Технологія біосинтезу амінокислот

Зміст

Вступ

Використання мутантів мікроорганізмів

Промисловий синтез амінокислот

Мікробіологічний синтез глутамінової кислоти

Мікробіологічний синтез лізину, метіоніну, треонина і ізолейцину

Мікробіологічний синтез триптофану

Висновок

Список використовуваної літератури

Вступ

Амінокислоти - це органічні кислоти, що містять одну або декілька аміногруп, з біологічною - найважливіші азотвмісні речовини в живій клітині. До теперішнього часу в природі виявлено більше 300 амінокислот (на початок століття їх було відкрито 17, до середини - 60, а до 1965 року вже більше 170).

Амінокислоти (окрім гліцину) мають асиметричний вуглецевий атом і існують в двох дзеркальних ізомерних формах, званих енантіомерами, L- і D-конфігурації. Енантіомери володіють однаковими хімічними властивостями. Їх хімічний синтез завершується зазвичай здобуттям D,L-ізомерів, які досить складний розділити на індивідуальні ізомери хімічною дорогою, що необхідне для подальшого використання амінокислот, оскільки всі молекули білків організму складаються з L- ізомерів. Тому доцільніше використовувати при виробництві амінокислот біологічний синтез, при якому використовувані мікроорганізми утворюють амінокислоти в біологічно активній L-формі.

В даний час більш всього розробки присвячені здобуттю лізину (продуценти Brevibacterium lactofermentum і бактерії роду Corynebacterium), також запропоновані способи біотехнологічного здобуття ізолейцину, треоніну (при використанні E. coli). Більшість досліджених штамів мікроорганізмів незалежно від їх систематичного положення переважно нагромаджують глутамінову кислоту. Значно менше штамів і в меншій кількості виділяють аспарагінову кислоту, лейцин, валін, ізолейцин, лізин.

Використання мутантів мікроорганізмів

Звичайні мікроорганізми не здатні синтезувати необхідні амінокислоти в потрібній кількості, тому роботи по мікробному синтезу амінокислот полягали в прямій селекції штамів мікроорганізмів, здатних нагромаджувати амінокислоти в значних кількості при зростанні на середовищах з великою кількістю вуглецю і меншою кількістю вуглецю. В цьому випадку амінокислоти накопичуються в результаті порушення рівноваги між вуглецевим і метаболізмом і асиміляцією азоту. Згодом були використані мутанти мікроорганізмів. Багато хто з них продукує одні амінокислоти, але є дефіцитними по інших амінокислотах і вітамінах. Для здобуття мутантів мікроорганізмів використовують хімічні і фізичні мутагени. До хімічних мутагенів відносяться етиленамін, новоембіхін, діетилсульфат, радіоактивні ізотопи, важкий водень, сильні окислювачі (HNO3, KmnO4); до фізичних – рентгенівські промені, ультрафіолетові промені, температурна дія. Для здобуття будь-якої амінокислоти шляхом мікробного синтезу необхідно, аби вибраний мікроорганізм володів таким обміном речовин, який забезпечував би ефективне перетворення джерела вуглецю на одну амінокислоту. Зазвичай така особливість мікроорганізму настільки несприятлива для його виживання, що мутанти, що спонтанно виникають в природних умовах, неминуче повинні відсіятися в процесі природного відбору. Пошуки відповідних мікроорганізмів йдуть по двох основних лініях. По-перше, мікроорганізми різних видів – дріжджі, бактерії, гриби – перевіряють на їх здатність нагромаджувати бажану амінокислоту в культуральній рідині. По-друге, найбільш активні штами намагаються потім поліпшити, застосовуючи різні мутагенні чинники.[4,c.12]

У групу мутантів мікроорганізмів із зміненими біологічними властивостями входять мутанти ауксотрофів і продуценти біологічно активних речовин. Мутантами ауксотрофів називають мутанти, що втратили здатність у зв'язку з порушенням нормальних біосинтетичних процесів самостійно синтезувати ті або інші амінокислоти, пурини, піримідини, вітаміни. Дефіцитність мутантів ауксотрофів по певних речовинах пов'язана з порушенням нормального ходу біосинтетичних реакцій і блокуванням окремих етапів синтезу. В результаті блокування здобуття кінцевих продуктів стає неможливим і відбувається накопичення речовин, що отримуються в реакціях, передуючих блоку. Мутанти ауксотрофів є патологічними формами, нездібними існувати в звичайних умовах, тому їх культивування вимагає підтримки особливих умов.

Промисловий синтез амінокислот

Здатність мікроорганізмів виділяти в культуральну рідину продукти обміну, у тому числі і амінокислоти, відома з кінця минулого століття, проте інтенсивне вивчення позаклітинного накопичення амінокислот мікроорганізмами, як вказувалося вище, почалося в 60-і роки нашого століття. Склад амінокислот, що нагромаджуються різними мікроорганізмами в середовищах, досить одноманітний. Це — глутамінова і аспарагінова кислоти, аланин, лейцин, ізолейцин, гліцин, серін, фениланін, лізин. Найчастіше зустрічаються продуценти глутамінової кислоти і аланина. Свіжовиділені з природних субстратів штами мікроорганізмів найчастіше виділяють аланин і глутамінову кислоту.

При мікробіологічному синтезі утворюються L-амінокислоти, що є продуктами життєдіяльності спеціально підібраних і отселектованих штамів мікроорганізмів, які здатні нагромаджувати в культуральній рідині не менше 60 г/л амінокислоти, що синтезується. Найчастіше для мікробіологічного синтезу амінокислот використовують ауксотофні штами мутантів, які отримують методами звичайної селекції і генної інженерії. За допомогою мутагенних чинників в таких штамів ауксотрофів індукується мутація, в результа

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать