Průmyslová mikrobiologie. Výroba sekundárních metabolitů

Video: Plant Physiology. Chromatografie na tenké vrstvě (DV Vetoshkina)

Sekundární metabolity (idiolity) - A sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností, které nejsou požadovány ve fázi růstu čisté kultury, ale jsou nezbytné pro fungování zralého populace. Často mají ochrannou roli v konkurenci s jinými mikroorganismy. Patří mezi antibiotika, alkaloidy, růstové hormony rostlin, toxiny.

Produkce antibiotik

Antibiotika zvané tělo odpadních látek, mají antibakteriální účinek. Většina dosud známých antibiotik jsou látky vylučované různými druhy mikroorganismů - bakterií, kvasinek, plísní, aktinomycet. Antibiotika jsou také získány z živočišných tkání a vyšších rostlin (těkavých).

Myšlenka využití antagonismu mezi mikroorganismy (tzv „antibióza“) potlačit patogenní mikroby patří Mechnikov, dal na konci minulého století, počátek moderní teorie léčivých látek mikrobů.

Pro antibiotikum by mohla být použita v lékařské praxi, vyžaduje soubor vysoké antibakteriální účinnosti a absenci toxického působení ve vztahu k makroorganismu. K velkému počtu vybraných antibiotik a studoval tento kritický požadavek je splněn jen velmi málo sloučenin.

Chemicky, antibiotika - látky jsou velmi různorodé, i když některé z nich jsou celé třídy s podobnou strukturou, například: peniciliny, tetracykliny, atd Nyní bylo zjištěno, že látky s podobnou chemickou strukturou, podobný charakter a akce .. Tak, peniciliny působí na buněčné stěny bakterií a inhibovat jeho syntézu. Po nějakou dobu se bakterie množí více, ale bez buněčné stěny, bude brzy zemře.

Antibiotikum streptomycin, proniká do zárodečné buňky dosáhne ribozomy (syntéza bílkovin míst) a blokuje jejich aktivitu.

Aktinomycin působí na molekuly DNA jako výsledek je nemožné syntézu RNA, ribosomy přepravou „objednávky“ syntézy DNA proteinů. Podobný účinek rifampicinu a ukazuje, i když v poněkud odlišným způsobem: snižuje aktivitu RNA polymerázy a RNA nemohou tvořit.

A DNA molekuly působí protinádorová antibiotika, mitomycin C: pevně kontaktování, se brání dalšímu syntézu DNA.

V opakovaných dopadů molekul antibiotika Microbe buňka umírá. Pokud se antibiotikum podává v množství nedostatečném, zárodečné buňky se izolují a mikrob přežívá a poskytuje rezistentní (MDR) působení antibiotika potomstvo.

Tyto příklady účinku antibiotik - je jen málo případů jejich různých biochemických účinků na mikroorganismy.

klasifikace antibiotik

Mezi základní principy klasifikace antibiotik, zvažte následující skutečnosti:
1. Rozdělení antibiotik biologického původu:
a) antibiotika produkované mikroorganismy, které patří do eubacteria;
b) antibiotika, tvořené mikroorganismy, které patří do řádu Actinomycetales;
c) antibiotika tvořené sinic;
g) antibiotika, tvořené nedokonalé houby;
d) antibiotika tvořené houbám náležejícím do tříd basidia-mycetomy a Ascomycetes;
e) antibiotika vytvořena lišejníky, řasy a nižší rostliny;

g) antibiotika, tvořené vyššími rostlinami;
h) zvířat antibiotika.

2. Třídění ve spektru biologických aktivit:
a) antibakteriální antibiotika s úzkým spektrem, aktivní zejména proti gram-pozitivních organismů;
b) antibakteriální širokospektrá antibiotika;
c) proti antibiotika;
g) protivogribnye antibiotika;
d) protinádorová antibiotika.

3. Klasifikace antibiotik podle chemické struktury:
a) antibiotika acyklickou strukturu;
b) antibiotika alicyklické struktury;
c) tetracykliny;
g) aromatické antibiotika;
d) antibiotika-chinony;
e) antibiotikum-kyslík-obsahující heterocyklické sloučeniny;
g) antibiotika, dusík obsahující heterocyklické sloučeniny;
g) antibiotika, aminoglykosidy;
i) kov obsahující antibiotika.

Hlavní etapy průmyslové výroby antibiotik

Po vzniku vysoké terapeutické vlastnosti prvního antibiotika - penicilinu okamžitě vznikl problém organizace jeho produkce ve velkém množství. V první fázi průmyslové produkce této drogy je to primitivní, ekonomicky nerentabilní charakter. Kultivace se provádí na výrobu antibiotika média v malých nádobách, s povrchovou kultivací houby.

