14 саба. Гендік инженерия. Инженерлік энзимология. Амин ышылдарыны ндірісі

• Название: 14 саба. Гендік инженерия. Инженерлік энзимология. Амин ышылдарыны ндірісі
• Дата: 29.04.2022
• Размер: 78.33 Kb.
• Имя файла: Лекция - 15.docx
• Тип: Документы; #503916

№14 сабақ.

Гендік инженерия. Инженерлік энзимология. Амин қышқылдарының өндірісі.
1) Биотехнология процестерінің ерекшеліктері.

2) Амин қышқылдарының өндірісі.

3) Амин қышқылдарын алудың технологиялық схемасы.

4) Гендік инженерия.

5) Инженерлік энзимология.
Биотехнология обьектілеріне вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар, өсімдіктердің, жануарлардың, адамдардың жасушалары, биогенді заттар жатады. Кеңею өрісі вирустардан адамдарға дейін. Биотехнологиялық биообьектілердің процестерінің басты параметрлеріне: тазалау, жасушалардың көбею жылдамдығы мен вирустық бөлшектердің репродукциясы, биомолекулалардың активтілігі мен тұрақтылығы жатады. Таңдалып алынған биотехнологиялық биообьектіге жағымды жағдай туғыза отырып, осы жағымды жағдайлардың микроб – контаминанттарға немесе ластануға да жағымды екенін ескеру қажет. Контаминирлеуші микрофлораға өсімдік және жануар культураларының жасушаларындағы вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар жатады. Мұнда микроб – контаминанттар биотехнологиялық өндірістің зиянкестері болып табылады. Ферменттерді биокатализаторлар ретінде қолданғанда, оларды биотехнологиялық процестің ортасына сапрофитті микрофлора енуін болдырмау үшін изолирленген күйден сақтандыру қажеттілігі туындайды. Биообьектінің систематикалық күйіне тәуелсіз, практикада табиғи ұйымдастырылған бөлшектер мен нағыз генетикалық ақпараты бар жасушалар немесе жасанды генетикалық ақпараттандырылған жасушаларды қолданады.

Биотехнологияда өзіндік спецификалық әдістер бар:

• 
  Периодты үздіксіз режимде биообьектілердің үлкен масштабты тереңдік культивирлеу;
  
• 
  Өсімдік және жануар ұлпаларының жасушаларын арнайы ортада өсіру.
  

Биотехнологиялық биообьектілерді культивирлеу әдістері арнайы

жабдық – ферментаторларда жүзеге асырылады.

Биотехнологиялық процестердің химиялық процестерден ерекшелігі: біріншіден, басты компонент қандай да бір биообьект болып табылады. Мұндай обьектілер химиялың технологияда болмайды. Жоғары температура мен қысым биотехнологияда тиімсіз. Биотехнологиялық процестер биологиялық, биохимиялық, биоаналогты болып бөлінеді. Біріншісінде - акариот пен прокариоттарды қолдануға, екіншісінде – ферменттерді, үшіншісінде – химиялық синтезді қолдануға бейімделген.

Биологиялық технологиялардың көптеген процестері ортақ болып табылады.

Арнайы - өзіндік спецификалық ерекшеліктері бар (пенициллин өсіру, тұмау вирустарын тауық эмбриондарында культивирлеу). Осыған байланысты биотехнологиялық процестер микробиологиялық, фито – зообиотехнологиялық болады.

Биотехнологиялық процестер шартты түрде биологиялық, биохимиялық, биоаналогты болып бөлінеді.

Биологиялық процестер прокариот пен эукариоттарды қолдануға бейімделген.

Биохимиялық процестер ферменттерді қолданса, биоаналогты процесте тірі ағзаларға функционалды жақын химиялық синтез немесе заттардың жартылай синтезі жатады.

