Розділ 3.Біосинтез вітамінів

Основні продуценти: Corynebacterium, Brevibacterium. Крім того глютамін отримують культивуванням Flavobacterium ringense. Аланін – р.Pseudomonas. Для виробництва лейцину крім Brevibacterium flavum використовують Br.lactofermentum. Проводяться дослідження щодо створення плаз мідних надпродуцентів Serratia marcescens. Конструюють плазміди і одночасно вносять декілька видів плазмід.

Отримують в промислових масштабах вітаміни:

1. Екстрагують з природної сировини (А, Е)

2. Хімічним синтезом (А, К, В1)

3. Ферментація (В12, В6, В2, β-каротин)

4. Комбінований синтез (хімічні + мікробіологічні стадії)

1. Вітаміни групи В синтезуються дріжджами р.Saccharomyces, Candida, грибами Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Cladosporium, бактеріями р.Agrobacterium, актиноміцетами, водоростями.

2. Рибофлавін (В2).Продуцент всі вищезазначені групи м/о. Найбільш досліджені і застосовуються: гриб Eremotherium ashbyii, мутанти Saccharomyces cerevisiae. Властивість до суперпродукування В2 у Eremotherium ashbyii нестійка. Вбудовування проводиться шляхом ампліфікації генів рибофлавінового оперону. Крім того проводиться мутагенез в напрямку мутацій, що порушують регуляторні механізми і відключають пригнічення синтезу рибофлавіну. Отримані трансформанти B.subtilis, здатний за 25 – 35 годин виділяти 2,5 – 4,5 г/л рибофлавіну. Особливість культивування: в середовищі обов’язково повинна бути меляса, що містить речовини, що є попередниками В2.

Хімічний синтез з диметиланіліну та рибози. Рибозу отримують мікробіологічним шляхом.

3. Кобаламіни (В12) отримують методом хімічного синтезу, але він вимагає проведення 37 послідовних стадій, тому в промисловості використовують тільки б/т метод. Основні продуценти – штами, що належать до роду Propioni bacterium. З природних отримують штами, що дають від 1 до 8,5 мг/л В12. За допомогою мутагенезу був отриманий P. shermanii, який давав 58 мг/л.

З P. technicum був виділений ген, який вбудовували в плазміду рВR322 і далі плазміду вносили в E. coli.

Крім пропіоновокислих бактерій, використовують Psevdomones. Наприклад, з виділеного із навколишнього середовища Psevdomones denitrificans, за допомогою селекції і мутагенезу отримують промисловий штам. Використовують також гени, виділені з Bacillus megaterium. З нього виділяють 11 генів, що беруть участь у синтезі В12.

Вітамін А (каратиноїди)

Продуцентами є дріжджі, міцеліальні гриби та одноклітинні зелені водорості. Застосовують селекцію і рідко мутагенез. Генетичну маніпуляцію не здійснюють.

Вітамін С

Технологія отримання L-аспаргінової кислоти включає 5 етапів:

1) каталітичне відновлення D-глюкози в D-сорбітол;

2) м/б перетворення D-сорбітолу в L-сорбозу, для цього використовують сорбітолдегідрогеназу, що отримують з Acetobacter suboxydans;

3) хімічне окислення L-сорбози в 2-кето-L-гулонову кислоту (2-КLG);

4) хімічне перетворення 2-КLG в єнольну форму з одночасним утворенням натрієвої солі;

5) 2-КLGNa+кислота= L-аскорбінова кислота.

Було визначено, що 2-КLG можна отримати м/б способом без застосування хімічного синтезу, при цьому одна група бактерій - Acetobacter, Gluconobacter, перетворює глюкозу в 2,5-дикето-D-глюконову кислоту, а інші м/о, наприклад корінебактерії, бревібактерії, артробактерії, синтезують фермент 2,5-DKG-(дикетоглюконова кислота) редуктазу, що перетворює 2,5-DKG в 2-КLG. Основна проблема – різні вимоги до культивування, тому з корінебактерії виділили ген 2,5-DKG-редуктази, секвенували його, замінили систему початкової транскрипції, трансляції і отриману конструкцію ввели в E.coli. В результаті налагодився хороший синтез 2,5-DKG-редуктази. Далі провели ще одне клонування з E.coli в Erwinia herbicola, отримана культура здійснювала перетворення глюкози в 2,5-DKG в переплазматичному просторі, а потім 2,5-DKG перетворювалась в 2-КLG за допомогою чужерідного фермента уже в цитоплазмі.

Далі застосовувався мутагенез, при якому було замінено глутамін на аргінін в 2,5-DKG-редуктазі в одному положенні, гліцинові залишки на аланінові в двох положеннях. В результаті отримали більш термостабільну форму ферменту.

РОЗДІЛ 4.ВІТАМІНИ ЇХ ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ В ЖИТТІ ЛЮДИНИ

Вітаміни, їх види та значення в роботі організму людини. Препарати жиророзчинних вітамінів, їх значення. Водорозчинні та жиророзчинні вітаміни, їх значення

Вітаміни, їх види та значення в роботі організму людини

Для підтримання нормальної життєдіяльності організму крім білків, жирів, вуглеводів, мінеральних речовин і води потрібні вітаміни. Цим терміном називають групу додаткових речовин їжі, що належать до різних класів органічних сполук і за рідкісним винятком не синтезуються в організмі людини. Вони мають сильний і певною мірою специфічний вплив на процеси обміну, причому в дуже невеликих кількостях.

Вітаміни надходять в організм з продуктами харчування, переважно рослинного походження. В тканинах організму людини вони засвоюються, утворюючи більш складні речовини. їх значення полягає в тому, що вони є складовою частиною молекул багатьох ферментів та деяких фізіологічно активних речовин, які беруть участь в обміні речовин. Отже, якщо вітаміни не надходять з їжею, то організм не отримує необхідних речовин, що згубно позначається на здоров'ї людини.

Як правило, під час дослідження будь-якого вітаміну його вводять піддослідним тваринам в очищеному вигляді або навпаки, вилучають його з продукту харчування і вивчають фізіологію та біохімію піддослідних організмів. Таким чином було з'ясовано роль вітамінів в обміні речовин, їх різноманітні функції. Стало відомо, що вони беруть участь у синтезі й розщепленні амінокислот, жирів, азотистих основ нуклеїнових кислот, деяких гормонів, медіатора ацетилхоліну, який забезпечує передавання імпульсів у нервовій системі. В організмі людини вітаміни, як і антиоксиданти, грають важливу роль. Нестача вітамінів в їжі може привести до дефіцитних станів і спровокувати різні захворювання. Також небезпечна й передозування вітамінів.

Цинга, бері-бері, рахіт, анемія, пелагра - це типові захворювання, які викликаються дефіцитом вітамінів.Якщо людина харчується збалансовано, то йому немає необхідності приймати вітаміни у вигляді спеціальних препаратів.Від різних факторів залежить потреба у вітамінах. Діти, які годують і вагітні жінки, люди, що займаються фізичною працею, літні люди потребують додаткового прийому вітамінів.Роль вітамінів особливо важлива при прийомі антибіотиків, що руйнують бактеріальний фон кишечника.

У продуктах харчування міститься неоднорідне кількість вітамінів. Приміром, в м'ясі це залежить від віку, пори року та кормів, які вживають тварини.Вітаміни виконують захисну функцію і регулюють життєдіяльність організму. Вони не мають ніякої живильної цінності, але без них обмін речовин неможливий. Крім цього, вони сприяють підвищенню працездатності і тонусу, а також вони покращують самопочуття.