- •ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОБНОГО СИНТЕЗУ
- •. Тема 2. Визначення активності
- •ВИЗНАЧЕННЯ АКТИВНОСТІ АНТИБІОТИКІВ
- •За одиницю антибіотичної активності бензилпеніциліну прийнято
- •МІКРООРГАНІЗМИ, ЯКІ УТВОРЮЮТЬ АНТИБІОТИКИ, ТА ПІДВИЩЕННЯ ЇХНЬОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ
- •Пошук продуцентів антибіотиків
- •1. Виділення продуцентів вже відомих антибіотиків;
- •Для виділення мікроорганізмів- продуцентів з природних середовищ використовують:
- •Підвищення антибіотичної продуктивності мікроорганізмів
- •Зберігання штамів-продуцентів
- •Найбільш поширеними методами зберігання продуцентів антибіотиків (ферментів та інших біологічно активних речовин) є
- ••зберігання спор у вигляді водних суспензій в запаяних ампулах;
- •Система депонування штамів- продуцентів
- •Порядок депонування затверджений наказом Держпатенту України та Національної академії наук України в 1995
- •Вплив антибіотиків на штами- продуценти
- •Якщо концентрацію антибіотика в середо- вищі штучно збільшити, то мікроорганізм, що утворює даний
- •Мікроорганізми, що виділені з природ- них джерел і мають невисоку антибіотич-
- •КУЛЬТИВУВАННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ АНТИБІОТИКІВ
- •Особливості біосинтезу антибіотиків у мікроорганізмів
- •В 2-й фазі (ідіофазі, фазі незбалансова-ного росту) спостерігається уповільнення накопичення біомаси, навіть її
- •Рис. 1. Схема двофазного процесу культивування
- •Основні біосинтетичні шляхи утворення антибіотиків
- •2. Антибіотики, що походять від двох чи трьох різних первинних метаболітів, які модифікуються
- •В результаті полімеризації утворюються антибіотики чотирьох типів:
- •3) терпеноїдні антибіотики, що утворюються з ацетатних субодиниць в шляху синтезу ізопреноїдних сполук;
- •Вплив умов середовища на антибіотичну продуктивність
- •Поживне середовище (ПС) повинно відповідати наступним вимогам:
- •Джерела азоту при культивуванні продуцентів антибіотиків
- •В натуральних середовищах невизначеного складу (кукурудзяний екстракт, меляса, соєве борошно) азот
- •Джерела вуглецю С при культивуванні продуцентів антибіотиків
- •Важливе значення має також співвідношення вуглецю С та азоту N в середовищі. Для
- •Важливе значення для утворення антибіотиків, що містять хлор ( Сl ) (хлортетрациклін, хлорамфенікол),
- •Спеціальні умови культивування для отримання антибіотиків
- •Змішана культура термофільних
- •– продукти обміну одного організму можуть бути використані іншим в якості джерела азоту,
- •– продукти життєдіяльності одного з мік- роорганізмів, що не утворює антибіотик, дещо притримують
- •В останні десятиріччя ХХ століття успішно розвинувся новий напрям у біосинтезі антибіотиків –
- •Спрямований біосинтез антибіотиків
- •Для спрямованого утворення переважно одного антибіотика з тих, що продукує обраний продуцент (або
- ••отримання мутантів вихідного продуцента, що утворюють модифіковані антибіотики.
- •Отримання деяких антибіотиків шляхом спрямованого синтезу:
- ••зміна співвідношення концентрацій джерел вуглецю та азоту (або ступеню аерації культури);
- •ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ АНТИБІОТИКІВ
- •Промислове виробництво пеніциліну
- •Автор промислового виробництва пеніциліну в СРСР
- •Київський завод медичних препаратів
- •Scientific classification Kingdom: Fungi Division: Ascomycota
- •Склад поживних середовищ, що можуть бути використані для біосинтезу пеніциліну
- •Умови біосинтезу пеніциліну
- •Для отримання бензилпеніциліну в якості попередника додають фенілоцтову кислоту або її похідні –
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (біосинтез)
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (попереднє оброблення культуральної рідини)
- •Культуральна рідина містить 3-6% сухих речовин, з них 15 -30% пеніцилін.