Процестерді 3 режимнің біреуін қолдану арқылы жүргізеді:

• 
  периодты
  
• 
  жартылай үздіксіз
  
• 
  үздіксіз
  

Периодтық режимде процестерді басынан аяғына дейін регламент бойынша жүргізеді, барлық операциялар аяқталған соң оны қайталайды.

Жартылай үздіксіз режимде алымды – құйылымды процесс жүзеге асырылады, биосинтез шыңында қандай да бір антибиотиктің культуралды сұйықтығының 30 – 70% алады да, бір мезгілде балғын қоректік ортаны қосады.

Үздіксіз режимде культуралды сұйықтықтың алынуы мен балғын қоректік ортаны қосу үздіксіз жүреді. Фазалық күйіне байланысты биотехнологиялық өндірісте ингридиенттерді қатты фазалы, газды фазалы деп бөледі. Олар газды пайдалануға бейімделген.

Процестердің орындалу шарттарына қарай:

1. 
   Бір сатылы
   
2. 
   Екі сатылы
   
3. 
   Көп сатылы.
   

Бір сатылы процестер бір фазалы күйдегі жасушаларды қолдануға арналған.

Екі сатылы процесте әр түрлі фазадағы жасушалар қолданылады, ал көп сатылы процеске генетикалық инженерия тән.

Биотехнология тірі системада өтіп жатқан физико – химиялық, биохимиялық, физиологиялық процестерге негізделеді, нәтижесінде энергия бөлінуі, өнімдердің синтезі мен деградациясы, ұйымдасқан құрылымдардың пайда болуы жүреді. Осыдан, биотехнологияда ғылыми және өндірістік мәселелерді шешуге арналған дайын үлкен материалды база болады. Бұл базаны қолдануға шектеу жасайтын мәселе тірі обьектілерде жүретін процестердің толық меңгерілмеуі, техниканың жетіспеушілігі мен рентабелділікке қойылатын қатаң талаптардың қажеттілігі. Сондықтан тірі ағзалардың ір түрлі түрлері мен топтары және олардың жасушалары биотехнология ортасына біртіндеп енгізеді.

Биотехнология тек қана ғылыми және өндірістік мәселелерді ғана шешпейді. Биотехнологияда үлкен методологиялық міндет бар – ол ғылыми – техникалық прогрестің көмегімен адамның тірі табиғатқа әсерінің масштабын үлкейтуін, тірі системалардың адамның тіршілік шарттарына қалыптасуын жылдамдатады. Бұрын адамның тірі ағзаға әсер етуі жасанды іріктеумен ғана шектелген. Қазіргі кезде жасанды іріктеу биотехнологияда тарихи алғышарт ретінде қолданылады. Олар жоғарғы деңгейде эволюциямен қабысатын бір құрылымдық жүйені көрсетеді.

Биотехнология экологиялық таза және жоғары үнемді өнімдерді өндіруші. Бірақ үлкен прогресске аяқ басу үшін биотехнология фундаментальді ғылымдардың жетістігіне мұқтаж.
Амин қышқылдарының жіктелуі. Изомерия. Алу жолдары

Амин қышқылдары деп– карбон қышқылының молекуласындағы көмірсутегідегі сутегінің орнын амин тобы басқан органикалық қосылыстарды айтады.

Амин қышқылдарының физиологиялық маңызы өте зор, өйткені олардың қалдықтарынан ақуыздар құрылады және олардан ферменттер, витаминдер, гормондар түзіледі. Амин қышқылдарын көбінесе тривиалды (шығу тегі бойынша) атаумен айтады.

Мысалы: NH₂СН₂СООН– глицин. Сонымен қатар, амин қышқылдарын атау үшін сәйкес карбон қышқылының атына «амин» деген сөз қосып, амин тобының орнын грек алфавитімен көрсетіп атайды. Мысалы:

– аланин немесе α-аминпропион қышқылы

Амин қышқылдарының жіктелуі

Амин қышқылдары құрылысы бойынша үш топқа бөлінеді:

1. Ациклді;

2. Карбоциклді;

3. Гетероциклді.

