Тұжырым

Бұл ғылыми зерттеу жұмысында биологиялық зат аминқышқылдарының және полипептидтердің химиялық синтезі және технологиясының негізі бойынша биологиялық белсенді заттарды өндірістік синтездеп алу үрдісінде қолданылатын жай және күрделі заттар мен өсімдіктерден бөліп алу әдістері және құралдары қарастырылған.

Аминқышқылдарының және полипептидтердің синтезі мен табиғи заттардан бөліп алудың жаңа технологияларын жасау үшін зерттеулер жасалған. Зерттеу жұмыстары алдымен биохимия, микробиология, органикалық заттардың жұқа қабатты синтезінің негіздерін, сонымен қатар биологиялық белсенді заттардың синтезінің өндірістік және инженерлік ғылыми деректерді жетілдіре отырып зерттеулер жасалған.

Қазіргі кезде медициналық мақсаттарда, ауы шаруашылығы және азық-түліктік тағамдары өндірісі үшін бойынша биологиялық белсенді заттары (антибиотиктер, вакциналар, ферменттер, полисахаридтер, гормондар, глюкозиттер, дәрумендер, алколоиттар, пестициттер, дефолианнар) сонымен қатар аминқышқылдарының үлкен ассортименті синтезделіп келеді. Сол мақсатта олардың технологиясын жаңарту, жасау және химиялық синтез бен бөліп алу бір-қатар өндірістің идентификациялануын және синтездеп алынған заттардың экологиялық тазалығын қадағалау, денсаулық сақтау мәселелері шешуге негізделген:

Амин қышқылдарының және полипептидтердің синтезінің үш жолы қарастырылған. Олар химиялық, энзиматикалық және ферментативті синтез әдістері.

Бұл зерттеу жұмысы заттар синтезінің химиялық жолмен өңдеп өндірудің тиімді жолдардың бірі болып табылады.

Мазмұны

	Тұжырым.................................................................................................	6
	Мазмұны
	Нормативтік белгілер.............................................................................	7
	Анықтамалар...........................................................................................	8
	Белгілер мен қысқартулар......................................................................	9
	Кіріспе................................................................................................. ....	11
1	Тақырып бойынша ғылыми-зерттеу жұмысына аналитикалық шолу	12
1.1	Амин қышқылдарының синтез мәселелері.........................................	12
1.1.2	Микроорганизмдер арқылы аминқышқылдарының биосинтезі.......	19
1.2	Зерттеудің мақсаты мен міндеттері
2	Тәжірибелік бөлім
2.1	Бастапқы шикізаттардың және өнімнің сипаттамасы
2.1.1	Аминқышқылдар синтезіндегі ашытқы жасушалар
2.2	Зерттеуді жүргізу әдістері
2.2.1	Триптофан өндірісі және алу әдістері
2.3	Техника және талдау әдістерін таңдау
2.3.1	Аминқышқылдарының өндірістік синтезі
2.4	Зерттелген обьектілермен материалдардың нәтижелерін талқылау.
3	Зерттелген обьектілермен материалдарды салыстыру.......................
4	Зенрттелген обьектілер мен материалдарды салыстыру
	Қорытынды.............................................................................................
	Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.........................................................

Нормативтік белгілер

МЕСТ 12.1.005-86

МЕСТ 12.1.005-86

МЕСТ 30561-98 – Триптофан синтезіндегі мелассалы көрсеткіштерін анықтау әдістері.

МЕСТ 52337-2005- Мал азықтары үшін триптофан синтезі және триптофанды анықтау әдістері

МЕСТ 12,005-88 – Микроорганизімдер арқылы триптофан аминқышқылының синтезі және жалпы санитарлы-гигиеналық талаптары.

МЕСТ 7169-66 – Триптофан және оның туындыларын синтездеу үшін бастапқы шикізаттар.

МЕСТ 14014-91 – Аминқышқылы триптофан алу және оның индол, изотин туындыларын алуды зерттеу.

Анықтамалар

Тірі ағзаларда тек -аминқышқылдары полипептидтік молекулалар құрамында кездеседі.

Ферментация ферменттер қатысында жүретін үрдістің алдындағы саты биосинтез процесіне дейінгі дайындық сатысы.

Стерилизация – ол биосинтез процесіне қатысатын компоненттерді бөгде немесе биохимиялық процеске кедергі жасайтын заттардан тазарту.

Ферментердің құрылысын қызметін, қасиетін зерттейтін ғылымды энзимология деп атайды. Ферментер барлық ұлпаларда, жасушаларда, субжасушалық құрылымдарда кездеседі.

Нитратты ассимиляциялық тотықсыздандыру деп аталатын бұл үрдіс оттегіне сезімталдығы төмен және АТР генерациясының реакцияларына қабысу құбылысы болмайтын ерігіш ферментті жүйелердің көмегімен жүзеге асырылатын үрдісті айтады.

