Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Технология гидролизных производств учебник

..pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.8 Mб
Скачать

благоприятную по составу среду внесены молодые, сильные, только что почковавшиеся клетки, то лаг-фаза может отсутст­ вовать.

Во время лаг-фазы дрожжеподобные грибы осуществляют обмен веществ, который часто приводит к созданию более благо­ приятных условий внешней среды, например нейтрализуется слишком кислая среда. Во время лаг-фазы в клетках повышается содержание нуклеиновых кислот, что является подготовкой к дальнейшему интенсивному биосинтезу белка. Наблюдается увеличение объема клеток. Внутрь их проникают сахар и другие питательные вещества. В присутствии кислорода начинается дыхание дрожжей и активирование ферментов, особенно дыха­ тельных. В лаг-фазе возрастает в 3 раза содержание растворимых полифосфатов. Вероятно, энергия, необходимая для процесса размножения клеток, поступает не только от АТФ, но и за счет макроэргических связей полифосфатов. Следовательно, лаг-фаза — это фаза задержки размножения, но не фаза метаболитического покоя.

Вторая фаза — фаза интенсивного размножения, или экспонен­ циальная (логарифмическая) фаза (//).

Процесс почкования дрожжеподобных грибов связан с усиле­ нием энергетических процессов в клетке. В результате интенсив­ ного потребления кислорода образуются продукты обмена веществ дрожжевых клеток: сахар превращается в воду и углекислоту. При этом освобождается энергия, за счет которой происходит биосинтез белка и нуклеиновых кислот. Интенсивно размножаю­ щиеся дрожжевые клетки характеризуются высоким содержанием рибонуклеиновых кислот, соответствующим 11— 12% от сухой био­ массы. Особенно большую роль в процессах роста и размножения играет рибосомальная РНК. Размножение сопровождается также быстрым удвоением содержания ДНК, а затем количество ее остается неизменным. Синтез же РНК продолжается с постоянной скоростью до окончания процесса размножения. Размножающиеся клетки отличаются также высоким содержанием аминокислот, входящих в состав дрожжевого белка.

Наряду с сахаром, азотистыми соединениями дрожжеподобные грибы усваивают органические кислоты и их соли, фосфор, калий, железо и другие соединения, необходимые для 'нормальной физиологической деятельности клетки, для построения ее цито­ плазмы, клеточных оболочек и т. д. В этот период клетки еще не накопили вредных продуктов обмена, поэтому размножение идет с максимальной скоростью, характерной для каждого вида. По мере исчерпания питательных веществ и накопления продуктов жизнедеятельности, угнетающе действующих на размножение, этот процесс замедляется, некоторые дрожжевые клетки пере­ стают почковаться и отмирают. В дальнейшем наступает такой момент, когда количество вновь образующихся и отмирающих клеток становится равным. Этот период называют стационарной фазой {III). При этом содержание клеток в единице объема

230

максимально. За стационарной фазой наступает период, в котором преобладает отмирание клеток над размножением (IV фаза — фаза отмирания или затухания). В этой фазе рост биомассы дрожжей снижается как за счет частичного автолиза клеток, так и в результате интенсивного использования ими запасных веществ. С прекращением размножения клеток снижается и со­ держание РНК до 8 —9%.

Каждой фазе развития клеток соответствует определенное со­ держание РНК, аминокислот, белка, растворимых фосфатов, полифосфатов. Изменение этих физиологически важных соедине­ ний обусловливает переход дрожжевых клеток из одной фазы роста в другую.

В условиях производства при непрерывном культивировании дрожжи постоянно находятся в логарифмической фазе развития.

Приготовление чистых культур дрожжевых организмов. Произ­

водство кормовых дрожжей основано на максимальной скорости образования дрожжами биомассы, которая в основном зависит от того, насколько урожайны производственные расы дрожжей. Поэтому необходимо поддерживать в дрожжерастильных чанах определенную, наиболее урожайную и устойчивую культуру дрожжей, акклиматизированную к питательной среде того или иного завода. Для каждой урожайной культуры необходимо создать оптимальные условия развития, и только в этом случае она будет устойчива против посторонних микроорганизмов и даст наилуч­ ший производственный эффект. Такую культуру необходимо подобрать и закрепить в производстве. Способ получения чистых культур приведен на стр. 270.

