ЕФ17-4 сочетание биосинтеза

Формат документа: docx
Размер документа: 0.05 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.


17.4. Проанализируйте возможность успешного сочетания биосинтеза, оргсинтеза и биотрансформации на примере получения беталактамных антибиотиков.
Биосинтез - это синтез природных органических соединений в живых организмах. Процессы биосинтеза играют важную роль во всех живых клетках. С точки зрения биотехнологии биосинтез рассматривается как промышленное получение биологически активных соединений (антибиотиков, гормонов, витаминов, аминокислот и т.д.) с участием живых организмов.
Антибиотики – низкомолекулярные (менее 2000 г/моль) вещества природного или полусинтетического происхождения. Оказывают подавляющее действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало или вовсе не повреждающие клетки макроорганизма.
Продуцентами антибиотиков являются грибы, актиномицеты, бактерии. Антибиотики – вторичные метаболиты, органические соединения, не требующиеся культуре клеток для роста.
Биотехнологическое производство -лактамного антибиотика бензилпенициллина основано на промышленном культивировании плесневого гриба Penicillium chrysogenum. Ферментацию ведут в две стадии при температуре 22-26 оС, при рН среды от 5,0 до 7,5 при интенсивной аэрации среды. На второй стадии в среду добавляют фенилуксусную кислоту как предшественник бензилпенициллина. В течении 4 суток количество бензилпенициллина достигает максимума и ферментацию прекращают.
Бензилпенициллин (пенициллин G, от слова «gold») – «золотой» стандарт антибиотика. При ферментативном гидролизе бензилпенициллина образуется 6-аминопенициллановая кислота (6-АПК), исходная структура, «core-structure» для синтеза новых антибиотиков. На основе 6-АПК было получено более 40000 полусинтетических пенициллинов. В промышленности 6-АПК получают путем гидролиза бензилпенициллина при участии штаммов бактерий с высоким содержанием пенициллиназы, или используют иммобилизованную пенициллиназу.
Примером успешного сочетания биосинтеза, оргсинтеза и биотрансформации может служить получение полусинтетического антибиотика ампициллина. Первая стадия - гидролиз бензилпенициллина и получение 6-АПК осуществляется при участии пенициллинацилазы мутанта Kluyvera citrophila. Далее в ферментер вносят мутант Pseudomonas melanogenum и метиловый эфир фенилглицина. Условия процесса изменяют таким образом, чтобы они способствовали образованию ампициллина. В роли катализатора выступает пенициллинацилаза, образуемая Pseudomonas melanogenum, которая не способна в этих условиях гидролизовать или синтезировать бензилпенициллин. В ходе этого двухстадийного процесса образуется только ампициллин (рис. 1, 2).

Рис. 1. Получение 6-АПК из бензилпенициллина
Рис. 2. Получение ампициллина из метилового эфира фенилглицина и 6-АПК
В качестве примера органического синтеза можно рассматривать химический синтез радикалов, которые используются для получения различных антибиотиков пенициллинового ряда из 6-АПК.
Биотрансформация – это методы генетической инженерии, которые позволяют получить высокопродуктивные биотехнологические штаммы. Традиционно это введение определенного гена в плазмиду, а затем получение генетически модифицированных продуцентов с полезными свойствами. К современным методам биотрансформации можно отнести error-prone PCR (использование не полностью подходящего праймера для получения точечных направленных мутаций в амплифицированном гене) и DNA shuffling (разрезание ДНК на фрагменты 50-100 п.н., а затем проведение ПЦР без праймера, так что эти фрагменты сами служат праймерами). Методы DNA shuffling и error-prone PCR позволяют получить гибриды или химерные формы организмов, обладающие уникальными свойствами.
X