Ациклді амин қышқылдары карбоксил – СООНжәне амин −NH₂ топтарының санына қарай бөлінеді:

1. Моноаминкарбон қышқылдары: аланин СН₃СН(NH₂)СООН – барлық ақуыздар құрамына кіреді.

2. Моноаминдикарбон қышқылдары: аспарагин қышқылы НООССН₂СН(NH₂)СООН – аминянтар қышқылы, ақуыз гидролизі нәтижесінде түзіледі. Табиғатта аспарагин қышқылының амиді кездеседі –

NH₂СОСН₂СН(NH₂)СООН.

3. Диаминмонокарбон қышқылдары: Н₂N(СН₂)₄СН(NH₂)СООН – лизин, кейбір балық уылдырығының құрамында кездеседі, күшті негіз, ауыстырылмайтын амин қышқылдарына жатады. Оны синтетикалық жолмен капролактамнан және биохимиялық әдіспен алады.

Изомерия

Амин қышқылдарының изомериясы функционалды топ орнына және көміртегі скелеті құрылысына байланысты болады.

α – аминпропион қышқылы (α-аланин)	β – аминпропион қышқылы (β-аланин)

α – аминмай қышқылы	β – аминмай қышқылы	γ – аминмай қышқылы	α – аминизомай қышқылы

Химиялық қасиеттері

Амин қышқылдарының құрамында негіздік амин және қышқылды карбоксил топтары болғандықтан, олар амфотерлік қасиет көрсетеді.

1. Тұздар түзу реакциялары. Амин қышқылдары қышқылдармен де, негіздермен де әрекеттесіп, тұздар түзеді.

2. Амин қышқылдары қышқылдар сияқты күрделі эфирлер, хлорангидридтер түзеді:



1. Амин қышқылдары декарбоксилденіп, амидтер түзеді:



4. Амин қышқылына азотты қышқылмен әсер етсе, оксиқышқыл және азот түзіледі:

NH₂СН₂СООН + НNО₂ → НОСН₂СООН + N₂ + Н₂О

5. Амин қышқылдары дезаминдеу реакциясына түседі, нәтижесінде амин тобы жойылады.Бұл реакция организмдерде ферменттердің әсерінен жүреді:

ферменттер



6. Амин қышқылдарының құрамында негіздік қасиет беретін амин тобы және қышқылдық қасиет беретін карбоксил тобы болғандықтан олардың молекулалары өзара әрекеттесіп,полимерлер түзіледі:



7. Амин қышқылдарына ғана тән қасиеттері:

а) Амин қышқылдарына қыздырудың әсері: Альфа- амин қышқылдары дикетопиперазин түзеді (молекулааралық циклді диамид)



Бета- амин қышқылдарын қыздырғанда аммиак бөлінеді және қанықпаған қышқылдар түзіледі:



акрил қышқылы

Гамма- амин қышқылдары молекула ішіндегі дегидратацияға ұшырап, циклді аминдер – лактамдар түзіледі:



ә) амин қышқылдарына мыс(ІІ) иондарымен комплекс қосылыстар түзу реакциясы тән:



Алу жолдары

I. α- амин қышқылдарын алу

1. Хлор алмасқан қышқылдарға аммиакпен әсер етіп:

NH₃ + СlСН₂СООН → НСl +NH₂СН₂СООН

2. Альдегидтерге аммиак және циан қышқылымен әрекет етіп (Штрекер реакциясы):



3. Ақуыздардың гидролизі нәтижесінде 25 әр түрлі аминқышқылдары алынады.

