2. Получение полисахаридов (30 баллов).

1.Полисахариды микробного происхождения при введении в организм человека парэнтерально (в кровь) повышают защитные силы организма — резистентность. В клеточной стенке дрожжей около 70% по сухой массе полисахаридов — маннана и гликана.

Зимозан. В Латвийском научно-исследовательском институте экспериментальной и клинической медицины разработан метод получения полисахаридного препарата зимозана из биомассы Saccharomyces cerevisiae. Для получения зимозана можно использовать дрожжи родов Saccharomyces, Candida, Cryptococcus и другие дрожжеподобные культуры. Биомассу дрожжей получают в модифицированной среде Ридера по 11-часовой схеме культивирования в стерильных условиях, полностью исключая присутствие побочной микрофлоры и стимулируя образование клеточной стенки (на 15—20%) добавлением кобальта, марганца и меди.

После ферментации культуральную жидкость сепарируют, прессуют и дрожжевую пасту (25% сухих веществ) варят в четырехкратном объеме 0,5 М Na2HP04, после охлаждения до 37°С гидролизуют в среде с ферментным препаратом панкреатина (рН 7,8).

Через 16—20 сут ферментации суспензию центрифугируют. В результате варки белки денатурируются, клеточные стенки рвутся; при последующем ферментативном гидролизе белки, а также белково-полисахаридные комплексы клеточной оболочки разрушаются до аминокислот и полисахаридов. Осадок после центрифугирования промывают несколько раз холодной и горячей водой для удаления растворимых Сахаров, промывают этиловым спиртом и высушивают в вакууме. Размельченный препарат используют в медицине.

Зимозан — вещество светло-серого цвета без специфического вкуса и запаха. В воде и обычных растворителях не растворяется, а образует суспензию. В зависимости от технологии производства в него входят 30—90% углеводов, 1,0—2,3% азота, 0,1—0,8% фосфора. Из углеводов 50—60% составляет глюкоза и 7—14% манноза.

В определении качества зимозана значение имеют его биологические и серологические свойства. Экономически выгодно перерабатывать биомассу дрожжей комплексно, получая без зимозана нуклеиновые кислоты, азотистые основания, дрожжевые ферменты — инвертазу, альдолазу и другие.

2.Декстран. Это полигликозид, молекулярная масса его достигает 600 млн. Молекула декстрана состоит из 200 000 и более остатков глюкозы. Молекулы глюкозы в декстране связаны главным образом через 1,6-гликозидную связь. В отличие от полигликозидов типа крахмала или гликогена декстран не дает реакцию с йодом. Деполимеризованный декстран, молекулярная масса которого близка к молекулярной массе альбумина сыворотки крови, используют в медицине как заменитель сыворотки крови. Для этого готовят 6%-ный раствор декстрана в физиологической жидкости, который по коллоидным и осмотическим свойствам близок к плазме крови. Этот раствор называют полигликином.

Препарат полиаликина широко используют в хирургии. Все станции скорой помощи обеспечены этим препаратом. При больших потерях крови вместо нее в кровеносную систему вводят полигликин. В опытах с собаками доказано, что даже при потере крови на 2/з с помощью полигликина можно спасти жизнь. При восстановлении крови декстран постепенно используется на энергетические потребности. Надо отметить, что белки в такой ситуации не используются, так как организм очень резко реагирует на присутствие чужеродных белков. Полигликин можно хранить в течение длительного времени. Ввести его в организм гораздо легче, чем переливать кровь. Однако этот препарат не может полностью заменить переливание крови, так как искусственно созданная система не в состоянии выполнить функцию переноса кислорода в организме. Для получения декстрана используют культуры Leuconostoc mesenteroides и L. dextranicum. Это шарообразные бактерии диаметром 1,0—1,5 мкм. В культуре они образуют переплетенные цепочки. На твердой, содержащей сахарозу среде они образуют колонии, покрытые толстым слоем слизи.

Главное исходное вещество при производстве декстрана— сахароза. Ферментацию ведут методом глубинного культивирования. Концентрация сахарозы в среде должна быть высокой (около 20%), а содержание азота — низким.

Для процесса полимеризацииглюкозы присутствие кислорода воздуха не обязательно, но перемешивание среды воздушным потоком ускоряет реакцию. Надо отметить, что в процессе биосинтеза декстрана большое значение имеет количество магния в среде.

В зависимости от этого меняется строение молекулы декстрана, степень ее разветвленности, что в свою очередь воздействует на биологическую функцию препарата в организме человека. Процесс биосинтеза идет без участия фосфора.

Биосинтез декстрана идет следующим образом: от молекулы сахарозы отщепляется молекула фруктозы, которая в своем метаболизме дает побочные продукты, такие, как молочную и уксусную кислоты или многоатомный спирт маннит. Оставшиеся молекулы глюкозы под действием фермента декстрансахаразы полимеризуются. Оптимум рН действия этого фермента от 5,2 до 5,6. Ферментация идет 20—24 ч.

Клинический декстран получают, обрабатывая нативный раствор декстрана метиловым спиртом. Происходит деполимеризация, и осаждается продукт с молекулярной массой 65000-80 000. Деполимеризацию можно провести ферментативно, термически или с помощью ультразвука.

Для получения более качественного клинического препарата процесс биосинтеза (полимеризации) можно вести по методу введения ростков декстрана, которые не дают образоваться слишком крупным агрегатам молекул. Для этого в среду вводят акцепторызачатки (ростки) с молекулярной массой 20 000—30 000 (около 5% от количества сахарозы). В этом случае ферментация идет в среде, где содержится сахарозы 20%, зачатков декстрана — 2,9%, дрожжевого экстракта— 0,3%, двузамещенного фосфата натрия — 0,5%, хлорида калия — 0,1%, рН среды 6,5—8,0.