70 Cурет-Эрготамин биосинтезінің сызба-нұсқасы

Claviceps purpurа штамдары алкалоид продуцирлеуші полиморфты. Қайта егуде ол тығыз ортада продуцирлеуші және продуцирлеуші емес вариантында тез арада ыдырағаны байқалады. Визуальды варианттар бояу кезінде ажыратылады. Колонналар сұр болып байқалады.

Егіс материалының әртүрлі бөлігінде әртүрлі продуцирлеуші қабілеті бар екені немесе оның толық жоқ екені байқалады. Claviceps purpura түптік культурасы жасанды ортада эргоалкалоид синтезінде гифтер және жасушаның екі типін құрауы мүмкін: конидий және хламидоспоралар.

Конидийдің бір ғана ядросы болады, вакуолі үлкен және майды қосқанда дәнді цитоплазмасы үшін сипатталған. Культураның өсуі барысында вегетативті мицелия пайда болуымен олар өседі.

Хламидоспоралар конидийге қарағанда гомогенді цитоплазмасы болады, оларда вакуолі жоқ, бірнеше майлар қатысады. Хламиодспоралардың гантелді формасы болады және екі яддро құрайды. Хламидоспоралар терминальды гифальді клеткадан пайда болады. Олардың саны культивирлеу барысында алғашында алкалоидты қарқынды синтездегеннен максимальды деңгейге дейін өседі және барлық синтездеу барысында сақталады.

Алкалоидты продуцирлеуші споралы штамм липидтің көп санын жинауға қабілетті. Алкалоидты синтездеуші клетканың хламидосоралары ультра құрылысын зерттегенде органелді болып табылды, оның диаметрі 03-1,0мкм. Май тамшысымен қоршалған және мембранамен шектелген. Органелдер өзіне майды сорбирлейді, нәтижесінде липид сорбирлеуші атқа ие болған. Материалды құрастыру үшін клеткалық липидтің қорын мобилиздеген алкалоид синтезіне олардың қатынасы бар екені жобаланды.

Культураның өсуі мен зат алмасу заңдылығына және эргоалкалоид синтезіне қатысты жалпы сипаттамаға ие бола алады. Біріншілік метаболит үшін қолайлы белгілі культивирлеу жағдайы екіншілік метаболит үшін жарамайды, олар эргоалкалоид санына жатады.

Алкалоидтың биосинтезі үшін культураның жәймен өсуі қолайлы, бұл байқалғандар тек сол продуцентке қатысты, ол алкалоид синтезі және культураның өсуі бір уақытта жүргені саналады.Мұндай тәуелділік культивирлеу соңында алкалоидтың синтезделгені байқалмады.

Аргоалкалоид үшін көміртегінің жақсы көзі болып янтарь қышқылы мен маннит саналады. Азот көзі болып – аммоний тұзы, бірақ көптеген штамм үшін Claviceps штаммы үшін азот көзі болып ашытқы экстракты саналады. Демек, концентрацияның культурасының өсуін қолдайтын фосфат концентрациясы тәжірбиелік жолымен таңдап алынады оның алкалоид синтезін бәсеңдетеді. Феномен, екіншілік метаболизм үшін. Фосфаттар, метаболизмге әртүрлі эффект көрсетеді. Бірақта, ең бастысы АТФ синтезінде фосфаттың әсерін анықтаумен қорытындыланады. Клеткада АФТ концентрациясының ұлғаюы белгілі және алкалоид синтезі үшін қолайлы қолдану деңгейі төмендейді.

Көптеген Claviceps штамында алкалоидтың шығымын жоғарылату үшін ортаға триптофан қосады. Шығымының жоғары болуы ферментация процесінің басында триптофан қосқаннан демек, алкалоидтың синтезі басталардан бұрын. Егер саңырауқұлақтың өсуінің алғашқы фазасында триптофанның мол мөлшерде қатысуымен жүрсе, мицелий алкалоидты активті синтездейді.

Биогенез 4-диметилаллилтриптофан эргоалкалоидының бастапқы құрылысы Claviceps туысынан эргоалкалоид продуцентінде алдымен бір уақытта екі бағытта жүреді: триптофан синтезі және диметилаллилпирофосфат синтезі.

4-диметилаллилтриптофан молекуласының синтезі активті диметилаллилпирофосфаттриптофандиметилаллилитрансферазалар тасымалдаушының арқасында жүреді(70 сурет). Диметилаллилпирофосфат синтезі каротиноид биосинтезі сияқты іске асырылады демек, мевалон қышқылы арқылы және оның фосфорлы эфирлері. Бірақ мевалон қышқылы эргоалкалоид пайда болуда лимиттеуші немесе индуцирлеуші факторы болып саналмайды.