Омолаживание культуры. Для стимулирования жизнедеятельно­

сти ослабленных дрожжевых культур и интенсификации процесса их размножения пользуются методом ф о с ф а т н о й а к т и в а ц и и . Дрожжи обрабатывают суперфосфатной вытяжкой более высокой концентрации (содержание Р2О5 в смеси составляет 2 %), а затем

продувают воздухом. Такая обработка приводит к значительному улучшению физиологического состояния дрожжей.

На повышение урожайности заводских дрожжей большое влия­ ние оказывают биогенные стимуляторы. Очень эффективным является использование 2%-кого дрожжевого автолизата. Выход биомассы у дрожжей Candida tropicalis на гидролизных средах возрастает на 2 0 1 0 0 %.

Методы консервирования дрожжевых культур. В период

остановки завода на капитальный ремонт необходимо сохранить

чистую культуру

дрожжей. С

этой целью

их

консервируют.

Отсепарированные

и промытые

водой

дрожжи

с концентра­

цией 600— 1000 г/л

направляют в специальные сборники. В сбор­

ник набирают

2 —3 мг дрожжевой суспензии

и

добавляют лед.

Температура в

сборнике поддерживается

2—7°

С

путем периоди­

ческого добавления льда. Расхоложенные дрожжи хранят под водой.

231

Понятие о жировых дрожжах и мицелиальных грибах. В на­

стоящее время в качестве кормового продукта применяются дрожжеподобиые. грибы, характеризующиеся высоким содержанием белка (45—56%) и носящие название белковых дрожжей. Со­ держание жира в них достигает только 2—3%. Но, изменяя усло­ вия культивирования и подбирая микроорганизмы, обладающие высокой жирообразующей способностью, можно увеличить содер­ жание жира в них до 20—40% от сухого вещества. Такие микро­ организмы называются жировыми дрожжами. Так, дрожжеподоб­ ные микроорганизмы Rhodotorula, Candida humicola при глубин­ ном выращивании с интенсивной аэрацией накапливают жира 20—34%. Жировые дрожжи синтезируют также каротин. Хорошие результаты по выращиванию жировых дрожжей были получены на сульфитном щелоке и древесном гидролизате.

Мицелиальные грибы обладают большой ферментативной актив­ ностью, поэтому они применяются для промышленного получения лимонной и ряда других органических кислот, многих антибио­ тиков и ферментов. Мицелиальные грибы Aspergillus, Penicillium, Spicaria и др. можно использовать для получения белково­ витаминного корма. Благодаря наличию ветвистого мицелия они после выращивания легко выделяются из среды на фильтрах. Полученная мицелиальная масса по своему аминокислотному и витаминному составу почти не отличается от кормовых дрожжей.

Мицелиальные грибы благодаря наличию определенных фермен­ тов способны утилизировать наряду с другими компонентами среды неинвертированные сахара (олигосахариды) без дополни­ тельной инверсии и интенсивно накапливать биомассу. Эти грибы рекомендованы для переработки предгидролизатов древесины и тростника, а также сульфитных щелоков от варки целлюлозы с высоким выходом, содержащих большое количество неинвертированных полисахаридов. Наибольший интерес для промышлен­ ного использования представляет Asp. luchnensis. Мицелиальные грибы утилизируют все сахара — гексозы и пентозы, входящие в состав гидролизных сред, а также активно усваивают органиче­ ские кислоты (уксусную, муравьиную, пропионовую, молочную, янтарную, щавелевую и др.). Однако на гидролизных и суль- фитно-щелоковых средах мицелиальные грибы значительно медленнее накапливают биомассу, чем пентозные дрожжи, дают меньший выход биомассы, скорость роста их значительно ниже и они менее устойчивы к вреднодействующим веществам сред. Так, развитие их угнетается при содержании S 0 2 в среде 0,01%. Мицелиальная масса характеризуется невысоким содержанием

белка (35—45%). Однако белок грибов, как и белок

дрожжей,

содержит все жизненно необходимые аминокислоты.

