книги из ГПНТБ / Технология гидролизных производств учебник
..pdfблагоприятную 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