk dəfə latınca fermentum sözündən əmələ gələn, "maya içində" mənasını verən "ferment" terminindən istifadə etdi. Mikroorqanizmlərin fermentlərinin alınması qədim Yunanıstanda başlamışdır. Onlar yemək və içki saxlamaq üçün istifadə olunurdu.
1783-cü ildə məşhur italyan katolik keşişi Lazzaro Spallanzani biogenez mövzusundakı işində ilk dəfə bu biomolekulun əhəmiyyətini qeyd etmişdir.
1812-ci ildə Gottlieb Sigismund Kirchhoff nişastanın qlükoza çevrilməsi prosedurunu araşdırdı. Təcrübəsində o, fermentlərin katalizator kimi istifadəsini vurğulayır.
1833-cü ildə fransız kimyaçısı Anselm Payen ilk ferment diastazı kəşf etdi.
Onilliklər sonra, 1862-ci ildə, Lui Pasteur şəkərin spirtə fermentasiyasını tədqiq edərkən, onun maya hüceyrələrində olan həyat qüvvəsi ilə katalizləşdiyi qənaətinə gəldi.
Təbiətdə tapılan biomolekullarqədim zamanlardan kətan, dəri və indiqo kimi məmulatların istehsalında geniş istifadə edilmişdir. Bütün bu proseslər mikroorqanizmlər - ferment istehsalçıları tərəfindən törədilib.
Məna
Kimyəvi reaksiyaları asanlaşdırmaq üçün fermentlər lazımdır. Mikroorqanizmlərin həyatında onların rolu çox vacibdir. Metabolik prosesləri, tənəffüsü, həzmi və digər həyat növlərini təmin etməkdən ibarətdir. Fermentlər düzgün fəaliyyət göstərdikdə, homeostaz qorunur. Mikroorqanizmlərdə fermentlərin başqa bir rolu maddələr mübadiləsini sürətləndirməkdir.
Xüsusi Xüsusiyyətlər
Mikroorqanizm fermentinin xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
- istiliyə davamlılıq;
- termofil təbiət;
- pH diapazonunun dəyişməsinə dözümlülük;
- temperatur və pH dəyişdikdə fəaliyyət sabitliyi;
- digər sərt reaksiya şərtləri.
Onlar termofilik, asidofil və ya qələvi kimi təsnif edilir. Termostabil ferment sistemləri olan mikroorqanizmlər uzun müddətli geniş miqyaslı sənaye reaksiyalarında mikroblarla çirklənmə ehtimalını azaldır. Mikrob fermentləri xammalın hidroliz prosesi zamanı kütlə ötürülməsini artırmağa və substratın özlülüyünü az altmağa kömək edir.
Təsnifat
Reaksiya xarakterinə əsaslanan geniş fəaliyyət spektrinə görə fermentlər katalizinə görə təsnif edilir:
- Oksidoredüktazlar. Oksidləşmə reaksiyaları elektronların bir molekuldan ötürülməsini əhatə edirbaşqasına. Bioloji sistemlərdə bu, substratdan hidrogenin çıxarılmasıdır.
- Transferazlar. Bu sinif fermentlər atom qruplarının bir molekuldan digərinə keçməsini katalizləşdirir. Aminotransferazlar və ya transaminazlar amin qrupunun amin turşusundan alfa-okso turşusuna köçürülməsini asanlaşdırır.
- Hidrolazalar. Hidrolizi kataliz edin, substratların su ilə parçalanması. Reaksiyalara zülallarda peptid bağlarının, karbohidratlarda qlikozid bağlarının və lipidlərdə ester bağlarının parçalanması daxildir. Ümumiyyətlə, daha böyük molekullar daha kiçik parçalara parçalanır.
- Liase. Qrupların ikiqat bağlara əlavə edilməsini və ya birincini çıxararaq sonuncunun meydana gəlməsini katalizləyin. Məsələn, pektat liyazlar beta-eliminasiya yolu ilə qlikozid bağlarını parçalayır.
- İzomerazlar. Eyni molekulda qrupların bir mövqedən digərinə keçməsini katalizləyirlər. Substratın strukturunu dəyişdirin, atomlarını yenidən təşkil edin.
- Liqalar. Molekulları kovalent bağlarla birləşdirin. Onlar yeni bağ qruplarının əmələ gəldiyi biosintetik reaksiyalarda iştirak edirlər. Bu cür reaksiyalar kofaktorlar şəklində enerji daxil olmasını tələb edir.
Tətbiq
Fermentasiya bir çox qidaların hazırlanmasında istifadə olunur. Qida sənayesində mikrob fermentlərinin istifadəsi uzun müddət davam edən bir prosesdir. Aşağıdakı növlər geniş istifadə olunur:
- Amilaza. Nişastanın mayeləşdirilməsi, çörəyin keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması, meyvə şirələrinin aydınlaşdırılması.
- Qlükoamilazlar. Tərkibində yüksək qlükoza və fruktoza olan pivə və şərbətlərin istehsalı.
- Proteaz. Tenderləşdirməət, süd laxtalanması.
- Laktaza. İnsanlarda laktoza dözümsüzlüyünün azaldılması, prebiotik qida əlavələri.
- Lipaza. Çedar pendirinin istehsalı.
- Fosfolipazlar. Lipolizləşdirilmiş süd yağının istehsalı.
- Esteraz. Meyvə şirəsində dad və aromanın yaxşılaşdırılması. Qida lifinin deesterifikasiyası. Qısa zəncirli efirlərin istehsalı.
- Sellyulazlar. Heyvan yemi.
- Qlükoza oksidaza. Qidaların saxlanma müddətinin yaxşılaşdırılması.
- Lakkazlar. Şərabdan polifenolların çıxarılması.