II. β- амин қышқылдарын алу

1. Қанықпаған қышқылдарға аммиак қосып, катализатор қатысында



2. Малон қышқылынан алу (В.М. Родионов реакциясы):

СН₃СНО + СН₂(СООН)₂ + NH₃ → СН₃СНNH₂CН₂ СOOH + Н₂О + СО₂
Амин қышқылдарының өндірісі
Амин қышқылдарын химиялық синтез арқылы н/е белокты гидролизаттардан экстракциялау арқылы алады. Ауыстырылмайтын А.Қ. микробиологиялық жолмен алған тиімді, себебі оларды МО белсенді L-формада түзеді. МО арқылы а.қ. алудың 2 технологиялық жолы бар: 1- және 2- сатылы.

Бірінші әдіс арқылы а.қ. өндіргенде шикізат ретінде қажетті амин қышқылының клеткада түзіліп отыратын химиялық н/е биологиялық жолмен алынатын ізашары пайдаланылады. Яғни алғашқыда әзірленген ізашар МО клеткасында трансформацияланып керекті қосылысқа айналады.

Синтездің екінші жолы – мақсатты амин қышқылын түзетін белгілі штамды арнайы қор. ортада және жағдайларда өсіруге негізделген.

Амин қышқылдарын өндіру әдістері:

1) Белокты шикізат гидролизі.

2) Хим. синтез.

3) Микробиол. синтез.

4) Биотрансформация

Гидролиз кезінде белокты шикізатты қышқылдар мен сілтілер ерітіндісінде 100-105°C 20-48 сағ. қыздырады. Кемшілігі - Ол кезде кейбір а.қ. ыдырап кетеді.

Хим. синтез – а.қ. өндірудің шығымы жоғары әдісі. Кемшілігі – А.қ. рацематты изомерлерінің қоспасы түрінде алынуы. Микробиол. жолмен лизин, триптофан а.қ. алу кең тараған.

<sub>БИОТЕХНОЛОГИЯДАҒЫ ГЕНДІК ИНЖЕНЕРИЯ ӘДІСТЕРІ.
Биологтар заманауи генетикалық әдістерді пайдаланып, бактерияларды ақуызды препараттар (мысалы, рестрицирлеуші эндонуклеаза), алуан түрлі химиялық қосылыстардың, аминқышқылдардың, антибиотиктердің және т.б. өндірісі бойынша өзіндік «биологиялық фабрикиаларға» айналдыруды үйренген. Олар спецификалық гендерді бактериалды клеткалардың ішінде клондау арқылы бірегей метаболиттерді алу биосинтезінің жаңа жолдарын шығарады. Үй хайуанаттары мен адамдардың ауруларын диагностикалауға арналған зонда ретінде аурутудырушы микроорганизмдердің клондалған генін қолданады, сонымен бірге қауіпсіз әрі эффектілі вакциналарды алуға арналған изолирленген гендерді қолданады.

Гендік инженерияның әдістері көмегімен биологиялық процестердің спецификалық түрде жүруіне бактериялардың белгілі бір түрлерінің табиғи қабілеттілігін күшейтуге болады. Мысалы, қоршаған ортаны ластайтын токсикалық қалдықтарды эффективті түрде бұзатын бактерия штаммдары ауылшаруашылық культураларының қарқынды өсуіне себепші болады, целлюлозаны төменмолекулалы көміртек қосылыстарына дейін ыдыратып, зиянкес жәндіктерді жояды.</sub>

Ген инженериясы – молекулалық биологияның жаңа саласы. Ол лабораториялық әдіс арқылы генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді алу жолын қарастырады. Ген инженериясының пайда болуы генетиканың, биохимияның, микробиологияның және молекулалалық биологияның жетістіктерімен байланысты. Бұл атаудың екі түрі қолданылады: “генетикалық инженерия” және “ген инженериясы”. Соңғы кезде “генетикалық инженерия” жалпылама түрде колданылып жүр, ген инженериясы да осының ішіне кіреді.