Proces vývoje houby trvala 8-10 dnů. Tento způsob kultivace houby na velké náklady práce se získá velmi nízké výtěžky antibiotika, a náklady na přípravu byla velmi vysoká, v tomto pořadí. Jako výsledek hledání cest byla poskytnuta nejracionálnější způsob výroby antibiotika způsob submerzní kultivací houby ve speciálních kontejnerech, fermentory se za míchání a probublávání vzduchem kapalného média.

Moderní průmyslová výroba antibiotik - je komplexní vícestupňový biotechnologie obvod se skládá z řady po sobě jdoucích kroků:

1. biosyntetické kroky (tvorba), antibiotika. To biologický hlavní fáze komplexního procesu výroby antibiotikum. Hlavním úkolem v této fázi - vytvořit optimální podmínky pro rozvoj producenta a co nejvíce biosyntézy antibiotika.

Vysoký stupeň výkon závisí na úrovni antibiotika biosyntetické aktivity výroby, protože jeho maximální hodnota je akumulace médií pro kultivaci organismu, včetně nákladů na aplikovaného prekurzoru a celkové spotřeby energie pro procesy spojené s vývojem antibiotika produkující látky.

Krok 2. předzpracování kultivační kapaliny, se buňky (mycelia) a mikroorganismus filtrace (oddělování kultivační kapaliny z biomasy vyrábí). stupeň účinnosti je do značné míry určuje složení růstového média produkující antibiotikum, druhu jeho růstu, v místě hlavního akumulace biologicky aktivních látek (v kultivační kapaliny nebo intracelulárních).

Krok 3. Izolace a čištění antibiotika. V této fázi, v závislosti na vlastnostech antibiotika, jeho chemické struktuře a hlavních míst akumulace antibiotických látek pomocí různých metod izolace a čištění. Jako základní metody jsou používány těžní, srážení, adsorpcí na iontoměničových materiálů, odpařování, sušení. Rysem tohoto kroku způsobu se určí, které se zabývají malých koncentracích (~ 1%) v antibiotického roztoku, který se má léčit, zatímco v následujících stupních se zvyšuje koncentrace na 20-30% v prvním pracovním kroku. To vše vyžaduje použití různých kapacit a objemů činidel používaných.

4. Fáze konečného výrobku, při výrobě lékových forem, obalů. Funkce krok je definován velmi vysoké požadavky na kvalitu výsledného produktu. V případě výroby antibiotik určených pro injekční přípravky musí být sterilnymi- získání těchto antibiotické léky, přípravu různých dávkových formách, dávkování (obal), a balení musí být provedeno za aseptických podmínek.

Pro maximální výtěžek použitého antibiotika v průběhu kultivace produkčních složitých opatření, včetně výběru nejpříznivější pro tyto účely organismus kultivační média a podmínkách kultivace. Celý tento soubor opatření zahrnuta do pojmu „kontrolované syntézy.“

V průmyslovém prostředí řízené biosyntéza vyžaduje přísné dodržování postupu jako v kroku přípravy očkovací látky a biosyntetické kroku. Ve fázi přípravy inokula věnovat zvláštní pozornost na složení média, ve kterém se organismus pěstuje ve věku buněk nebo mycelia. V kroku biosyntézy, kromě složení média, hrají důležitou roli rychlost spotřeby určitých komponent, prekurzorů, aeračního procesu regulace kultury, udržování vhodné teplotě a pH, a dalších ukazatelů kultivačního režimu.

V moderních výrobních podmínek zajistí maximální snížení nákladů na drog intenzifikace všech fázích procesu, a především, zvýšení účinnosti v první fázi - biosyntézu antibiotika látky.

Postupujte takto:
a) zavedení nejvíce vysoce produktivní kmeny mikroorganizmů - producentů antibiotik;
b) zavedení a udržování co nejpříznivější podmínky pro rozvoj antibiotika produkuje relativně levnou média;

c) široké využití matematických metod plánování vývoj organismu a výpočetní techniky, aby se optimalizoval a simulovat jeho kultivace podmínky pro zajištění maximálního výtěžku antibiotika;

g) použití moderního vybavení ve všech fázích procesu s automatizovanými zařízeními, tím, že řídí hlavní parametry organismu a antibiotických biosyntetických krocích.

LV Timoshenko, MV Chubik

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné