1. Биотехнологияны гылым жэне ондіріс саласы ретінде сипаттаны. Даму тарихын ашыныз, биотехнологиянын багыттарын жазыныз. Биотехнология
Екінші метаболиттер туралы түсінікті ашыңыз. Артибиотиктер мысалында қайталама метаболиттердің биотехнологиялық өндірісін сипаттаңыз
жүктеу/скачать 474.56 Kb.
|
| 12. Екінші метаболиттер туралы түсінікті ашыңыз. Артибиотиктер мысалында қайталама метаболиттердің биотехнологиялық өндірісін сипаттаңыз
Екінші метаболиттер -организм синтездейтін, бірақ өсуге, дамуға немесе көбеюге қатыспайтын органикалық заттар. * Өз қызметі үшін бактериялар сонымен қатар қайталама метаболиттердің кең спектрін шығарады. Олардың ішінде витаминдер, антибиотиктер, алкалоидтар және басқалар бар.* Микроорганизмдер түзетін дәрумендердің ішінде рибофлавин мен В 12 дәрумені атап өтуге тұрарлық. Рибофлавин негізінен аскомицеттер шығарады; дегенмен, ашытқы (Candida) және бактериялар (Clostridium) да көп мөлшерде синтезделеді . В 12 витаминінің түзілу қабілеті метаболизмде корриноидтар (Propionibacterium, Clostridium) маңызды рөл атқаратын бактерияларға тән. Стрептомицеттер де сол дәруменді құрайды. * Алкалоидтарға келетін болсақ, тек эргот алкалоидтары, лизергиялық қышқыл туындылары (эрготамин, эрготоксин) микроорганизмнен алынады. 4.1 Антибиотиктерді алу Антибиотиктер— микроорганизмдердің өсуін, көбеюін тежейтін немесе тоқтататын микробтар, өсімдіктер мен жануарлар жасушасынан алынатын органикалық зат; микроорганизмдермен жоғары өсімдіктермен және жануарлармен микроорганизмдерді және ісік жасушаларының дамуын басатын және жоятын заттар. Антибиотиктер төменгі молекуларлы қосылыс оның құрамына көміртегі-оттегі және сутегінен басқа азот және 1 немесе 2 карбоксильді топтар енеді. Антибиотиктер микробтар мен кейбір қатерлі ісікке әсер етіп, олардың дамуын тежейді немесе жойып жібереді. Антибиотиктердің пайда болуы микробтар дүниесінде кездесетін бір-біріне қарама-қарсылық әрекетіне негізделген. Антибиотиктер туралы ғылымның негізін қалап, алғаш көгерткіш саңырауқұлақтан пенициллин алған (1929) ағылшын ғалымы А.Флеминг болды. Антибиотиктердің бірнеше жүздеген түрі бар, бірақ олардың бәрі бірдей медицинада қолданыла бермейді. Антибиотиктер шығу тегі, хим. құрамы, микробтарға әсер ету механизмі т.б. қасиеттері бойынша жіктеледі. Антибиотиктерді ретсіз қолданудың әртүрлі салдары болуы мүмкін. Мыс., денеге бөртпе шығып, қышыма пайда болады, кейде естен тануға әкеп соғады. Сондықтан оларды тек қана дәрігердің айтуы бойынша қолдану қажет. Антибиотиктер медицинадан басқа а.ш-нда, тамақ өнеркәсібінде және микробиологиялық өндірісте пайдаланылады. Қайталама метаболиттерді алу принциптері олардың микроорганизмдер жасушаларының түзілу ерекшеліктеріне негізделген. Екінші метаболиттердің биосинтезі фазоспецификалы және өсу кезеңі аяқталғаннан кейін, идиофазада болады, соның арқасында оларды идиолит деп атайды. Антибиотиктер-синтезі микробтық жасушалармен жүзеге асырылатын ең үлкен фармацевтикалық қосылыстардың классикалық түрі. Осы класқа саңырауқұлаққа қарсы агенттер, ісікке қарсы дәрілер және алкалоидтар жатады. Әлемде жыл сайын 20 млрд.долларға антибиотиктер өндіріледі. Әсер ету түрі бойынша антибиотиктер микроорганизмдердің өлуін тудыратын бактерицидтік және бактериостатикалық болып бөлінеді. Әсер ету спектрі бойынша тар және кең әсер ететін антибиотиктер бар. Соңғыларға тетрациклиндер, макролидтер, амилогликозидтер жатады, олар аурудың қоздырғыштары сәйкестендірілмеген жағдайда тағайындалады, ұзақ уақыт қолданғанда олар дисбактериоз тудырады. Антибиотиктердің ерекшелігі олардың әсерінің ерекшелігі болып табылады. Бұл эффекторлар кейбір микроорганизмдерде ғана бір немесе бірнеше процестерді басады. Антибиотиктердің молекулалық деңгейде әсер ету ерекшелігіне байланысты бактерияларды тудыратын келесі қосылыстар топтары ажыратылады: 1) жасуша қабырғасының пептидогликан биосинтезінің бұзылуы; 2) трансляция процесінің жекелеген кезеңдерін бұзу (трансляция) –генетикалық ақпаратты іске асыру); 3) цитоплазмалық мембрананың зақымдануы; 4) нуклеин қышқылдарының биосинтезінің бұзылуы; 5) энергетикалық алмасудың бұзылуы. Антибиотиктер ақуыз биосинтезін, нуклеин қышқылдарын және бактериялардың жасушалық қабырғаларының құрылымын шешу үшін кеңінен қолданылады. Антибиотиктерді алудың химиялық әдістері өте күрделі және олардың биосинтезімен биотехнология әдістерімен бәсекелесуі мүмкін