Молекулалық биология ғылыми жетістіктерінің нәтижесінде пайда болған ген инженериясы организмнің бағалы қасиетін сақтап қана қоймай оған жаңа әрі саналы қасиет те бере алады. “Инженерия” деген атау құрастыру деген мағынаны білдіреді. Яғни ген инженериясы дегенді ген кұрастыру деп түсіну қажет. Ген инженериясының дәуірі басталмай тұрып 1969 жылы Г. Корана нуклеотидтерді белгілі бір жүйемен орналасқан ДНҚ синтезінің методологиясын жасап берген. Жекеленген дербес амин қышқылы — ашытқының аланиндік тРНҚ-ның бастауыш жүйесі ашылғаннан кейін Г. Корана химиялық жолмен осы РНҚ-ның көлемі 77 полинуклеотидтен тұратын кодтық бөлігін синтездеді. Кейіннен 1979 жылы осы лабораторияда ішек таяқшасының тирозиндік тРНҚ-сы синтезделді және ол Т4 бактериофагының құрамына енгізіліп, бактерияның клеткасында жұмыс істеді.

Ген инженериясының дүниеге келген уақыты 1972 жыл деп есептеледі. Сол жылы Т. Берг алғаш рет пробиркада үш түрлі микроорганизмнің ДНҚ-ларының фрагменттерінен жаңа гибридтік ДНҚ құрастырды. Бірақ маймылдың рак вирусының, бактериофагтың және ішек бактериясының гендік ДНҚ-ларынан құрастырылған ол гибридтік ДНҚ-ның клетка ішінде ойдағыдай жұмыс істей алатындығы тексерілмеді, себебі құрамында рак вирусының нуклеин қышқылы болғандықтан ғалымдар тәуекелге бармады.

Клеткада жұмыс істей алатын гибридтік ДНҚ-ны 1973-74 жылдары С. Коэн мен Г. Бойер құрастырды. Олар басқа организмнен бөліп алған ДНҚ фрагментін (генін) бактерия плазмидасының құрамына енгізді. Ол плазмидадағы бөтен гендердің алғаш рет жаңа организм ішінде жұмыс істей алатынын көрсетті. Соның артынша-ақ дүние жүзінің көптеген лабораторияларында жұмыс істей алатын әр түрлі плазмидалар алынды. Совет елінде ондай бөтен гені бар плазмида академик А.А. Баевтың басшылығымен жасалды.

Ген инженериясы деп рекомбинантты ДНҚ-лар жасап, оларды басқа тірі клеткаларға енгізуді айтады.

Ген инженериясы шешетін мәселелер:

1) генді химиялық немесе ферментті қолдану жолымен синтездеу;

2) әр түрлі орғанизмнен алынған ДНҚ фрагменттерін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинантгарын алу);

3) бөтен генді жаңа клеткага векторлық ДНҚ аркылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету;

4) клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді енгізу және бөтен белокты синтездеу;

5) бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.

Микроорганизмдер генетикасының екпінді дамуы біздің ғасырымыздың 70-жылдарының бірінші жартысында генетикалық инженерия,ген инженериясы немесе рекомбинатты ДНҚ техникасы деп аталатын жаңа эксперименттік технологияның пайдаболуына әкелді. ТМД елдерінде алғашқы — екі, ал батыста соңғы аталу кең қолдану алды.

Генетикалықинженерия деп invitro жағдайында функциялық пәрменді генетикалық құрылымдарды (рекомбинантты ДНҚ-ны) құрастыруды және олардытіріклеткаларға енгізуді түсінеді. «Генетикалық инженерия» және «ген инженериясы» терминдері синоним ретіңде қаралғанмен, олардың мағынасы бірдей емес: генетикалық инженерия — генетикамен байланысқан, ал ген инженериясы — тек генге ғана қатысы бар.  Рекомбинантты ДНҚ (рДНҚ) дегеніміз әр текті ДНҚ-лардан құралған(табиғи немесе синтетикалық ДНҚ фрагменттерін жалғастыру арқылы) және клеткаларда репликациялана алатын генетикалық құрылымды түсінеді. Бұл арадан, біз үш терминнің де жалпы анықтамасы бір бағытта екендігін байқауымыз керек, реалдық тұрғыдан олардың мақсаттары.бірдей және қазіргі жаңа биотехнологияның негізгі, әрі перспективалы әдісі болып саналады.

