Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
в12.doc
Скачиваний:
28
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
264.7 Кб
Скачать

Міністерство освіти і науки України

Національний Авіаційний університет

Інститут заочного та дистанційного навчання

Кафедра біотехнології

Курсова робота

З дисципліни «Теоретичні основи біотехнології»

З теми: «Опис технологічної схеми вітаміну В12»

Виконала

студентка IV курсу ІЗДН

напрям 6.051401(біотехнологія)

Остапенко Олеся Вікторівна

Київ, 2012

Національний Авіаційний Університет

Інститут заочного та дистанційного навчання

Кафедра біотехнології

Дисципліна «Теоретичні основи біотехнології»

Спеціальність 6.051401 (Біотехнологія)

Курс ________IV________ Група _____ 401з_______ Семестр _____8_____

Завдання

На курсову роботу

Остапенко Олесі Вікторівни

Тема роботи «Опис технологічної схеми вітаміну В12»

Термін виконання курсової роботи : з „__”_____ до „__”_____ 2010 р.

Завдання видав _____________ (Косоголова Л.О.)

Завдання прийняв до виконання _____________(_______________)

Курсова робота захищена з оцінкою_____________ „__”__________ 2013 р.

Зміст

Вступ………………………………………………………………………………..4

1.Опис вітаміну…………………………………………………………………….6

1.1.Хімічна структура………………………………………………………..6

1.2 Біологічні функції…………………………………………..…………….8

1.3. Джерела вітаміну………………………………………….……………..8

2.Синтез………………………………………………………………………...…..10

2.1. Продуценти вітаміна В12……………………………………………….10

2.2.Технологічна схема …………………………………………….………..12

2.3.Біосинтез вітаміну В12 ( продуцент Propionibacterium shermanii)….….14

3. Очистка вітаміна……………………………………………………….………16

3.1.Відділення та кристалізація вітаміна………………..…………………16

4.Використання препарату………………………………………………..………18

4.1. Використання препарату у лікуванні анемії………………….………..20

4.2.Захворювання, пов’язані з недостачею вітаміну……………….……….20

Висновки…………………………………………………………………………….22

Список використаної літератури…………………………….…………………….23

Додатки………………………………………………………………………………24

Вступ

У природі вітамін В12 і споріднені кориноїдні сполуки знаходять у клітинах мікроорганізмів, в тканинах тварин і деяких вищих рослинах (горох, лотос, пагони бамбука, листя і стручки квасолі). Проте походження вітаміну В12 у вищих рослинах остаточно не встановлено. Такі нижчі еукаріоти, як дріжджі і міцеліальні гриби, кориноїди, мабуть, не утворюють. Організм тварин і людини не здатний до самостійного синтезу вітаміну. Серед прокаріотів здатність до біосинтезу кориноїдів широко розповсюджена. Світова продукція вітаміну В12 становить 9-11 тис. кг в рік, з них 6500 кг використовують на медичні цілі, а іншу частину – для тваринництва. Виробництво вітаміну В12 засновано головним чином на культивуванні пропіоновокис-лих бактерій (в Україні, Великобританії, Угорщині), мезофільних і термофільних меганогенних бактерій (Україна, Угорщина), а також актиноміцетів і споріднених форм (Італія). У нашій країні в якості продуцента вітаміну В12 використовують Propionibacterium freundenreichii var. shermanii. Для потреб тваринництва вітамін  В12 отримують, використовуючи змішану культуру, що містить термофільні метаноутворюючі бактерії. Встановлено утворення кориноїдів не тільки в змішаній, але і в чистій культурі метаноутворюючих бактерій [4]. Сухий концентрат КМБ-12, крім вітаміну В12 (100 мг/кг препарату), містить ряд інших рістстимулюючих речовин. Особливо гарні результати в тваринництві отримують при поєднанні вітаміну В12 з малими дозами антибіотиків, зокрема з біоміцином. Реалізація в нашій країні описаного способу і одержання концентрату вітаміну В12 дозволили повністю забезпечити тваринництво цим вітаміном. У США майже всі вироблювані  комбікорми для свиней і птахів збагачують вітаміном В12. Показано, що білок тваринного походження можна замінити рослинним білком за умови збагачення кормових сумішей вітаміном В12 в дозі 60 мкг/кг. Враховуючи все вище сказане, дуже важливо розглянути шляхи біосинтезу даного вітаміну та вибрати найкращий штам із найвищою продуктивністю. Крім того, з даного вітаміну виготовляють ще й лікарські лікувальні препарати в ампулах: камполон, антианемін і гепавіт - містять водний екстракт печінки великої рогатої худоби

  1. Опис вітаміну

Вітамінами B12 називають групу кобальтвмісних біологічно активних речовин, названих кобаламінами. До них відносять власне цианокобаламін — продукт, що отримується при хімічному очищенні вітаміну ціанідами, гідроксикобаламін і дві коферментні форми вітаміну B12: метилкобаламін і 5-дезоксиаденозілкобаламін. Зазвичай вітаміном B12 називають ціанокобаламін, оскільки саме в цій формі в організм людини потрапляє основнеа кількість вітаміну B12, не забуваючи те, що він не синонім B12 і дещо інших з'єднань також володіють B12 вітамінною активністю. Ціанокобаламін лише один з них. Отже, ціанокобаламін завжди вітамін B12, але не завжди вітамін B12 являєтся ціанокобаламіном.