емес. Антибиотиктерді алу принциптері. Антибиотиктерді медицинада, ауыл шаруашылығында және халық шаруашылығының басқа да салаларында кеңінен қолдану осы биологиялық белсенді заттарды жаппай көлемде алу міндетін қойды. Бұл мәселені шешу күшті антибиотик өнеркәсібін құру арқылы мүмкін болды. Антибиотиктердің өнеркәсіптік өндірісі негізінде бірқатар дәйекті кезеңдер жатыр: жоғары өнімді штамм-продуценттерді алу, осы заттың ең жоғары биосинтезі бар антибиотик продуцентін өсірудің неғұрлым қолайлы жағдайларын жасау, антибиотикті бөлу мен тазартудың тиісті әдістерін таңдау және практикаға енгізу, дайын препараттарды жасау және олардың сапасын бақылау. Осы кезеңдердің әрқайсысы тиісті мамандармен (генетикалармен, микробиологтармен, технологтармен және т.б.) қамтамасыз етілуі тиіс.Антибиотиктер өндірісі қазіргі кезде фармацевтикалық (біздің елімізде медициналық және микробиологиялық) өнеркәсіпке кіретін күшті, жақсы дамыған саланы білдіреді. Ол дәрі-дәрмек өндірісіндегі жетекші орындардың бірін алады. Әсіресе, ол АҚШ, Англия, Жапония, Франция, Италия және басқа елдерде кеңінен дамыған. Бастапқы препараттармен салыстырғанда аса құнды қасиеттерге ие белгілі антибиотиктік заттардың әртүрлі модификацияларын алу үшін антибиотиктер өндірісінің жартылай синтетикалық тәсілі деп аталады. Бұл мәселеге 60-шы жылдардың басынан бері назар аудара бастады. Антибиотиктерді алудың жартылай синтетикалық тәсілінің негізінде келесі принцип жатыр. Биосинтез нәтижесінде бастапқы антибиотиктер (пенициллин, цефалоспорин, тетрациклин, рифамицин) алынады, содан кейін химиялық түрлендіруге ұшырайды. Кейбір жағдайларда негізгі жартылай фабрикат антибиотиктің барлық молекуласы емес, тек оның негізгі ядросы болып табылады. Осылайша, жартылай синтетикалық пенициллиндер мен цефалоспориндерді алу кезінде тиісінше 6-аминопенициллан қышқылын және 7-аминоцефалоспоран және 7-аминодезацетоксицефалоспоран қышқылдарын пайдаланады, олар содан кейін химиялық әсерге ұшырайды. 6-аминопенициллан қышқылын (6-АПК) үш жолмен алады: 1)пенициллин продуцентінің предшественнигі жоқ ортада дамуы нәтижесінде; 2) бензилпенициллиннің химиялық өңдеуімен (гидролизімен) және 3) бензилпенициллиннің ферментативті гидролизімен.Бетчел және т.б. 1959 жылы алғаш рет пенициллин штамдары құрамында ізашары жоқ ортада даму кезінде 6-АПК құруға қабілетті екенін анықтады. Алайда, 6-аминопенициллан қышқылын алудың практикалық маңызы жоқ. Бұл біріншіден, пенициллин продуцентінің дамуы кезінде алдыңғы жақшасыз ортада салыстырмалы түрде аздаған 6-АПК пайда болуымен байланысты. Екіншіден, культуральды, сұйықтықтан бұл қышқылды бөліп алу және оны ілеспе заттардан тазарту өте қиын.6-АПК алудың неғұрлым тиімді тәсілі химиялық әдіс болып табылады, оның негізінде бензилпенициллинді жеңіл гидролизденетін қосылысты алумен бес хлорлы фосформен өңдеу жатады, соңғысынан кейін 6-АПК алады. Бұл жағдайда 6-АПК шығуы 95% - ға дейін.6-аминопенициллан қышқылын алудың ең тиімді тәсілі-пенициллин молекуласының ферментативті гидролизі.Пенициллинацилаз ферменті бензилпенициллин молекуласының гидролизін 6-АПК және фенилуксус қышқылын түзумен жүзеге асырады: 6-Аминопенициллан қышқылы антибиотик белсенділігінен айырылған.Пенициллинацилазу микроорганизмдердің әртүрлі түрлерін, оның ішінде пенициллинді өндіретін саңырауқұлақтарды түзуге қабілетті. Бактериялар мен проактиномицеттер түзетін Фермент пенициллиндердің басқа түрлеріне қарағанда бензилпенициллиннің гидролизін тез жүзеге асырады.Қазіргі уақытта 6-аминопенициллан қышқылын алу иммобилизацияланған пенициллинацилазаның көмегімен жүргізіледі,бұл өнімнің үлкен шығуын және оның жоғары тазалық деңгейін қамтамасыз етеді. Антибиотиктерді ферменттеуден кейінгі маңызды кезең-олардың бөлінуі және культуральды сұйықтықтан тазарту. Культуральды сұйықтықта антибиотик затымен қатар, әдетте, антибиотикаға химиялық және физикалық-химиялық қасиеттері бойынша өте жиі жақын бөгде қоспалар бар. Антибиотиктік затқа ілеспе қоспалар минералды немесе органикалық сипаттағы заттар болып табылады, биосинтез өнімдері немесе қоректік ортаның компоненттері, сондай-ақ оны алдын ала өңдеу үшін дақылдық сұйықтыққа қосылатын заттар болып табылады. Бұл заттардың концентрациясы жиі бірнеше пайызға жетеді және антибиотиктердің концентрациясын ондаған және жүздеген, кейде мың есе арттырады. жүктеу/скачать 474.56 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|