Эргоалкалоид синтезі продуценттің клеткасының ішінде жүреді, оның метаболиттік қорында триптофан құрамы жоғарғы мәнге ие. Триптофан ортадан клеткаға келіп түседі немесе продуцентпен синтезделеді. Триптофан синтезі кері байланыс принципі бойынша бақыланады.Триптофанның клетка ішіндегі пулдің екі (үш) периоды болады эргоалкалоид биосинтезінің өсу периодында.

Триптофан реттеуші функция қызметін атқарады. Микроорганизмдер эргоалкалоидтан басқа да алкалоидтарды синтездеуге қабілеті бар, өзінің химиялық табиғаты бойынша өте жақсы. Бірінші орында хинолин туындысының санына жататын қосылысты айтуға болады. Бактерияның Pseudomonas туысының әртүрлі культурасынан псевдандар – алкалоидты алуға болады. Құрылысы бойынша олар 2-н-алкил және 2-н-алкенил туындысы 4-оксихинолин болып табылады. Penicillium viridicalum саңырауқұлақ культурасы басқа хинолин – виридикатин туындысын синтездейді.

Бензодиазепенин - циклопенин және циклопенол алкалоид туындысы сондай –ақ Penicillium саңырауқұлағынан пайда болады. Циклопенин құрылысына антиконвульсивті зат және транквилизаторлар болып анықталған жасанды жолмен алынған бензодиазепин –туындысы жақын.

Каротиноидтар алу

Каротиноидтар –көп санды және кеңінен тараған табиғи пигменттік топтар. Оларды жоғарғы сатыдағы өсімдіктер, балдырлар, фототрофты бактериялар мен бір қатар хемотрофты бактериялар түзеді. Сонымен қатар каротиноидтарды кейбір мицелиялы саңырауқұлақтар мен ашытқылар синтездейді.

Каротиноидтар сондай-ақ кейбір, балықтар мен құстардың, сүт қоректілердің организмінде кездеседі, бірақ пигменттер организмде өздігінен түзілмейді,олар тамақ арқылы түсіп, А витаминінің көзі ретінде организмді байытатын қызмет атқарады.

Каротиноидтар өсімдіктер мен микроорганизмдерде бос күйінде кездеседі, гликозидтерді, каротин-ақуызды комплекстерді түзе алады, бірақ көбінесе ұзын тізбекті эфир май қышқылы түрінде кездеседі.

Әдетте каротиноидтар сегіз изопренді қалдықтан құралады, олар метильді топтың орталыққа жақын екі молекуласы 1:6 түрінде, ал басқа метильді топтар – 1:5 түрінде орналасқан. Барлық каротиноидтар қос байланысты коньюгацияланған ұзын орталық тізбегі бар құрылысымен байланысады (57сурет).

71 сурет - Гидрирлеу, дегидрирлеу, тотықтыру, циклизациялау және басқа реакциялар жолымен әр түрлі каротиноидтар синтезі мүмкін болатын полиен.

Каротиноидтардың басқа табиғи қосылыстардан бір ерекшелігі – құрамында тығыз қос байланысы бар хромофордың болуында, оның саны ең көп тараған каротиноидтардың құрамында( және т.б.) 10-11, ал кейде 15-ке дейін жететін болады. Полиеннің молекуласындағы тығыз қос байланыстың саны бояудың болуы мен қарқынды болуына байланысты. Құрамында беске дейінгі тығыз қос байланысы бар алифатикалық полиендерде – қосылыстар боялмаған болады. Олардың ішінде ең көп қызығушылық тудыратын фитоин және фитофлуин каротиноидтары болып отыр. Бұл қосылыстарда құрамында тиісті үш және бес қос байланысы бар май болып табылады. Нейроспоринде тоғыз қос байланыс болады, оның түсі сары түске боялған. Каротиноидтардың молекуласында қос байланыстар саны артқан сайын сарыдан сәбіз сары түске дейін, қызылдан күлгін түске дейін өзгереді.

Соңғы он жылдықта әртүрлі табиғи көздерден алынған химиялық құрамы жоғарыда сипатталған каротиноидтардан өзгеше бір қатар каротиноидтар бөлініп алынды. Бұл жоғарғы каротиноидтар деп аталады, олар 45 немесе 50 –ге дейін көміртегі атомынан тұрады. Олардың молекулаларында 2 немесе 2,2^´-орын алатын қосымша С₅ бірлігі болады. С₅₀ – Каротиноидтар негізінен фотосинтездемейтін микроорганизмдерде кеңінен таралған; мұндай каротиноидтарға жататын; мысалға, Sarcina lutea-ны түзетін сарцинаксантин жатады.

Құрылысы ерекше каротиноидтарға тағы бір мысал, құрамында терминальды метилен тобын құрайтын пигменттер, мысалға Aleuria aurantia алеуреаксантин саңырауқұлағы (71 сурет, Б). Сондай-ақ α-гидроксикаротиноидтар бөлініп алынады, олардың ішінде ең кең таралғаны α-гидроксифлеиксантин ( 71 сурет, В).