Під терміном псевдовітамін B12 мають на увазі схожі на цей вітамін речовини, виявлені в деяких живих організмах, наприклад, в ціанобактеріях(раніше відомі як синьо-зелені водорості) роду Spirulina.

Треба відзначити, що подібні вітаміноподібні речовини не надають вітамінної дії на організм людини. Більш того, ці речовини можуть представляти певну небезпеку для вегетаріанців, що намагаються з їх допомогою заповнити дефіцит вітаміну, оскільки вони блокують метаболізм кліток молочної залози людини. Також їх наявність в крові дає нормальну концентрацію вітаміну B12 при аналізі, хоча ця форма не є активною, що може привести до помилкового діагнозу і, отже, неправильному лікуванню анемії.

    1. Хімічна структура

B12 має найскладнішу в порівнянні з іншими вітамінами структуру, основою якої є коррінове кільце. Коррін багато в чому аналогічний порфірину(складній структурі, що входить до складу гема, хлорофілу і цитохромів), але відрізняється від порфірину тим, що два піррольних цикли у складі корріна сполучені між собою безпосередньо, а не метиловим містком. В центрі коррінової структури розташовується іон кобальту. Чотири координаційні зв'язки кобальт утворює з атомами азоту. Ще один координаційний зв'язок сполучає кобальт з диметилбензимідазольним нуклеотидом. Останній, шостий координаційний зв'язок кобальту залишається вільним: саме по цьому зв'язку і приєднується ціаногруппа,гідроксильна група, метильний або 5''-дизоксиаденозильний залишок з утворенням чотирьох варіантів вітаміну B12, відповідно. Ковалентний зв'язок вуглець-кобальтній структурі ціанокобаламіна — єдиний в живій природі приклад ковалентного зв'язку метал-вуглець

Формула вітаміну В12

1.2 Біологічні функції

Ковалентний зв'язок C-co кофермента B12 бере участь в двох типах ферментативних реакцій:

1. Реакції перенесення атомів, при яких атом водню переноситься безпосередньо з однієї групи на іншу, при цьому заміщення відбувається по алкільній групі, спиртному атому кисню або аміногрупі

2. Реакції перенесення метильної групи (-CH3) між двома молекулами.В организмі людини є лише два фермента з коферментом B12:

Метилмалоніл-КоА-мутаза, фермент, що використовуєть як кофактор аденозилкобаламін і за допомогою реакції, згаданої вище в п.1, каталізує перестановку атомів у вуглецевому скелеті. В результаті реакції із l-метилмалоніл-КоА виходить сукциніл-КоА. Ця реакція є важливою ланкою в ланцюзі реакцій біологічного окислення білків і жирів.5-метилтетрагідрофолат-гомоцистєїн-метилтрансфераза, фермент з групи меилтрансфераз, метилкобаламін, що використовує як кофактор, і за допомогою реакції, згаданої вище в п.2, каталізує перетворення амінокислоти гомоцистеїну в амінокислоту метіонін.

1.3 Джерело вітаміна

Ні тварини, ні рослини не здатні синтезувати вітамін В12. Це єдиний вітамін, що синтезується майже виключно мікроорганізмами: бактеріями, актиноміцетами і синьо-зеленими водоростями. З тваринних тканин найбільш багаті вітаміном В12 печінка і нирки. Цей вітамін виробляється мікроорганізмами в травному тракті будь-якої тварини, включаючи людину, як продукт діяльності мікрофлори. Проте більшість людей, за виключенням вегітаріанців і йогів, із-за неправильного живлення або патологій організму позбавлені можливості отримувати цей вітамін природним чином від бактерій свого кишечника, оскільки не мають в клубовій кишці, де цей вітамін може засвоюватися, мікрофлори, що виробляє його, яка регулярно гине унаслідок порушення кислотно-лужного балансу травного тракту. У таких людей В12 утворюється лише в товстій кишці, з якої не може попасти в тонку кишку. Тому люди з порушеною мікрофлорою тонкого кишечника вітамін B12 отримують в основному з тваринною їжею, у тому числі з м'ясом, рибою, яйцями і молочними продуктами. Джерелом кобаламінів також можуть бути збагачені ними продукти: наприклад, для вегетаріанців і веганів, таким джерелом є сухі сніданки, пивні дріжджі і харчові дріжджі, штучно збагачені вітаміном В12; вітамінізовані пластівці і вироби з роздробленого зерна, а також спеціальні добавки. У харчовій промисловості багатьох країн вітамін додають в такі продукти, як сухі сніданки, шоколадні батончики, енергетичні напої. Веганам рекомендується особливо уважно відноситися до достатності вжитку цього вітаміну

.