грибами

Витамины группы В синтезируются мицелиальными

так же активно, как и дрожжами. Например, гриб

Spicaria

хорошо синтезирует биотин (до 3,7 мкг!г абс. сухой биомассы). Эргостерина в грибах меньше (0,03—0,3%), чем в дрожжах (0,3—0,5%).

232

6. ПОСТОРОННЯЯ МИКРОФЛОРА СПИРТОВОГО И ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВ

Гидролизное и сульфитно-спиртовое сусло — специфическая среда, ограничивающая развитие посторонних микроорганизмов. Однако неправильное ведение технологического процесса, нару­ шение условий развития дрожжей и дрожжеподобных грибов приводят к появлению в бродильном и дрожжевом цехах по­ сторонней микрофлоры, использующей для своей жизнедеятель­ ности сахара и спирт. Выращивание кормовых дрожжей и спирто­ вое брожение производится в нестерильных условиях, что также способствует заражению гидролизных сред посторонними микро­ организмами. Но эти микроорганизмы немногочисленны и не от­ личаются видовым разнообразием. К ним относятся главным образом бактерии, некоторые пленчатые и плесневые грибы. Они попадают в сусло и бражку в основном из воздуха, с водой, вносятся с засевными дрожжами, питательными солями, при­ спосабливаются к малоблагоприятным условиям среды и развива­ ются, нанося большой вред производству. Наиболее устойчивым к развитию посторонней инфекции является сульфитное сусло; легче инфицируется древесное сусло и особенно легко сусло, по­ лученное из сельскохозяйственных отходов. Бражка, содержащая ослабленные дрожжи, также легко заражается посторонними микроорганизмами. Так как они могут развиваться только в охлажденном нейтрализате и в бражке, то наиболее легко происходит инфицирование в открытых сборниках сусла, дрожжанках, бродильных и дрожжерастильных чанах.

В состав посторонней микрофлоры входит ряд различных микроорганизмов. Некоторые из них могут являться спутниками основной культуры и развиваться совместно с ней в течение дли­ тельного времени. Другие являются случайными примесями. Иногда в результате резкого нарушения технологического режима

наблюдается массовое развитие посторонних

микроорганизмов.

К бактериальной микрофлоре относятся следующие микроорга­

низмы: 1) молочнокислые бактерии-— длинные

и короткие не­

подвижные, бесепоровые палочки, факультативно-анаэробные, используют углеводы, превращая их в молочную и уксусную кислоты, спирт и С 02; оптимальная температура для их развития 24—48° С; 2) уксуснокислые бактерии — бесепоровые палочки, обычно соединенные в цепочки, превращают этиловый спирт в ук­ сусную кислоту, аэробны и растут только на поверхности сред, образуя беловато-серую пленку, что является следствием ослизнения клеточных оболочек; оптимальная температура развития 23— 24° С; 3) маслянокислые бактерии — строго анаэробные споровые палочки, превращают гексозы в масляную кислоту, действующую угнетающим образом на дрожжи; не могут развиваться в присут­ ствии кислорода; молодые клетки благодаря наличию жгутиков подвижны; оптимальная температура развития 30—40° С; 4) сарцины — клетки, состоящие из восьми шариков, превращают сахар

233

в молочную и уксусную кислоты, очень аэробны; оптимальная температура развития 25° С.

Микодерма, относящаяся к пленчатым грибам, является опас­ ной инфекцией, так как она энергично окисляет этиловый спирт до углекислоты и воды; представляет собой удлиненные или круглые клетки, размножающиеся почкованием, аэробна. Клетки микодермы обладают способностью образовывать на поверхности среды белую пленку, содержащую пузырьки воздуха. Оптималь­ ная температура для ее развития 30° С.

