Особенности биомиметики

Знания, получаемые людьми из природы, используются в современном мире повсюду, начиная от строительства и кончая медициной. Сегодня эти знания уже составили новую область науки: биомиметику. Этот термин, впервые ввел американский писатель-натуралист Джанин Бениус.

Биомиметика - область химии, которая моделирует процессы, происходящие в живой природе. Открытия в области биомиметических систем готовят революционный переворот в области синтеза новых материалов. Различают:

· биологическую, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

· теоретическую, строящей математические модели этих процессов;

· техническую, применяющую модели теоретической биомиметики для решения инженерных задач.

В Институте проблем химической физики РАН в Черноголовке уже найдены биомиметические подходы к ферментативной фиксации азота, анаэробного окислениюя алканов (метана в метанол) и фотоокислению воды с получением кислорода (именно это делают растения в процессе фотосинтеза).

Лакокрасочное изделие Lotosan выпускаемое в Германии отличается высокой стойкостью к загрязнениям. Идея была почерпнута у цветков лотоса, растущих в болотистых районах, и, несмотря на это, сохраняющих свою белизну. Оказалось – дело в микроскопических шипах, покрывающих поверхность цветка. Они не дают частицам задерживаться на лепестках и позволяют дождевой воде легко их смывать. В настоящее время разработчики бьются над создания легких, эластичных и прочных (в 5 раз прочнее стали) материалов на основе паутины. Идеология биомиметики прочно заняла свое место в различных дисциплинах - инженерном деле, химической технологии, нанотехнологии и многих других. Учёные попытаются найти химические аналоги ферментов и на их основе создать новые промышленные процессы. И это процесс со временем будет только набирать силу.

Заключение

В данной работе рассмотрено одно из биологически активных веществ, а именно - ферменты. Ферменты являются биологическим катализатором белковой природы, ускоряющим химические реакции в живых организмов и вне их. Ферменты обладают уникальными свойствами, которые отличают их от обычных органических катализаторов. Это, прежде всего, необычно высокая каталитическая активность. Другое важнейшее свойство ферментов - это избирательность их действия.

Важным свойством ферментов, которое необходимо учитывать при их практическом пользовании, является стабильность, т.е. их способность сохранять каталитическую активность.

Благодаря высокой специфичности ферментов в организме не воцаряется хаос: каждый фермент выполняет строго отведённые ему функции, не влияя на течение многих десятков и сотен других реакций, происходящих в его окружении. Роль ферментов в жизнедеятельности организмов велика.

Будущее ферментов очень интересно. Технология обнаружения и производства новых ферментов развивается с большой скоростью. Прежде применение и производство ферментов развивалось большей частью за счет попыток и ошибок. Так как детали, влияющие на химию и действие ферментов, были известны плохо, то в препаратах использовались смеси наиболее универсальных ферментов. Благодаря новым исследованиям при производстве сбываемой продукции возможно использование более специфичных ферментов.

Сегодня развивающиеся технологии с каждым днем раскрывают все новые чудеса сотворения жизни, и "биомиметика" как наука избирает примерами превосходные системы в организмах живых существ, создавая по их образу и подобию изобретения для пользы и блага людей. Учёные попытаются найти химические аналоги ферментов и на их основе создать новые промышленные процессы.

Список литературы

1. http://www.krugosvet.ru/articles/03/1000310/1000310a1.htm

2. Габриелян О.С, Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю, Теренин В.И. Учебник химия 10 класс. - М., 2005.

3. Нечаев А.П., Кочеткова А.А, Зайцев А.Н. Пищевые добавки.- М., 2001.

4. Биохимия растительного сырья/ Под ред. Щербакова В.Г. М., 1999.

5. http://www.gazeta.ru/science/2007/10/15_a_2241957.shtml?incut2

6. http://www.cleandex.ru/articles/2008/07/07/biomimetic-1

Приложение 1

Классификация ферментов [3]

Таблица 1

Классы ферментов	Катализируемая реакция	Примеры ферментов или их групп (даны тривиальные названия)
Оксидоредуктазы	Перенос атомов водорода или электронов от одного вещества к другому	Дегидрогеназа, оксидаза
Трансферазы	Перенос определённой группы атомов - метильной, ацильной, фосфатной или аминогруппы – от одного вещества к другому	Трансаминаза, киназа
Гидролазы	Реакции гидролиза	Липаза, амилаза, пептидаза
Лиазы	Негидролитическое присоединение к субстрату	Декарбоксилаза, фумараза, альдолаза
Изомеразы	Внутримолекулярная перестройка	Изомераза, мутаза
Лигазы	Соединение двух молекул в результате образования новых связей С-С, С-N, С-О или С-S, сопряженное с распадом АТФ	Синтетаза

Приложение 2

Некоторые примеры использования ферментов в промышленности [4]

Таблица 2

Фермент

Промышленность

Использование

Амилазы (расщепляют крахмал)

пивоваренная

Осахаривание содержащегося в солоде крахмала

текстильная

Удаление крахмала, наносимого на нити во время шлихтования

хлебопекарная

Крахмал Глюкоза. Дрожжевые клетки, сбраживая глюкозу, образуют углекислый газ, пузырьки которого разрыхляют тесто и придают хлебу пористую структуру. Хлеб лучше подрумянивается и дольше не черствеет

Протеазы

(расщепляют

белки)

папаин

пивоваренная

Этапы процесса пивоварения, регулирующие качество пены

мясная

Умягчение мяса. Этот фермент довольно устойчив к повышению температуры и при нагревании мяса какое-то время продолжает действовать. Потом он, конечно, инактивируется

фармацевтическая

Добавки к зубным пастам для удаления зубного налёта

фицин

фотография

Смывание желатина с использованной плёнки для того, чтобы извлечь находящееся в нём серебро

пепсин

пищевая

Производство «готовых» каш

фармацевтическая

Препараты, способствующие пищеварению (в дополнение к обычному действию пепсина в желудке)

трипсин

пищевая