Инженерлік энзимология ғылымының даму тарихы

               Реферат

Тақырыбы:  Инженерлік энзимология ғылымының даму тарихы

Астана, 2018

Ашыту және ас қорыту құбылыстары ерте заманнан бері белгілі, бірақ ферменттер  (энзимология) жайлы ақпараттар XIX ғасырдың бірінші жартысында пайда болды . Ферменттердің алғашқы ғылыми идеясын 1814 жылы Санкт-Петербург ғалымы К.С.Кирхгоф жасаған , ол тек арпа дәндері ғана емес, сонымен қатар уытты сығындылар крахмалды оның мальтозаға айналдыруына қабілетті екенін анықтаған. Арпадан алынған және крахмалды мальтозаға айналдыру мүмкіндігі бар зат амилаза деп аталды. Ю Либих және Ф. Уэллер ащы бадамның эфир майы бар амингдалинді агентті ашады. Бұл агент эмульсия деп аталды. Кейінгі жылдары ас қорыту жолындағы ақуыздардың бөлінуін (гидролизін) тудыратын басқа да ферменттер, атап айтқанда, пепсин және трипсин сипатталған. Зерттеушілердің ағзада тотығу үрдістеріне көп көңіл бөлді. Химиялық катализ феномені қазірдің өзінде белгілі болды, яғни көптеген реакциялар in vitro реакцияға қатыспаған секілді, қоспалардың минуттық саны болған кезде жылдам әрі күшті болып табылады. Осылайша бірқатар бейорганикалық заттардың каталитикалық рөлі анықталды. Мысалы, ауадағы глюкозаның өртенуі өте баяу жүреді және литий тұздарын (немесе литийдің шамалы саны бар күлді) қоссаңыз, жану өте қарқынды жүреді:

С6Н1206 + 602-> 6С02 + 6Н20.

Тірі организмдерде көмірсулардың «жану» (немесе, керісінше, тотығу) тез және бірдей метаболизмнің соңғы өнімдеріне, яғни СО2 және Н2О, энергияны бөлу (жинақтау). Алайда, бұл «жану» салыстырмалы төмен температурада, жалынсыз және әсіресе судың қатысуымен орын алады. Әрине, биологиялық катализаторлар деп аталатын ферменттердің әрекетінсіз осы ерекше жағдайларда, көмірсулардың тотығуы болмайды. Біршама алға қарай жүгіріп жүргенде, бізде глюкозаның CO2 және H2O-ға айналуы (тотығу) барысында 15 түрлі ферменттер қатысады.

Биологиялық катализаторлар яғни, ферменттер бейорганикалық катализаторлармен салыстырғанда, кез-келген жанама реакцияларға қарсы емес және термодинамикалық жағдайларда мүмкін емес реакцияларға қатыспайды; және осы және басқа катализаторлар химиялық реакцияларды жеделдетеді, әдетте өте баяу жүреді. Мысал ретінде катализатор болмаған кезде баяу жүретін оттегі мен суға сутектік пероксидтің ыдырау реакциясы келтірілген. Жұқа бөлінген платина қосылған кезде, бұл реакция жылдамдығы күрт көтеріледі:

[pic 1]

Бұл реакция, әсіресе, эритроциттерде болатын каталаза ферменттерінің қатысуымен әлдеқайда жылдам жүреді және сутегі пероксидінің ыдырауы нәтижесінде сол соңғы өнімдер пайда болады.

Осылайша, ферменттер бейорганикалық заттармен катализделген химиялық реакцияларға ұқсас бірқатар химиялық реакцияларды катализдейтін деп есептеуге болады. Оның үстіне, экспериментатор осы реакцияны катализдейтін тиісті ферментті (немесе ферменттік жүйені) оқшаулап, оңтайлы құра алатын болса, тірі организмдерде (немесе жасушалардағы) кез-келген химиялық реакция негізінен организмнен тыс (немесе жасушадан тыс) оны пайдалану шарттары сақталуы керек