Среди посторонних видов дрожжей-примесей в дрожжерастильпых чанах наиболее часто встречаются Candida arborea, С. шусоderma. Из спорообразующих культур могут развиваться дрожжи родов Hansenula, Pichia, Zygospora. Они устойчиво держатся на гидролизных средах, и бороться с ними трудно. В дрожжевых цехах появляются и мицелиальные грибы рода Aspergillus, Penicillium, Spicaria, Oidium, Fusarium. Развиваясь в виде длин­ ных мицелиальных нитей, они забивают трубопроводы, сепараторы и нарушают нормальную работу цеха. Следовательно, посторонние микроорганизмы, используя часть сахара и спирта, снижают выход товарной продукции, а продукты их обмена подавляют жизне­ деятельность дрожжей и дрожжеподобных грибов.

Чтобы предотвратить появление вредных микроорганизмов на производстве, необходимо точно выполнять технологические ре­ жимы, соблюдать все правила промышленной санитарии, про­ водить систематическую дезинфекцию всего оборудования и трубопроводов и следить за чистотой применяемых дрожжей. Если заражение инфекцией произошло, то применяют следующие способы борьбы: 1) проводят химическую дезинфекцию анти­ септиками, которые угнетающе действуют на посторонние микробы. В качестве антисептиков используются хлорная известь, формалин, хлорамин, антиформин и др.; 2) зараженную дрожже­ вую суспензию обрабатывают 1н. H2S 0 4 в течение 1—2 ч, при этом pH суспензии снижается до 3,7—3,5; в такой среде посторон­

ние микроорганизмы

погибают;

3) закрытые

емкости и трубо­

проводы подвергают

химической

дезинфекции,

промывают

водой

и стерилизуют паром

давлением

1—2 кгс/см2

в течение

40—60

мин; 4) с помощью сепараторов дрожжи отделяют от некоторого количества сопутствующих дрожжам бактерий, так как последние, обладая меньшей удельной массой, чем дрожжевые клетки, удаляются с бражкой.

Большая часть бактериальной инфекции является бесспоровой, поэтому бороться с ней згіачительно легче. Несмотря на то, что на гидролизных, сульфитно-спиртовых и дрожжевых 'заводах по­ сторонняя микрофлора имеет ограниченное развитие, недостаточ­ ная борьба с ней, а также несоблюдение технологических ре­ жимов производства приводят к снижению выходов готовой про­ дукции, а также к ухудшению ее качества. Так как на гидролиз­ ных заводах бактериальная микрофлора в основном представлена

234

молочнокислыми, маслянокислыми и уксуснокислыми бактериями, то необходимо кратко описать процессы, вызываемые ими.

Молочнокислое брожение — это анаэробное превращение са­ хара в молочную кислоту при помощи микроорганизмов. Природа молочнокислого брожения была открыта Пастером. По характеру брожения молочнокислые бактерии разделяют на гомофермента­ тивные, образующие из сахара только молочную кислоту по урав­ нению

С6Н120 6= 2С Н з • СНОП • СООН+20 ккал,

молочная кислота

и гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, еще этиловый спирт, уксусную и янтарную кислоты, С 02 и Н2: 2С6Н120 6= С Н 3 • СНОН • СООН + СООН • СН2 • СН2 • СООН +

молочная кислота янтарная кислота

+ CH3C 00H -|-C 2H50H -]-C 02+ H 2-(-x кал.

уксусная кислота этиловый спирт

Гомо- и гетероферментативные бактерии в качестве источника энергии используют гексозы и пентозы, которые они сбраживают. У них нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха, поэтому последний угнетает их развитие. Представителями молочнокислых бактерий являются: 1) Strepto­ coccus diacetilactis, Str. lactis, применяемые для получения молочно­ кислых продуктов; они сбраживают лактозу, глюкозу, галактозу и мальтозу; 2) Lactobacillus Delbrückii — бактерия, применяемая для получения молочной кислоты из сахара. В присутствии нейтрализующих агентов (мела) можно получить до 10— 15% молочной кислоты. Оптимальной температурой для ее развития

является 48—50° С;

3) В. pentoaceticum, вызывающая молочно­

кислое брожение пентоз по уравнению

С5Н10О3= С Н 3 • СНОН • СООН + СН3СООН + л: кал.