Ген инженериясы мынадай кезеңдерден тұрады:

1) генді (ДНҚ фрагментін) алу;

2) рекомбинантты ДНҚ . молекуласын құрастыру;

3) реципиент клеткасына рекомбинантты ДНҚ молекуласын енгізу;

4) қажет рекомбинантты ДҢҚ молекулалары бар клондарды (бактерияық клеткаларды) ортадан табу.

Инженерлік энзимология
Инженерлік энзимология – биотехнологиялық процестерді қарқындандыру қажеттілігіне  байланысты пайда болған  жаңа ғылыми-техникалық бағыт.

Инженерлік энзимологияның міндеттері - клеткадан бөлініп алынған  немесе онда орналасқан  ферменттер мен полиферменттік  жүйелердің  негізіне «берілген  қасиеттері»  бар  органикалық катализаторларды  конструкцияландыру.

«Берілген қасиет» термині осы қасиеттердің  алынған катализатордың  практикалық қажеттіліктері, ферментативті процестерді жүргізу жағдайы, арнайылығы, қажетті өнімділігі және т.б. туындағандығын білдіреді.

Тірі ағзалар  үнемі қозғалыста және тепе-теңдікте болады, яғни ағзаға сырттан  қоректік заттар еніп тұрады және  керексіз өнімдер сыртқа шығарылады. Бұл  құбылысты  зат алмасу процесі деп атайды. Зат алмасудың  қалыпты жүруін  орталық жүйке жүйесі және эндокрин (ішкі секреция)  бездерінің  гормондары реттейді. Эндокрин бездері  өз әсерін  ферменттер  әсері арқылы іске асырады.

Егер ферменттер қатыспаса,  ағзадағы химиялық реакциялар өте баяу да тәртіпсіз жүрер еді. Мұндай жағдайда тіршіліктің өзі де болмайды. Сондықтан да  ферменттер барлық тіршілік процестерінің  негізі болып табылады. Ал  ферменттер әсерінің қандай болмасын  бұзылуы әртүрлі жайсыз құбылыстарға душар етеді.

Ферменттер  деп ағзада жүретін алуан түрлі биохимиялық  процестерге  катализатор ретінде  әсер ететін белоктік  табиғаты бар қосындыны айтады.

Әдетте химиялық реакциялардың  жүру жылдамдығын  шапшаңдататын заттарды  катализаторлар деп атайтыны белгілі. Ал, ферменттер - өсімдіктер мен жануарлар және  микроорганизмдер клеткаларынан  бөлінетін белок тектес, ағзадағы биохимиялық реакцияларды сан мың есе  шапшаңдататын қабілеті бар зат. Мұның қатысуынсыз  қоректік заттардың ағзаға сіңуі мүмкін емес. Осыған байланысты  ферменттерді биологиялық  катализаторлар деп атайды, өйткені олар зат алмасу процесіне тікелей ат салысады.

Фермент (латынның  fermentum-ашу деген мағына береді) деген терминмен қатар  әдебиетте  энзим     (enaym,  en-ішкі,  zyme-ашытқы деген мағына береді) деген сөз де қолданылады.

Ферменттерді және  олар катализдейтін  реакцияларды зерттейтін бөлім энзимология деп аталады.

Ферменттер қатысатын процестерді  ғылыми тұрғыдан зерттеу XVII ғасырдың орта кезінен басталды. Осы кезде  Гельмонт  қанты бар  сұйық заттардың ерекше  қоздырушылар көмегімен  жүретінін анықтаған.  Осыдан кейін  Лавуазье ашу кезінде қант  түгелдей көмірқышқыл газға және спиртке айналатынын  анықтады.