1974 жылдың сәуір айында Кеңес басшылығы ғылыми орталықтарды ұйымдастыруға жан-жақты көмек көрсете отырып, «молекулалық биология мен молекулалық генетиканың дамуын жеделдету және олардың ұлттық экономикаға жетуін қамтамасыз ету шаралары туралы» қаулы қабылдады. Осы қаулы КСРО-дағы химиялық және инженерлік энзимологияның әртүрлі салаларында ғылыми-зерттеу жұмыстарының ұйымдастырылу шаралары мен ғылыми-зерттеу жұмыстарының қарқынды дамуын бастады. Университеттерде, республика бойынша ғылыми-зерттеу институттары мен орталықтары, ғылыми зертханалар шұғыл түрде ұйымдастырылды, онда ведомствоаралық және интеграцияланған ғылыми-зерттеу жұмыстары басталды. 1974 жылы ұлттық ғылым үшін бірнеше маңызды оқиғалар атап өтілді: Таллинде (Эстония) «Бессимирленген ферменттерді қабылдау және қолдану» Бүкілодақтық симпозиумы өткізілді. М.В. Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университетінде. Ломоносов химия-биологиялық факультеттердің бірқатар бөлімдерімен әзірленген кешенді факультетаралық «Биоморганикалық катализаторлар иммобилизацияланған ферменттер негізінде» мақұлданды; осы жұмыстарды үйлестіру үшін Мәскеу мемлекеттік университетінде аталған аталмыш Ғылыми Кеңес құрылды. ISKCON. БҰҰ-ТА. КЭБ. 2. ХИМИЯ. Т. 55. №2 корр. мүшесі болды. КСРО Ғылым академиясы, профессор Илья В. Березин, 2013. 9-шы халықаралық конференция «Biocatalysis 2013» (9-шы Халықаралық конференциясы «Biocatalysis: негіздері және Бағдарламалар») өткен арналды, оның 90-жылдығы. 1974 жылы профессор И.В. химиялық энзимологиясы Мәскеу мемлекеттік университеті департаменті химия кафедрасында Березина құрылды (2014 жылы, кафедра өзінің 40 жылдығын атап өтеді), ол басқарды. қазірдің өзінде бар екендігіне алғашқы 10 жыл ішінде кафедра біздің елімізде осы мәселе бойынша жетекші ғылыми және әдістемелік орталығына айналды ретінде біздің еліміздің дамуы мен химиялық инженерлік энзимологиясы үшін бұл оқиғаның маңызы, бағалау мүмкін емес. Химия факультеті, М.В.Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университеті; Ломоносов сонымен қатар КСРО-да алғашқы білім беру мекемесі болды, онда ғылыми қызметкерлер - ферменттер физикохимиясы саласындағы мамандар даярлау басталды. Қысқа уақыт ішінде профессор IV. Березин кеңестік энзимологияның ұлы ұлттық мектебін құруға көмектесті, оның жұмысы бүкіл әлемде белгілі, ал кейбір облыстарда ешқандай ұқсастық жоқ. Химиялық энзимология кафедрасының көптеген студенттері инженерлік энзимологияның әр түрлі салаларында тек Мәскеудің жоғары оқу орындарында ғана емес, сондай-ақ Ресей мен бұрынғы КСРО елдерінің басқа да ғылыми орталықтарында жұмыс істей бастады, олар осы күнге дейін үлкен табыстарға қол жеткізді. Осы саладағы ғылыми әзірлемелердің қарқындылығы Химиялық энзимология кафедрасында өзінің алғашқы 10 жылында осы тақырып бойынша 7 докторлық диссертация қорғалды. Ферменттерді иммобилизациялау саласындағы зерттеулердің басталуы дауылға ұшыраған ғылыми және ұйымдастырушылық қызметпен қатар жүрді. Осы ғылыми проблема бойынша КСРО-ның барлық одақтас республикаларында зертханалар құрылды. Бұл иммобилизация модификациялау әдісі ретінде көптеген зерттелген ферменттерге қолданылуы мүмкін. Сол жылдары, биологиялық молекулалардың тұрақтандыру әдісі ретінде ферменттер иммобилизациялау оның даму өте басында, және т.б. әр түрлі салаларда, медицинада, пайдалану үшін әлеуеті ғана болды онда шексіз болып көрінді. Сондықтан, ол ферменттер өзгерістер мен олардың зерттеуге арналған жұмыстардың үлкен саны бар екенін, табиғи болып табылады. олардың саны геометриялық прогрессиямен артты белсенді иммобилизациялау жаңа және жаңа әдістерін әзірледі, ол ферменттер түптеу үшін жарамды тасымалдаушылардың көптеген түрлерін ұсынылды. Бұл зерттеулер Таллин қаласында өткен иммобилизденген ферменттер, (1974) бойынша I Бүкілодақтық симпозиум атауында көрсетіледі. «Иммобилизденген ферменттерді дайындау және пайдалану» симпозиумы толығымен осы тақырыпқа арналды және ұлттық экономиканың түрлі салаларында иммобилизденген ферменттерді практикалық қолдану үшін перспективалық мүмкіндіктерді дамытуға арналған. Совет Одағының әртүрлі республикаларында екі жылда бір рет өткізіліп келе жатқан осы ғылыми тақырыпқа арналған бірнеше симпозиумды ашты, ол осы зерттеулердің қаншалықты кең және қарқынды жүргізілгенін көрсетеді. 