пентоза

молочная

кислота

уксусная кислота

Брожение пентоз

имеет

значение

при силосовании кормов.

Образующиеся кислоты придают силосу кислый вкус и предохра­ няют его от гниения.

Маслянокислое брожение — процесс превращения углеводов с образованием масляной кислоты. Его можно выразить уравне­ нием

С6Н120 6= С Н 3 • СН2 • СН2 • С 0 0 Н + 2 С 0 2+ 2 Н 2+18/шг.л.

гексоза масляная кислота

Биохимическая природа маслянокислого брожения была от­ крыта Пастером в 1861 г. Он установил, что маслянокислое бро­ жение, вызываемое соответствующими бактериями, происходит в отсутствии кислорода. Возбудителями брожения являются строго анаэробные споровые бактерии, относящиеся к роду Clostridium, например Cl. butyricum, Cl. pasteurianum. Маслянокислые бак­ терии энергию для жизнедеятельности получают в процессе

235-

сбраживания углеводов; они могут сбраживать гексозы, пентозы, спирты и кислоты, а также некоторые полисахариды — крахмал, декстрины, гликоген. Продукты жизнедеятельности масляно­ кислых бактерий имеют широкое применение.

Уксуснокислое брожение — аэробный биохимический процесс, для течения которого необходим кислород воздуха. Для этого про­ цесса характерно неполное окисление субстрата (продукты реак­ ции —■органические кислоты —• способны к дальнейшим окисли­ тельным превращениям с выделением энергии).

Для многих уксуснокислых бактерий характерно окисление этилового спирта в уксусную кислоту. Этот процесс связан с по­ терей водорода, катализируется ферментом дегидрогеназой и про­

текает в две ступени: сначала образуется уксусный

альдегид,

окисляющийся затем в уксусную кислоту:

 

СН3СН2ОН+ V2O2— СН3СОН+ Н20;

 

СН3С0Н+ 02 — СН3СООН.

 

Уксуснокислые бактерии представлены 20 видами,

например

Bact. aceti, В. xylinum и др.

 

7.ОБОГАЩЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ДРОЖЖЕЙ ВИТАМИНАМИ

ИАНТИБИОТИКАМИ

Сцелью повышения качества товарных дрожжей и увеличения эффективности их применения в сельском хозяйстве перед гидро- лизно-дрожжевой промышленностью поставлена задача получать

на гидролизатах и сульфитных щелоках комбинированные корма, состоящие из белковых дрожжей, обогащенных витами­ нами и антибиотиками. При использовании комбикормов парали­ зуется деятельность пагубной микрофлоры у животных и лучше усваивается белковый корм. Было отмечено также, что неболь­ шое количество антибиотиков, введенное в корм, благотворно влияет на рост животных, особенно молодняка.

Витамины, участвуя в различных ферментных реакциях, способ­ ствуют созданию наиболее благоприятных условий для нормаль­ ного развития организма. Так, витамины группы В влияют на его белковый обмен. Витамин D2 принимает активное участие в регу­ лировании обмена кальция в растущем организме, стимулирует его рост, способствует эффективному использованию белков, углеводов, жиров и минеральных солей, содержащихся в пита­ тельной среде.

Кормовые дрожжи не содержат некоторых витаминов (В 12, А)

и антибиотиков (террамицина, пенициллина, хлортетрациклина), что снижает их ценность как белково-витаминного корма. Обога­ щать кормовые дрожжи витаминами можно в процессе выращи­ вания, добавляя готовые витамины в их состав, и при облучении:

Целесообразно комбинировать

выращивание

пентозных

дрожжей

с микроорганизмами, которые

синтезируют

витамин Ві2

и анти­

236

биотики. В качестве таких микроорганизмов могут быть использо­ ваны актиномицеты: Actinomyces rimosus, синтезирующий террамицин; Act. olivaceus, вырабатывающий витамин В і2, Act. aureofaciens, образующий В12 и хлортетрациклин. При наличии в комбикорме витамина В 12 усиливается стимулирующее влияние

антибиотиков на рост молодняка. Обогащать кормовые дрожжи витамином В[2 и антибиотиками можно также высушиванием смеси дрожжевого концентрата с культуральной жидкостью актиномицетов, содержащей эти биологически активные веще­ ства. При таком методе витаминизации содержание витамина В 12

составляет 0,5—0,7 мкг в 1 г сухих дрожжей и хлортетрациклина 900—1000 ед. Дрожжи способны также адсорбировать растворен­ ный витамин Ві2 как в процессе выращивания, так и при переме­

шивании массы живых или мертвых дрожжей с раствором витамина.