- Katalazlar. Qida mühafizəsi. Pendir istehsalından əvvəl süddən hidrogen peroksidin çıxarılması.
- Peroksidaza. Yeməyin dadının, rənginin və keyfiyyətinin inkişafı.
Proteaz
Mikrob sistemlərindən əldə edilən proteazlar üç növdür: turşu, neytral və qələvi. Qələvi serin proteazlar biosənayedə ən çox tətbiq edilir. Onlar həddindən artıq fizioloji parametrlərin anormal şərtlərində yüksək aktivliyə və sabitliyə malikdirlər. Qələvi proteazlar yuyucu vasitələrdə istifadə edildikdə fermentativ aktivliyin yüksək sabitlik xüsusiyyətinə malikdir. Onlar biosənayedə geniş tətbiq tapdılar:
- p altaryuyan tozların istehsalı;
- qida sənayesi;
- dəri emalı;
- əczaçılıq;
- molekulyar biologiya və peptid sintezində tədqiqat.
Amilaza
Bu, nişastanın şəkərlərə parçalanmasını kataliz edən mikroorqanizmlərin fermentidir. O idi1833-cü ildə Anselm Peyen tərəfindən kəşf edilmiş və təcrid edilmişdir. Bütün amilazlar qlikozid hidrolazalardır. Onlar sənayedə geniş istifadə olunur və ferment bazarının təxminən 25%-ni təşkil edir. Kimi sənayelərdə istifadə olunur:
- qida;
- çörək;
- kağız və tekstil;
- şirinləndiricilər və meyvə şirələri;
- qlükoza və fruktoza siropları;
- yuyucu vasitələr;
- nişastalardan yanacaq etanol;
- spirtli içkilər;
- həzm yardımı;
- quru təmizləmədə ləkə təmizləyici.
Klinik, tibbi və analitik kimyada da istifadə olunur.
Ksilanaz
Hemiselüloza sellüloza, liqnin və pektinlə birlikdə kənd təsərrüfatı qalıqlarının əsas tərkib hissələrindən biridir. Xylan onun əsas komponentidir. Ksilanazanın əhəmiyyəti pentoza istehsalı, meyvə şirələrinin təmizlənməsi, həzm prosesinin yaxşılaşdırılması və liqnoselülozlu kənd təsərrüfatı tullantılarının yanacaq və kimyəvi maddələrə bioçevrilməsi üçün biotexnoloji tətbiqlərə görə əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. O, qida, tekstil və sellüloz-kağız sənayesi, kənd təsərrüfatı tullantılarının utilizasiyası, etanol istehsalı və heyvan yemi sahələrində tətbiqini tapmışdır.
Lakkaza
Liginolitik fermentlər liqnoselülozlu kənd təsərrüfatı qalıqlarının hidrolizində, xüsusilə kompleksin və nasossuz tərkib hissəsi olan liqninin parçalanmasında faydalıdır. Onlar təbiətdə çox yönlüdür və bir sıra sənaye proseslərində istifadə edilə bilər. Liqnolitik ferment sistemi selülozun biodekolorasiyası və şərab və meyvə şirəsinin sabitləşdirilməsi, cins p altarların yuyulması, kosmetika və biosensorlar kimi digər sənaye sahələrində istifadə olunur.
Lipaza
Bu, yağların parçalanmasını və hidrolizini kataliz edən mikroorqanizmlərin fermentidir. Lipazlar esterazların alt sinfidir. Onlar yağların həzmində, nəqlində və emalında mühüm rol oynayırlar. Lipazaların əksəriyyəti yağlı substratın qliserin onurğasında, xüsusən də nazik bağırsaqda müəyyən mövqedə iştirak edir. Onların bəziləri yoluxucu xəstəlik zamanı ifraz olunan patogen orqanizmlər tərəfindən ifadə edilir. Lipazalar biotexnoloji cəhətdən qiymətli fermentlərin əsas qrupu hesab olunur, əsasən onların tətbiqi xassələrinin çox yönlü olması və kütləvi istehsalın asanlığı ilə əlaqədardır.
Lipase tətbiqi
Bu fermentlər pəhrizdə adi trigliserid mübadiləsindən tutmuş siqnal və hüceyrə iltihabına qədər müxtəlif bioloji proseslərdə iştirak edir. Bəzi lipaz fəaliyyətləri hüceyrələrin müəyyən bölmələri ilə məhdudlaşır, digərləri isə hüceyrədənkənar boşluqlarda işləyir:
- Pankreas lipazları hüceyrədənkənar boşluqlara ifraz olunur, burada pəhriz lipidlərini bütün bədənə daşınan daha sadə formalara çevirməyə xidmət edir.
- Ətraf mühitdən qida maddələrinin udulmasını asanlaşdırın.
- Artan lipaz aktivliyi əvəz edirbiodizel emalında ənənəvi katalizatorlar.
- Biokatalizator kimi çörəkbişirmə, camaşırxana yuyucu vasitələr kimi tətbiqlərdə istifadə olunur.
- Toxuculuq sənayesində parçanın hopduruculuğunu və boyama zamanı bərabərliyini artırmaq üçün istifadə olunur.
- Qısa zəncirli yağ turşularının və spirtlərin efirlərini sintez edərək qida dadını dəyişdirmək üçün.
- Lipazaların olması və ya yüksək səviyyələri xüsusi infeksiya və ya xəstəliyi göstərə bilər və diaqnostik vasitə kimi istifadə edilə bilər.
- Bakterisid təsirə malikdir. Bədxassəli şişlərin müalicəsində istifadə edilə bilər.
- Kosmetika və əczaçılıq məhsullarında (dəriyə qulluq məhsulları, saç curlers) böyük kommersiya dəyəri var.