- •Концентрування при екстрагуванні базується на великій розчинності бензилпеніциліну у вигляді кислоти в органічних
- •Вимоги до розчинників, що використовують для екстрагування бензилпеніциліну:
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (екстрагування пеніциліну)
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (екстрагування пеніциліну)
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (отримання кристалічних солей пеніциліну)
- •Технологія виробництва бензилпеніциліну (отримання кристалічних солей пеніциліну)
- •Дякую за увагу!
Джерела азоту при культивуванні продуцентів антибіотиків
Продуценти антибіотика засвоюють азот в окисленій (NO2-, NO3-) або у відновленій (NH4+, -NH2) формах. Найбільш важливі джерела азоту – солі азотної або азотистої кислот, а також амонійні солі органічних або неорганічних кислот, амінокислоти, продукти гідролізу білків, білки.
31
В натуральних середовищах невизначеного складу (кукурудзяний екстракт, меляса, соєве борошно) азот
міститься у формі білків. Утилізація такого азоту залежить від наявності у продуцента відповідного протеїназного комплексу для перетворення білків до амінокислот. У більшості продуцентів антибіотиків найефективніше засвоює- ться азот амонійних солей та амінокислот, в яких він знаходиться у
відновленій формі.
32
Джерела вуглецю С при культивуванні продуцентів антибіотиків
Значення джерела вуглецю С для антибіотикоутворення полягає насамперед у впливі на використання джерела азоту N. Для біосинтезу
антибіотика можуть бути використані:
глюкоза, галактоза, мальтоза, сахароза, лактоза, крохмаль, гліцерин, етанол, янтарна, пировиноградна, оцтова, молочна кислоти.
33
Важливе значення має також співвідношення вуглецю С та азоту N в середовищі. Для росту багатьох продуцентів зазвичай оптимальним є співвідношення 20:1 (С:N).
Але не завжди таке співвідношення призводить до максимального накопичення антибіотика. Для кожного конкретного продуцента воно встановлюється окремо експериментальним шляхом.
34
• |
Джерела мінерального живлення |
|
Важливими є фосфор (Р), калій (К), |
|
кальцій (Са), магній (Mg), сірка (S), залізо |
|
(Fe), цинк (Zn), мідь (Cu), молібден (Mo) |
|
та інші елементи. Вони входять до |
|
складу протоплазми клітини як складові |
|
деяких ферментів, виступають як |
|
компоненти для регулювання |
|
осмотичного тиску. |
35
Важливе значення для утворення антибіотиків, що містять хлор ( Сl ) (хлортетрациклін, хлорамфенікол), має наявність в середовищі цього галогену.
При цьому наявність інших галогенів (наприклад, брому) призводить до інгібування процесу хлорування і утворення антибіотика, що позбавлений хлору.
36
Спеціальні умови культивування для отримання антибіотиків
Інтенсифікувати утворення антибіотика окрім відомих підходів (отримання мутантних штамів з підвищеною здат- ністю до синтезу антибіотика, підбір відповідних середовищ для культивуван-ня, покращення технологічних умов розвитку продуцента) можна шляхом сумісного
культивування продуцента антибіотика з іншими спеціально підібраними видами мікроорганізмів.
37
Змішана культура термофільних
Lactococcus та Lactobacillus, що складають мікрофлору йогуртів (кислого молока), має більшу антибіотичну активність, порівняно з активністю цих мікроорганізмів поодинці.
Вплив мікроорганізмів в змішаних культурах один на одного може відбуватися по різному:
38
– продукти обміну одного організму можуть бути використані іншим в якості джерела азоту, вуглецю або іншого компонента чи в якості попередника біосинтезу якої-небудь сполуки;
– в змішаній культурі один з мікроорганіз-мів може утворювати стимулятори росту для іншого.
39
– продукти життєдіяльності одного з мік- роорганізмів, що не утворює антибіотик, дещо притримують розвиток продуцента, який у відповідь починає активніше синтезувати антибіотики.
Необхідно враховувати, що не існує універсальних комбінацій для сумісного культивування. В кожному конкретному випадку необхідно підбирати відповідні організми і їхнє оптимальне співвідношення.
40