В качестве дешевого источника витамина Ві2 целесообразно использовать активный ил очистных сооружений гидролизных заводов. В заводских условиях получены кормовые дрожжи, обогащенные витамином Ві2 из водной вытяжки сухого сброжен­

ного в анаэробных условиях

осадка сточных вод в метантенках.

В этом случае образуется 14— 19 мкг витамина Ві2

на 1 г сухого

вещества. Для биосинтеза

витамина Ві2 можно

использовать

также пропионовокислые бактерии и возбудители метанового бро­ жения. При выращивании пропионовокислых бактерий на суль­ фитных щелоках в биомассе накапливается до 300 мкг витамина В12 на 1 г сухого вещества.

Для обогащения кормовых дрожжей витамином В2 выращи­ вают дрожжеподобный гриб Eremothecium ashbyii, синтезирую­ щий этот витамин в значительных количествах (до 5000 мкг на 1 г абс. сухого препарата). Кормовые дрожжи гидролизных заводов, особенно относящиеся к роду Candida, способны накап­ ливать до 120 мкг рибофлавина на 1 г сухого вещества.

Витамины, отсутствующие в дрожжах, можно добавить в гото­ вом виде. Для этого они растворяются в чистой воде и в виде раствора даются в поток дрожжевой суспензии. Дрожжи сорби­ руют витамины и сохраняют их в своем составе.

Рационально использовать в животноводстве можно также отходы антибиотического производства, включая их в комбикорма. В этих отходах обычно содержатся не только антибиотики, но и витамины. В состав пентозных дрожжей входит эргостерин — провитамин витамина D2. Кормовые дрожжи витамином D2 обога­ щаются путем превращения эргостерина в этот витамин под дей­ ствием ультрафиолетового облучения. Превращение провитамина в витамин Е>2 (кальциферол) происходит по схеме: эргостерин->

лумистерин -*■ тахистерин эргокальциферол.

Наилучший экономический эффект кормовые витаминизирован­ ные дрожжи дают при скармливании молодняку.

Образование антибиотиков микроорганизмами. Микроорга­

низмы в процессе эволюции приобрели способность вырабаты­

237

вать и выделять во внешнюю среду специфические вещества, по­ лучившие название антибиотиков (термин а н т и б и о т и к обозна­ чает п р о т и в о ж и з н е н н ы й ) . Антибиотики подавляют развитие, размножение, жизнедеятельность и биохимическую активность многих микроорганизмов. Антибиотики обладают избирательным и специфическим действием на группы или определенные виды микробов. В настоящее время известно более 3000 антибиотиков, разнообразных по химической природе и строению. Однако из них лишь около 50 нашли практическое применение. Широко исполь­ зуются пенициллин, стрептомицин, синтомицин и антибиотики группы тетрациклинов (хлортетрациклин, террамицин) и др.

Первым антибиотиком, который получил широкое применение, является пенициллин. Он относится к гетероциклическим соедине­ ниям, содержащим серу и азот. Эмпирическая формула пенициллинов C9HHO4N2 SR, где радикал R зависит от типа пенициллина.

Он вырабатывается плесневыми грибками рода Penicillium, на­ пример Р. chryzogenum. Пенициллин ■— активный антибиотик, убивающий многие бактерии, но не действующий на большинство вирусов, плесеней и дрожжевых грибков.

Антибиотики образуют все классы микроорганизмов: бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты.