XIX ғасырдың  ортасында кейбір фермент препараттары (уыттан-амилаза, қарын сөлінен-пепсин, т.б.)  бөлініп алынды. Сөйтіп, катализ және  катализаторлар жөніндегі ілім  жарыққа шықты.

Жалпы өндірістерде  ферменттерді қолданудың  көптеген  тиімділігі бар.

Экономикалық  маңызды  заттар алу үшін, өнім  беретін клеткалар  мен  ұлпаларды  өндіріс жағдайында өсіру- биотехнологияның  жаңа бағыты. Егер дәстүрлі  биотехнологияда  құнды биологиялық активті заттар алу үшін  тұтас организмдерді: микроорганизмдер, жануарлар, өсімдіктер  пайдаланылып келсе, ал қазіргі биотехнология-клеткалық биотехнологияға  бағытталған,  тап  осы жағдайда  өсімдіктердің  ерікті және орнықтырылған (иммобильденген) клеткаларын  жасанды ортада  өсіруге негізделген.

Қоректік ортада  өскен клеткалардың   ферменттері  қатысуымен  арзан  және қорымол  бастапқы  заттардан  биологиялық  активті  қосылыстарды  синтездеуге  болады,  бұл  процессті  биотрансформация деп атайды.

Қазір ферменттерді  кеңінен қолданып отырған елдер: Жапония, АҚШ, Англия, Чехословакия, Голландия, Германия. Жапонияда ферменттерді қолданудың  қарқындап дамуы соншалық, одан түсетін табыс  ұлттық бюджеттің  20%- на тең келеді.

Ферменттер  халық шаруашылығының нан пісіру саласында  да өз тиімділігін дәлелдеп жүр. Мысалы,  бір тонна қамырға небәрі 300 грамдай  фермент қосқанда  оның  қабаруы  анағұрлым артады, нанның иісі, дәмі жақсарып, шапшаң пісетін  болады. Ферментті препараттар  қамырдың ашуын тездету арқылы   нан пісіруге кететін  уақытты  25%-ға дейін қысқартады. Демек, осы үнемделген  уақыт ішінде  тағы да бірнеше мыңдаған тонна нан өндіруге  болады.

Мысалы, Жапонияда ірі масштабта торғайшөптің клеткаларын жасанды ортада өсіріп, одан шиконин өндіру  жолға қойылған. 20000 литрлік ферменттерде  убихинон -10 өнімін беретін темекі клеткалары ортаның  үзілмейтін ағынында   3 ай бойы өсірілген. Убихинон-10-ның  бір күндік өнімділігі   1л  суспензияға шаққанда    5,582г болған.

Қазіргі уақытта  дүние жүзінің әр түрлі елдерінде  экономика жағынан маңызды заттар өндіруге  бағытталған биосинтездік  өнеркәсібінде  елуден астам өсімдіктер түрлерінің клеткалары қолдануда, олардың ішінде женьшень, раувольфия, оймақ гүл және дельта тәрізді диоскорея, торғайшөп, итжидек, сасық меңдуана, меруертгүл, агава, апиын т.б.

Ферменттік препараттарды тамақ өнеркәсібінде  нан, сыраның сапасын жақсарту үшін, дайын өнімнің шығымын көбейту үшін қалданады.

Азық-түліктердің  сақтау мерзімін ұзартып, тұрықтылығын арттыратын заттарға: антисептиктер, антибиотиктер, тотығуға қарсы заттар жатады. Бұл заттарды қолдану  азықтың сақталу кезінде бүлінуден, сапасын жоғалтудан сақтайды.