1977 жылдың қазан айында Арменияның Абовян қаласында «Иммобилизденген ферменттерді дайындау және қолдану» бүкілодақтық симпозиумы өтті. М.В.Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университеті ұйымдастырушылары болды. Ломоносов, КСРО Ғылым және техника жөніндегі мемлекеттік комитеті, Армения КСР ғылым академиясы, Химия өнеркәсібі министрлігі, КСРО микробиологиялық индустриясының бас басқармасы және Армения ғылым академиясының микробиология институты. ССР. Бірінші симпозиумда болғандай, оған 300-ге жуық кеңес ғалымдары қатысты. Қатысушылар саны шамамен сол күнге дейін сақталды. 1980 жылы қазан айында Ленинградта «Ғылыми зерттеу, индустрия және медицинада иммобилизденген ферменттерді қабылдау және қолдану» бүкілодақтық симпозиумы өтті. Бірінші симпозиумнан бері 6 жылдан кейін иммобилизденген ферменттерді практикалық қолданудағы басымдықтар айқын анықталды, бұл симпозиумның атауының шамалы өзгеруінде көрінді. Атаудың түбегейлі өзгеруі 1983 жылы мамырда Киевте өткен Бүкілодақтық төртінші симпозиумға берілді. Ол «Инженерлік энзимология» деп аталды. «Ұлттық экономикадағы және медицинадағы биокатализаторларды өндіру және қолдану», бұл иммобилизденген ферменттерді өндірістік индустриалды биокатализаторлар ретінде практикалық қолдану перспективаларын, сондай-ақ оларды медициналық мақсаттарда пайдалануды барынша дәлелдейді. Барлық кейінгі симпозиумдар аттас болды: V (Маусым 1985, Олайне, Латвия), VI (маусым 1988, Вильнюс, Литва) және бүкілодақтық мәртебесін соңғы - VII (Сәуір 1991, Мәскеу). ғылыми бағдарламасы, мысалы, симпозиумның VI келесі ғылыми-зерттеу тақырыптар енгізілді: 1) іргелі biocatalysis мәселелері және биотехнология олардың қарым-қатынасы; 2) иммобилизденген ферменттер мен жасушалар; 3) ферменттерді гендік инженерия әдістерімен дайындау; 4) талдаудағы биокатализаторлар; VESTN. ISKCON. БҰҰ-ТА. КЭБ. 2. ХИМИЯ. 5) иммунофензимология; 6) медицинадағы ферменттер; 7) химиялық синтездегі биокатализаторлар; 8) инженерлік энзимологияның экономикасы, процестері және құрылғылары. Симпозиум VII ғылыми бағдарламасы осы көрінгенімен: biocatalytic процестердің 1) іргелі зерттеулер; 2) физиологиялық белсенді қосылыстар мен дәрілік заттардың биокаталитикалық процестерінің жаңа буыны; 3) биосенсорлар; 4) биолюминесценттік талдау; 5) иммуногенимикалық талдау; 6) Жаңартылатын шикізаттың биоконверсиясы. Басында (70 жыл) кезінде, ғылыми-зерттеу сусымалы зерттеуге арналды және көбірек ферменттер иммобилизациялау жаңа медиа әдістерін іздеу және олардың физикалық және химиялық қасиеттері зерттейді болса, зерттеудің негізгі үлесі жақын 90-ші жыл практикалық туралы болуы тиіс белгілі бір иммобилизденген фермент экономиканың әртүрлі салаларында препараттарды, негізінен тамақ өнеркәсібінде, медицинада, фармацевтика және басқа да пайдалану. Ол негізгі ғылыми орталықтардың туралы статистикалық ақпаратты талдау қызықты, тікелей және белсенді химиялық энзимологиясы саласындағы ғылыми-зерттеу процесіне қатысатын, ол инженерлік энзимологиясы жаңа ғылыми пән әзірлеумен айналысады, және барлық осы жылдар тұрақты қатысушылары мен симпозиум белсенді тең ұйымдастырушылары болды «Химиялық энзимологиясы.» Қызметкерлері ЖМҚ химиясы институтында 1974 жылы Бүкілодақтық симпозиумы «химия және машина жасау энзимологиясы» қатысты КСРО, оқу және ғылыми ұйымдардың тізімі, ғылым Чехословакия академиясы (Прага, Чехия) симпозиумы жұмысына бірнеше рет өтті мақалаға қоса. Жоғарыда, VII Бүкілодақтық симпозиумы «Инженерлік энзимология атап өтті. ұлттық экономиканың және медицинада биокатализаторлар дайындау және пайдалану «, содан кейін осы ғылыми іс-шара халықаралық конференцияның атағы берілді, бүкілодақтық мәртебесін соңғы болды.