2 Стадия. Получение l-сорбозы из d-сорбитола путем его глубинного аэробного окисления уксуснокислыми бактериями.

3 стадия. Получение диацетон-L-сорбозы из L-сорбозы путем ее ацетонирования.

4 стадия. Получение гидрата диацетон-2-кето-L-гулоновой кислоты путем окисления диацетон-L-сорбозы.

5 стадия. Получение L-аскорбиновой кислоты из гидрата диацетон-2-кето-L-гулоновой кислоты (деацетонирование --> этерификация --> «енолизация» --> «лактонизация»).

6 стадия. Получение медицинской аскорбиновой кислоты. Перекристаллизация технической аскорбиновой кислоты.

Выход продукта в пересчете па глюкозу составляет в целом до 54%.

20. При производстве пенициллина в начале ферментации было добавлено в питательную среду определённое количество фенилуксусной кислоты, что привело к снижению выхода целевого продукта. Какова роль фенилуксусной кислоты? Какая ошибка была допущена в этом процессе?

Биосинтез антибиотиков может стимулироваться за счет различных стрессовых воздействий (изменение температуры, рН и др.), а так же добавлением в культуральную среду некоторых веществ, которые называют предшественниками. Молекула вещества – предшественника (обычно достаточно простая по строению) может является структурным фрагментом молекулы антибиотика или быть промежуточным метаболитом в его синтезе. Установлено, что синтез этой молекулы является обычно самой медленной, лимитирующей стадией всего многостадийного синтеза молекулы антибиотика.

Например, производство бензилпенициллина в значительной степени стимулируется добавками фенилуксусной кислоты, которая является структурным фрагментом молекулы бензилпенициллина; пропионовая кислота и пропиловый спирт инициируют биосинтез макролидов через метил-малонил-КоА; L-фенилаланин - ускоряет образование грамицидина S.

Молекулы предшественника (например, фенилуксусной кислоты) необходимо добавлять в среду культивирования в период завершения фазы роста культуры микроорганизма – продуцента бензилпенициллина (на 2-3 сутки для 5-суточного процесса). Добавление фенилуксусной кислоты в первые 2-3 суток после начала ферментации бессмысленно, так как на этом этапе биосинтез антибиотика не происходит.

21. Существует понятие классического скрининга антимикробных средств и таргетного скрининга. Укажите в чём их отличия?

Традиционно первичный отбор антимикробных веществ (классический скрининг) проводится путем испытания их действия на рост тест-культуры микроорганизма. Высокоактивные, подавляющие рост вещества, отобранные на этом этапе, проходят дальнейшие испытания, в частности определяется антимикробный спектр их действия и активность в опытах in vivo на лабораторных животных, а также токсичность как для макроорганизма в целом, так и для отдельных его органов и тканей. По завершении доклинических испытаний в случае получения положительных результатов препарат передается в клинику. Затем начинается углубленное изучения механизма действия антимикробного агента на субклеточном молекулярном уровнях, то есть ведется поиск его внутриклеточной мишени – макромолекулы или макромолекулярного комплекса – таргета (англ. Target – мишень) по недавно принятой терминологии. Далее выявляется ген, который кодирует образование этой макромолекулы, или гены, кодирующие образование макромолекул, входящих в макромолекулярный комплекс.

По новой технологии скрининга (таргетный скрининг) используют информацию о полностью секвенированном геноме патогена и наличии в нем «существенных» генов и генов вирулентности. В лабораториях, в которых ведется создание новых лекарств, из нескольких сотен или даже тысяч генов предварительно выбирается ген, кодирующий белок который далее будет использован, как таргет. Затем проводятся процедуры валидации мишени, установления их пространственной структуры, далее на основе полученной информации о строении активного центра мишени проводится виртуальный скрининг потенциальных антимикробных веществ (молекулярный докинг). Отобранные методом докинга соединения затем проверяют на модельных микроорганизмах.

22. Генная инженерия позволила решить проблему получения инсулина человека. Какие микроорганизмы используются в качестве продуцентов? Почему невозможно прямое получение инсулина? Почему ферментационные среды должны содержать лактозу и галактозу? Какой критерий является определяющим при оценке качества генноинженерного инсулина?

Инсулин - гормон поджелудочной железы, регулирующий углеводный обмен и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. Недостаток этого гормона в организме приводит к одному из тяжелейших заболеваний - сахарному диабету, который как причина смерти стоит на третьем месте после сердечно-сосудистых заболеваний и рака. Инсулин - небольшой глобулярный белок, содержащий 51 аминокислотный остаток и состоящий из двух полипептидных цепей (А и В), связанных между собой двумя дисульфидными мостиками. Синтезируется он в виде одноцепочечного предшественника проинсулина состоящего из 86 аминокислотных остатков, в котором А и В-цепи инсулина соединены С-пептидом, обеспечивающим им необходимую пространственную ориентацию при замыкании дисульфидных связей. После протеолитического отщепления С-пептида образуется инсулин. Инсулин человека невозможно получать от доноров. Не удалось, и осуществить его получение путем культивирования клеток поджелудочной железы человека. Первоначально больным вводили инсулин, полученный от домашних животных (корова, свинья). Такой инсулин обладал сильной аллергенностью из-за различия в аминокислотном составе. Затем были разработаны методы химической и биохимической трансформации свинного инсулина в человеческий. Для получения генно-инженерного инсулина используют культуру генетически модифицированных бактерий E. Coli. Поскольку бактерии не могут осуществлять посттрансляционные изменения белков человека (соединение А и ВВ цепей), то в клетках происходит биосинтез проинсулина, который далее после выделения превращают в инсулин с помощью химических или ферментативных методов. Поскольку проинсулин синтезируется в бактериальных клетках в виде химерного белка, то важнейшей задачей является тщательная очистка готового препарата инсулина от остатков бактериальных белков. Поэтому важнейшим критерием качества генно-инженерного инсулина является его пирогенность (аллергенность). Ген кодирущий синтез проинсулина ставится под контроль регулируемого лактозного промотора, поэтому добавление лактозы в среду, или переход бактерий на ее утилизацию после использования легкоусваиваемых углеводов, является сигналом к началу синтеза проинсулина.