Биокатализатордың  жаңа түрі - иммобилизденген, яғни байланысқан  ферменттерді жасау  қолданбалы энзимологияның  алдында жаңа көрініс ашты. Иммобилизденген ( латын тілінде immobilis-қозғалмайтын деген сөз) ферменттер  дегеніміз  қатты  таянышқа  (полимерге, целлюлозаға, әйнекке) бекіген ферменттер. Бұлар ерімейтін материалмен ковалентті байланысады. Бекітілген ферменттерді қолдану  бұрыннан белгілі мысалы, 1916жылы   Дж.Нельсон мен Гриффин көмірге адсорбцияланған  интерфаза өзінің каталитикалық  белсенділігін сақтайтынын көрсеткен. Бірақ, 1939 жылы тері өңдеу үшін ағаш үгінділеріне адсорбцияланған протиолитикалық  ферменттерді пайдалануды ұсынған Дж.Пфанмюллер мен Г.Шлейхке иммобилизденген ферменттерді пайдалануға бірінші  патент берді. 1959 жылы Н. Грубкофер  мен Д.Шлейт ферменттерді иммобилиздеу үшін жаңа әдістеме - ковалентті байланыстыруды  алғаш рет қолданған.

Ферменттерді иммобилиздеу - бұл бос  ерітінді фазасынан бөлінген, бірақ онымен субстрат, эффектор немесе ингибитор молекулаларымен алмасуға  қабілеті бар қандай да бір фазаға биокатализатор молекуласын қосатын әдістеме.  Мұндай  бекіген  ферменттер  біртіндеп  өте тұрақтана түседі. Айлар бойы, тіпті ұзақ жылдар бойы  әрекет жасаған иммобилизденген  ферменттер белгілі, олар іс жүзінде  жақсы химиялық катализаторлардан кем емес. Әдетте клеткадан бөлініп алынған  ферменттер тез бұзылады, өзінің активтілігін жоғалтады.

Иммобилизделген ферменттер  кең көлемде амин қышқылы, витаминдер, қант, антибиотиктер  және дәрілер сияқты аса тапшы  азық- түліктің  және жемшөптік заттар өндірісінде  қолданыла бастады. Қазіргі кезде мұндай ферменттерді қолданатын кәсіпорындар  жүздеген тонна өнім шығарады. Мұндай кәсіпорындарда ағаш ұнтағын, сабанды, мақта сабағын, өсімдік қалдықтарын глюкозаға айналдырады да,  кейін одан жемшөптік белок немесе этил спиртін алады.

Соңғы жылдары  бұл бағытта ғалымдар алда. Олар  ферменттер иммобилизденуінен қажетті ферментті синтездейтін  микроорганизмдерді полимерлерге тұрақтандыруға кірісті.

Сүйектің  барлық ауруы кезінде  қан сарысуында сілтілік фосфотазаның  активтілігі артады. Емханаларда кей ауруларды емдеу үшін пепсин, трипсин, химотрипсин  сияқты протиолиттік  ферменттерді қолданады. Былғары өндірісінде мұндай  ферменттер  тері өңдеу үшін және былғары  шикізатын жұмсарту үшін  қолданылады.

Иммобилизделген ферменттердің  нативті ферменттермен салыстырғанда елеулі артықшылықтары бар. Мысалы олар реакциялық ортадан оңай бөлінеді. Бұл реакцияны  кез келген уақытта тоқтатып, катализатормен  ластанбаған  өнімдерді алуға және  фермент препаратын бір немесе бірнеше рет  пайдалануға мүмкіндік  береді.

Иммобилизация әдістерімен,  сәйкес тасымалдаушыларын  іріктеп алу ферменттердің  арнайылығын көрсететін -РН, температурасына  тәуелділігін, және денатурациялаушы әсерлерге  тұрақтылығы сияқты  қасиеттерін мақсатты түрде  өзгертуге болады.

Қорыта келе, инженерлік энзимология  қазіргі кезде қарқынды дамып келе жатқан   биотехнологияның  бір бөлігі, мақсаты  жаңа биотехнологиялық өндірістерде, органикалық  синтезде,  терапия және  диагностикада  жаңа тәсілдерді  құру үшін  ферментті катализаторларды қолданудың  ғылыми негіздерін жасау, сонымен қатар иммобилизденген  ферменттердің  көмегімен  энзимологияның іргелі мәселелерін шешу болып табылады.