Советские ученые первые обратили внимание на явление антаго­ низма актиномицетов и бактерий. В настоящее время широко при­ меняются антибиотики, образуемые актиномицетами. Они отли­ чаются сильным антибиотическим действием на бактерии, грибки и некоторые вирусы. Наиболее практически ценными антибиоти­ ками являются: стрептомицин, образуемый лучистым грибком Actinomyces griseus, хлоромицетин, вырабатываемый Streptomyces venezuelae, террамицин, продуцируемый Act. rftnosus, и др.

Исследования последних лет показали, что в результате облуче­ ния рентгеновскими лучами актиномицетов в них происходят наследственные изменения (рентгеномутации), благодаря которым полученные новые штаммы дают в десятки раз более высокий выход антибиотиков, чем исходная культура. Процесс получения антибиотиков разбивается на несколько стадий: 1 ) подготовку

питательной среды, микроорганизмов или спор для засева и вспо­ могательных материалов; 2 ) процесс ферментации или выращива­

ния микроорганизмов; 3) отделение мицелия, очистку и концен­ трирование фильтрата; 4) экстракцию антибиотиков органическими растворителями, сушку и упаковку.

Механизм действия антибиотиков заключается в том, что они нарушают обмен веществ в клетках других микроорганизмов, подавляют каталитическую активность ферментных систем, тормозят определенные биохимические реакции или энергетические процессы, в результате чего прекращается синтез белка, нуклеино­ вых кислот и размножение микробных клеток. Так, действие стрептомицина обусловлено подавлением активности ферментных систем и нарушением генетического кодирования на стадии информационная РНК — белок. Результатом действия левомице-

238

тина является прекращение синтеза белка и подавление процессов окисления, отчего микробные клетки гибнут. Следовательно, при­ менение различных антибиотиков основано на антагонистических взаимоотношениях, существующих между отдельными группами микроорганизмов.

8. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ ПРИРОДНЫХ БЕЛКОВ, ДНК И РНК

Синтез белков и нуклеиновых кислот в живой клетке представ­ ляет собой сложную цепь взаимосвязанных биохимических реак­ ций, протекающих под действием большого числа ферментов. Значение белков в жизненных процессах велико и многообразно.

Белки — основа жизни. Они

являются основным

материалом, из

которого построены клетки

организмов. Они

выполняют роль

биокатализаторов (ферментов) и осуществляют

в клетке многие

важные функции. В настоящее время выяснена полная химическея структура и пространственная конфигурация многих белков. Белки являются полимерами. Молекулярная масса их колеблется в пределах от 10 000 до нескольких миллионов. Молекула белка имеет сложное химическое строение. Белки построены из 20—25 различных аминокислот, соединенных в длинную полипептидную цепь, образованную многократным повторением одной и той же структуры. Аминокислотные остатки соединены между собой пептидными связями таким образом, что карбоксил одной амино­ кислоты присоединяется к аминогруппе второй. Белки содержат от сотни до десятков тысяч аминокислот. Полипептидные цепи в белках совершенно определенным образом располагаются в про­ странстве, т. е. имеют при данных условиях определенную конфор­ мацию. Современные методы исследования позволили установить, что полипептидные цепи свернуты или скручены в спираль. Сосед­ ние витки спирали довольно близко подходят друг к другу, так что между группами атомов возникают водородные, ионные и ковалентные связи, обеспечивающие устойчивость и определенную жесткость структуры белковой макромолекулы, ее компактность и упорядоченность.

Белки различаются как по количеству и составу аминокислот, так и по последовательности их расположения в цепи. Последова­ тельность же аминокислот в цепи при биосинтезе белка задается генетической информацией, записанной в нуклеиновых кислотах. В результате бесчисленных комбинаций аминокислот в молекуле белка и различного пространственного расположения его цепей, возникает огромное количество разных белков, обусловливающих все многообразие организмов. Белки микроорганизмов имеют в основном такое же строение, как и белки животных и высших растений.

Нуклеиновые кислоты играют такую же большую роль в жизни, как и белки. Они содержатся во всех растительных и животных организмах, в частности в микроорганизмах. Нуклеиновые кислоты в организмах встречаются в свободном состоянии и в соединении

239

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