Глицин вегатативті және іс-қимыл функцияларын реттейді.

Табиғи ақуыздардың құрамына келесі аминқышқылдары кіреді: аланин, аргинин, аспарагин, аспарагин қышқылы, цистеин, глицин, глутамин қышқылы, гистидин, глутамин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, оксипролин, пролин, серин, кирозин, треонин, триптофан және валин.

Ақуыз продуценттерін культивирлеуге арналған көмірсу көзінің біріне метил спирті жатады.

Диализ дегеніміз қоспалар жүйесінен кіші молекулаларды үлкен молекулалардан бөліп алу үрдісін айтады.

Галенді заттар -деп табиғи биологиялық белсенді заттарды дәрілік препараттар ретінде қолданған, соған байланысты қазіргі кезде ондай дәрілік препараттарды деп атайды

Белгілер мен қысқартулар

ББЗ- биологиялық белсенді зат

А_і- і- сай ортаның метоболизм коэффиценті;

S₀- ортадағы субстраттың берілген қоры.

ДНҚ- Дезоксирибонуклейн қышқылы

АДК -Ақуыздық-дәрумендік концентрат

ГСФ - газ және сұйық фаза

АТФ- адинозинтрифосфат

ФАЛ - фенилаланин-амониалиаза

X₀ -Биомасса концентрациясы, t₀ уақытына байланысты г/л,

X₁ - Биомасса концентрациясы, t₁ уақытына байланысты г/л,

D -Сұйылту коэффициенті немесе ағыс жылдамдығының меншікті жылдамдығы

S- субстрат концентрациясы, г/л.

V_cf- Барлық ферментация процессі кезіндегі культирленетін сұйық көлемі, м³;

A_cf- культирленетін сұйық белсенділігі, ЕД/м³;

3. культирленетін сұйықтағы толық өнім концентрациясы, кг/м³;

W_cf- ферментатордан культирленетін сұйықтың ағу жылдамдығы, м³/сағ;

V_f- ферментатор сыйымдылығы, м³;

T_c- ферментатордың жұмыс істеу циклы, сағ.

Кіріспе

Аминқышқылдарының химиялық синтезі және технологиясы негізінен биологиялық белсенді заттардың өндірістік синтездеп алу үрдісінде қолданылатын жай заттардан және органикалық текті заттардың алмасу өнімдерінен алу әдістерінне және химиясы мен құралдарын зерттеуге негізделген.

Жұмыстың өзектілігі. Органикалық заттардың синтезінің жаңа технологияларын жасау үшін, алдымен биохимия, микробиология, органикалық заттардың жұқа қабатты синтезінің негіздерін, сонымен қатар аминқышқылдарының синтезінің өндірістік және инженерлік ғылым білімдерін меңгеру өзекті мәселе болып табылады. Аминқышқылдарын синтездеп алудың аймақтық шикізаттар қорының ассортиментіне байланысты әдісін таңдау және оның химиялық кинетикасын зерттеп оптимальды жағдайларын тәжірибелер мен есептеудің нәтижелері бойынша анықтау биологиялық белсенді заттар синтезі алдындағы терең зерттеуді қажет ететін мәселе.

Аминқышқылдары қазіргі таңда медицинада, ауыл шаруашылығында қолдануы үлкен маңызға ие, соған сәйкес оларға деген сұраныс артуда. Аминқышқылдарын синтездеп алу, олардың ассортиментін көбейту актуальды мәселе болып табылады.

Қазіргі жаңа заман талабына сәйкес органикалық биологиялық белсенді заттарға деген сұраныс олардың қолдану аумағының кеңеуіне байланысты бір-қатар өндірістің идентификациялануын және синтездеп алынған заттардың экологиялық тазалығын қадағалау, денсаулық сақтау мәселелері шешуге негізделген:

-әр-түрлі мақсатта қолданылатын жаңа органикалық ББЗ түрлерін алу және бірінші кезекте препараттардың профилактикалық және терапиялық әсерлерін талдау;

-ауыл шаруашық және өндірістік қалдықтарды залалсыздандыру;

-ауыл шаруашықық өсімдіктерін ауырулардан, зиянкестерден, арам шөптерден қорғау мақсатында экологиялық таза қорғаныштық қасиеті және өсімдіктердің биологиялық өнімділігін жоғарылату үшін препараттар алу.

Жұмыстың ғылыми жаңашылдығы мен мазыздылығы. Аминқышқылдарын синтездеу ферментативті, энзиматикалық әдістерді талғамдылығына сәйкес ферменттер мен ашытқыларды қолдана тазалығы жоғары өнімдер алуға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде медициналық мақсаттарда, ауы шаруашылығы және азық-түліктік тағамдар өндірісі үшін ББЗ (антибиотиктер, вакциналар, ферменттер, полисахаридтер, гормондар, глюкозиттер, дәрумендер, алколоиттар, пестициттер, дефолианнар мен аминқышқылдарының) заттарының үлкен ассортименті синтезделіп келеді.