2. Синтез вітаміну

У природі продуцентами цього вітаміну є бактерії і архєї. Хімік Роберт Бернс Вудворд в 1973 році розробив схему повного хімічного синтезу вітаміну B12, що стала класикою для химіков-синтетиків.

Зараз вітамін В12 виробляють такими методами:

- з культуральної рідини відходів виробництва антибіотиків;

- біосинтезом;

- з активного мулу стічних вод;

- з печінки великої рогатої худоби.

2.1. Продуценти вітаміну в12

У природі вітамін В12 і споріднені кориноїдні сполуки знаходять у клітинах мікроорганізмів, в тканинах тварин і деяких вищих рослинах (горох, лотос, пагони бамбука, листя і стручки квасолі). Проте походження вітаміну В12 у вищих рослинах остаточно не встановлено. Такі нижчі еукаріоти, як дріжджі і міцеліальні гриби, кориноїди, мабуть, не утворюють. Організм тварин не здатний до самостійного синтезу вітаміну. Серед прокаріотів здатність до біосинтезу кориноїдів широко розповсюджена. Активно продукують вітамін В12 представники роду Propionibacterium. Природні штами пропіоновокислих бактерій утворюють 1,0 - 8,5 мг/л кориноїдів, але отриманий мутант Р. shermanii М-82, за допомогою якого отримують до 58 мг/л вітаміну [7]. У сімействі Propionibacteriaceae є й інші представники, здатні до високого накопичення вітаміну В12 в клітинах. Це перш за все Eubacterium limosum (Butyribacterium rettgerii). Як продуценти вітаміну практичний інтерес мають багато представників актиноміцетів і споріднених мікроорганізмів. Істинний вітамін В12 в значних кількостях синтезує Nocardia rugosa. Шляхом мутацій і відбору отримано штам N. rugosa, що накопичує до 18 мг/л вітаміну В12. Активні продуценти вітаміну виявлені серед представників роду Micromonospora: M. purpureae, M. echinospora, M. halofitica, M. fusca, M. halceae. Високою кобаламінсинтезуючою активністю володіють метаногенні бактерії , наприклад, Methanosarcina barceri, M. vacuolata і окремі штами галофільного виду Methanococcus halophilus. Останній організм синтезує більше 16 мг кориноїдів на грам біомаси. Настільки високого вмісту кориноїдів не визначено в жодного іншого з вивчених мікроорганізмів. Причина високого вмісту кориноїдів у метаногенних бактерій не встановлена. Кориноїди синтезують суворо анаеробні бактерії з роду клостридій. У Clostridium tetanomorphum і Cl. sticklandii аденозилкобаламін входить до складу ферментних систем, що каталізують специфічні реакції ізомеризації таких амінокислот, як глутамат, лізин та орнітин. У значних кількостях утворюють вітамін В12 ацетогенні клостридії Cl. thermoaceticum, Cl. formicoaceticum та Acetobacter woodi, які синтезують ацетат із СO2. Відомі активні продуценти вітаміну В12 у псевдомонад, серед яких краще за інших вивчений штам Pseudomonas denitrificans. МВ-2436 – мутант, який дає на оптимізованому середовищі до 59 мг/л кориноїдів. Штам застосовують для промислового отримання вітаміну В12 на фірмі Мерк в США. Інтерес представляють термофільні бацили, а саме Bacillus circulans і Bac. stearothermophilus, які ростуть відповідно при 60 і 75 ° С і за 18 годин культивування без дотримання стерильних умов дають високі (2,0-6,0 мг/л) виходи вітаміну. Кориноїди синтезують Rhodopseudomonas palustris, фототрофні пурпурні бактерії Rhodobacter sphericus, Rh. capsulatus, Rhodospirillum rubrum, Chromatium vinosum і ряд інших видів. Поряд з вітаміном В12 вони утворюють безкобальтові кориноїди, роль яких для продуцентів не встановлена. Значні кількості вітаміну В12 утворює ціанобактерія Anabaena cylindrica, одноклітинні зелені водорості Chlorella pyrenoidosae і червоні водорості Rhodosorus marinus [3]. Продуценти вітаміну В12 культивують в середовищах, приготованих на основі харчової сировини: соєвого борошна, рибного борошна, м'ясного та кукурудзяного екстракту. В останні роки виявлені мікроорганізми, що утворюють кориноїди високої якості при утилізації нехарчової сировини. Achromobacter sp., використовуючи ізопропіловий спирт як джерело вуглецю та енергії, накопичує до 1,1 мг/л провітаміну, Pseudomonas sp. синтезує вітамін В12 в середовищі з метанолом або пропандіолом (до 160 мкг/л), факультативний метилотроф (FМ = 02Т) утворює в середовищі з метанолом до 2,6 мг/л вітаміну. Виділено штам Klebsiella 101, утворюючий велику кількість кориноїдів в клітинах тільки при рості на середовищі з метанолом як єдиному джерелі вуглецю і енергії. 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.