Сравнительная характеристика активности липаз ферментативных препаратов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительная характеристика активности липаз ферментативных препаратов

Бельских А.А.

Энзимология, или ферментология является одним из наиболее бурно развивающихся разделов современной биохимии. Это можно объяснить той ролью, которую ферменты играют в обмене веществ живого организма. В клетках животных, растений обмен веществ идет непрерывно и состоит из двух процессов - анаболизма и катаболизма. Оба процесса осуществляются при помощи многочисленных и многообразных биохимических реакций.

Все эти реакции идут при участии ферментов.

Изучая свойства и функции ферментов, ученые пришли к выводу, что они являются биологическими катализаторами живого организма, которые обеспечивают быстрое разложение и синтез всех веществ в процессе обмена. И.П. Павлов называл ферменты "истинными двигателями жизненных процессов".

Изучение ферментов имеет огромное значение и для химической, фармацевтической индустрии, занятых приготовлением катализаторов, антибиотиков, витаминов, которые используются, в первую очередь в медицине, а также в других областях народного хозяйства (ветеринария, сельское хозяйство, производство различных пищевых продуктов, напитков и пр.). Все это свидетельствуют о том, что ферменты, или энзимы, занимают центральное место в биологии и медицине, а также в промышленности.

Энзимология представляет в настоящее время обширную область знания, которой посвящено большое количество литературы. В данной литературе содержится материал об истории ферментологии, строении энзимов, классификации и номенклатуре, свойствах ферментов и механизме действия, а так же по их применению. Кроме этого, в литературе рассматривают вопросы техники химического эксперимента по выделению ферментов из биологических объектов и изучению их свойств.

Для исследования нами был выбран класс гидролаз, так как ферменты, принадлежащие к данному классу, имеют большое значение для жизнедеятельности организмов и способы их выделения приемлемы для лаборатории кафедры химии, БЖД и ПМ. К классу гидролаз принадлежит более двухсот ферментов; они катализируют самую распространенную в живом организме реакцию - гидролиз. Реакция гидролиза является первой ступенью катаболизма практически всех сложных соединений. Мы остановились на одной группе гидролаз - липазы. Данных о липазах не очень много. Судя по информационным источникам, наиболее изученной является липаза поджелудочной железы, где она содержится в достаточно больших количествах. Липазы из других биологических объектах практически не изучены. фермент катализатор биологический

Основная цель данного исследования - изучение и сравнение свойств ферментов из природного биологического объекта (поджелудочной железы) и лекарственных препаратов (мезим форте, фестал, энзистала- П, панкреатин, панзинорм форте).

Объект исследования: ферменты класса гидролаз - липазы.

Предмет исследования: способы выделения липаз из природного объекта, а также фармацевтических препаратов и исследование основных свойств - термолабильности, влияния pH среды, активаторов и ингибиторов на активность ферментов.

Исходя из цели, объекта, предмета исследования необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить научную, научно-популярную, педагогическую литературу по проблеме исследования.

2. Познакомится по изученной литературе с техникой и методикой химического эксперимента по выделению ферментов и исследованию их свойств.

3. Отработать химический эксперимент и выбрать приемлемую для лабораторий кафедры химии, БЖД и МП технику его проведения по выделению и изучению основных свойств липаз.

4. Провести лабораторный эксперимент по выделению липаз из биологических объектов и изучению их свойств.

5. Провести качественный анализ данных химического эксперимента.

6. Предложить форму и методику использования материалов научной работы в школьной практике.

Новизна исследования заключается в изучении свойств липаз, выделенных из поджелудочной железы и лекарственных ферментативных препаратов.

Работа имеет практическую значимость: во-первых, даны рекомендации по качеству и интенсивности действия липаз медицинских препаратов; во-вторых, отработанный химический эксперимент может быть использован в лабораторно-практических занятиях по биологической химии в вузе; в-третьих, разработанные методические рекомендации могут быть использованы в образовательном процессе по химии в средней школе.

Липаза - фермент, катализирующий гидролиз сложноэфирных связей в триглициридах с присоединением воды и образованием свободных жирных кислот и глицерина. Данный фермент встречается у животных, в растениях, грибах, микроорганизмах. Ферменты, выделенные из разных биологических объектов, отличаются по свойствам и характеру действия.