1. Тақырып бойынша ғылыми-зерттеу жұмысына аналитикалық шолу

1. 1 Амин қышқылдарының синтез мәселелері

Органикалық заттардан нақты қанықпаған көмірсутек акролеиннен амин қышқылы L,D-метионинді синтездеу көп сатылы үрдіс. Синтездің химия-технологиясы дамуына дейін мынадай химиялық үрдістер тізбегі бойынша синтезделген.

Осы әдіс бойынша рацематты бөліп алу үрдісі қарастырмағн жағдайында 1 т L,D-метионинді синтездеу үшін 0,6 акролеин жұмсалады.

2. L,D-триптофанды индол және сірке қышқылының нитро эфирінен алу

Осы әдіс бойынша мал азығы үшін синтездеп алынатын L,D-триптофанды амин қышқылы өнімінен рацематты бөліп алу үрдісін жүргізбеуге де болады.

3. Акрилонитрилден L-глутамат натрии амин қышқылын алу

Әр-бір түзілген изомерлердің жекеленген түрлерінің ерігіштігі түзілген рацематқа қарағанда жақсы, сондықтан L - формаларын қаныққан ерітінділерден бөліп алу L-глутамат натрии тұзының кристалдарын қосу арқылы жүзеге асырылады.

4. Циклогексаноннан L-лизин амин қышқылын алу.

L - шарап қышқылының рацематымен әрекеттесуінен түзілген лизиннің L және D-формаларын бөліп алу олардың тұздарының әр-түрлі ерігіштігіне негізделген. D –лизин мен шарап қышқылының тұздары азды көпті ерігіш. Лизиннің L және D изомерлерін бөліп алғаннан соң тұздарын бұзады. Колоннада жүретін ион алмасу үрдісі әдісімен L - шарап қышқылынан L формасын бөліп алынады, ал D - лизин амин қышқылын өнімнің түзілу сатысында салицил альдегидімен рацемизациялауға жіберіледі.

L- лизинді комбинирленген немесе энзиматикалық алу әдісі. Бұл әдісті жапондық «Тойа рейон» («Торей») фирмасы 1970 жылдары ұсынған. Осы әдістің технологиясымен шығымы 95%-дық және оптикалық тазалығы 99% болатын L- лизин алынған. Үрдіс кезінде амин қышқылдарының реакциялық қоспадағы мөлшері 200г/л жетуі мүмкін, ол дегеніміз ферментацияның барынша жетілдірілген өндірісінде бағытталған микробиологиялық синтездің бір сатысында түзілген культуралды сұйықтықтағы амин қышқылдарының мөлшерінен екі есеге жоғары екендігін көрсетеді. Технологиялық үрдіс L,D-  -амино -капролактамды циклогексаннан және ферментативті гидролиз сатыларын құрайды. L- лизиннің химиялық технологиялық үрдісінің сызбасы төмендегідей.

Осы технологиялық сызба бойынша амин қышқылын алу үрдісінде екі түрлі фермент L-гидролазалар және рацемазалар қолданылады. Алғашқысы органикалық синтез үрдісі кезінде түзілген L, D-  -амино -капролактамды таңдамалы гидролиздейді, екіншісі L-гидролазалармен әсерлесуінсіз қалған бөлігіндегі L-формаларын D-формаға рацемизациялауға қатысады.

Барынша мүмкін болатын осындай өндірістің тиімділігі ферментативті үрдістердің екеуі де жылдамдығы мүмкіндігінше жоғары болған жағдайда жүзеге асады, бірақ рацемизация жылдамдығы L--амино--капролактамдағы амидтті байланыстар гидролизінің жылдамдығынан төмен болу керек 4-5.

Үрдістің қажетті жағдайына қарай жүзеге асуы үшін ферменттер табиғаты микробты жаратылысты түрде болуы керек. L--амино--капролактамды гидролиздеу үшін ашытқы штаммының туыс Cryptococcus, Candida, Trichosporon, бұл ферменттердің активаторлары ретінде марганецтің, магнидің және мырыштың екі валентті иондары болып табылады. D--амино--капролактам рацемазасының ферментін алу Achrovobacter, Flavodacterium және тағы басқа бактериялардың туыстарын культивирлеу жолымен жүзеге асады.

D,L --амино--капролактам субстратына ферменттердің (қатысатын екі фермент те иммобилденген түрде) екі жақты әсер етуі рационалды түрде үздіксіз әсер ету қондырғыларында жүргізіледі.