При приготовлении ферментативных препаратов была использована методика Ю.Б. Филлиповича, которая заключалась в следующем: исходный биологический материал подвергался гомогенизации, гомогенат подвергался экстракции водным раствором. Полученную смесь отфильтровывали, полученный экстракт использовался для опытов. В нашей работе наряду с ферментативными препаратами, выделенными из биологического материала (поджелудочной железы) использовались ферменты, входящие в состав медицинских препаратов - мезим форте, энзистал-П, фестал, пензитал, панзинорм форте. Поскольку ферменты очень быстро теряют свою активность, в каждой серии опытов готовились свежие ферментативные препараты.

Количественное определение липазы проводили титриметрическим методом. Во всех сериях опытов в качестве субстрата использовалось молоко, жир которого, находясь в эмульгированном состоянии, быстро расщепляется на глицерин и жирные карбоновые кислоты. К определенному объему субстрата прибавляли ферментативный препарат липазы. Об активности липазы судили по количеству жирных кислот, образовавшихся за определенный промежуток времени в результате гидролиза жира. Количество жирных кислот определяли титрованием 0,1Н раствором гидроксида натрия в присутствии раствора фенолфталеина до появления устойчивого в течение 1 минуты слабо-розового окрашивания. Таким образом, количество щелочи, пошедшей на нейтрализацию кислот, говорит о количестве образовавшихся кислот в процессе расщепления жиров, а по их количеству судили по активности фермента.

Первая серия опытов заключалась в изучении влияния температуры на активность липазы из всех вышеупомянутых объектов. С увеличением температуры активность фермента растет постепенно и достигает предела при t=37°С. Это точка оптимального значения температуры для липазы медицинских препаратов. Для липазы поджелудочной железы температурный оптимум равен 40°C. При указанных температурах на титрование потрачены наибольшие количества щелочи.

Еще одно свойство, изученное нами - действие активаторов и ингибиторов на активность липазы, входящей в состав лекарственных средств. При выполнении данного эксперимента также использовалась методика Ю.Б. Филипповича, которая заключалась в следующем: брался ферментативный препарат с субстратом и буферным раствором, при котором фермент наиболее активен. В одну из колб добавлялась дистиллированная вода - контрольная проба, а в другие - различные неорганические соли: AgNO3, MgSO4, а также инсулин и желчь. После этого все колбы инкубировались при оптимальной температуре фермента. Через 15 минут брались пробы. На основании полученных данных можно сказать, что для липазы из разных объектов ингибиторами являются соли тяжелых металлов, соли магния. Активаторами являются соли желчных кислот, входящие в состав желчи. Во всех медицинских препаратах и селезенке активирующим веществом является желчь.

Следующее свойство, изученное нами - влияние pH среды на активность липазы. По литературным данным оптимальное значение pH, при котором липаза проявляет максимальную активность, находится в слабощелочной среде. При анализе результатов, полученных в исследовании, замечено, что при одинаковых условиях активность липазы из разных биологических объектов неодинакова. В подтверждении приведем данные: pH 7,6 оптимум для фермента, входящего в состав энзистал-П, объем щелочи для титрования равен 8,0 мл; для липазы панзинорм форте 5,8 мл и для липазы селезенки 7,4 мл.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

• С увеличением температуры до 45С происходит постепенное снижение активности действия исследуемых ферментов. При дальнейшем увеличении температуры происходит резкое уменьшение активности фермента. Это связано с процессом инактивации фермента.

• Активаторам для липаз являются соли желчных кислот, а ингибиторами - соли магния, серебра и инсулина.

• При одинаковых условиях активность липаз из разных биологических объектах неодинакова. Липазы медицинских препаратов, таких как фестал и пензитал обладают наименьшей интенсивностью, по сравнению с мезим форте и энзистал-П.

• Липаза энзистал-П обладает наибольшей интенсивностью действия. Возможно, это связано с тем, что в состав ферментативных препаратов панзинорм форте и печени входит большое количество других веществ, которые оказывают влияние на активность фермента. Медицинский препарат энзистал-П характеризуется наименьшим содержанием побочных соединений.

Размещено на Allbest.ru