WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 12 ] --

Регуляторные мутанты отбирают по устойчивости к аналогам аминокислот либо среди ревертантов ауксотрофов. Аналоги аминокислот выступают в роли искусственных ингибиторов ферментов, работающих по принципу обратной связи, одновременно обеспечивая биосинтез требуемых аминокислот и подавляя процесс их включения в белки. Так, серусодержащий аналог лизина S-(2-аминоэтил)-L-цистеин является у Brevibacterium flavum ложным и действует ингибитором аспартаткиназы по принципу обратной связи. Поэтому устойчивые к его действию мутанты, у которых выход лизина достигает 33 г/л, синтезируют фермент, в раз менее чувствительный к ингибированию по механизму обратной связи, по сравнению с исходным штаммом. Регуляторные мутанты получают путем трансдукции, проводя при этом отбор сначала отдельных мутаций, вызывающих полное рассогласование механизмов регуляции, а затем объединяя данные признаки путем ко-трансдукции. В результате этого, у одного штамма можно последовательно закрепить устойчивость к нескольким аналогам.

В последние годы для получения новых эффективных штаммовпродуцентов аминокислот стали применять новейшие методы биотехнологии. Методы генетической инженерии позволяют повышать количество генов биосинтеза путем их клонирования на плазмидах. Это приводит к увеличению количества ферментов, ответственных за синтез аминокислот, следовательно, повышает выход целевого продукта. Клонирование генов системы синтеза аминокислот в клетки микроорганизмов с иным, по сравнению с донорским организмом, типом питания позволяет расширять сырьевую базу и заменять дорогостоящие сахаросодержащие субстраты более дешевыми.

Производственные биотехнологические процессы получения аминокислот реализуются в условиях глубинной аэробной периодической ферментации. Скорость синтеза аминокислот не совпадает во времени со скоростью роста производственной культуры (рис. 2.1).

Максимальная продукция аминокислоты наступает, как правило, когда прирост биомассы практически прекращается. Поэтому питательная среда на первом этапе ферментации должна обеспечивать сбалансированный рост клеток; а на втором – условия для сверхсинтеза целевой аминокислоты. В качестве источника углерода и энергии используют богатые сахаросодержащие субстраты, главным образом, мелассу. Возможно также привлечение более доступных субстратов (ацетат, сульфитный щелок, углеводороды). В зависимости от таксономического положения и физиологических потребностей микроорганизмов в качестве источника азота используют соли аммония, нитраты, а также аминокислоты и молекулярный азот. В состав среды вносят необходимые количества углерода и азота, фосфатов и других солей, а также стимуляторы роста (витамины, дрожжевой экстракт), ПАВ, антибиотики. Периодический режим ферментации и Рис. 2.1. Основные показатели культуры Corynebacterium glutamaticum при синтезе глутаминовой кислоты (по А. М. Безбородову, 1989).

1 – глюкоза, 2 – кетоглутаровая кислота, 3 – биомасса, 4 – глутаминовая кислота.

богатая по составу среда требуют соблюдения строгой стерильности в ходе получения инокулята и на ферментационной стадии. Стерилизации подвергаются питательная среда, воздух и все технологическое оборудование. После стадии ферментации в процессе обработки культуральной жидкости клетки отделяют от раствора, который далее подвергают очистке от окрашенных примесей и взвешенных частиц с помощью сорбционных методов. Далее процесс проводится с использованием различных методов выделения и очистки в зависимости от сферы применения конечного продукта. Для фармакологии и пищевой промышленности аминокислоты выпускают в виде высушенных чистых кристаллических препаратов;

для кормовых и технических целей – используют стабилизированную и сконцентрированную культуральную жидкость.

Технология получения глутаминовой кислоты L-глутаминовая кислота (-аминоглутаровая) – первая аминокислота, полученная на основе промышленного микробиологического синтеза:

Глутаминовая кислота является важнейшей аминокислотой растительных и животных белков, не будучи незаменимой. Синтез глутаминовой кислоты происходит в цикле трикарбоновых кислот (рис. 2.2) в результате ферментативного восстановительного аминирования 2-кетоглутаровой кислоты НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназой:

2-кетоглутаровая кислота образуется в свою очередь из изолимонной кислоты под воздействием изоцитратдегидрогеназы. Необходимый для синтеза глутаминовой кислоты НАД(Ф)Н постоянно регенерируется в процессе окисления изолимонной кислоты в 2-кетоглутаровую.

Возможность получения глутаминовой кислоты из углеводов на основе микроорганизмов впервые была продемонстрирована в 1957 г. японскими исследователями Киносита, Асаи и др. Продуцировать глутаминовую кислоту способны дрожжи, микроскопические грибы, бактерии. Бактерии обеспечивают наибольший выход по отношению к использованному углеродному субстрату (не менее 40–50 %). Промышленное значение имеют Рис. 2.2. Схема синтеза глутаминовой кислоты С. glutamaticum.

бактериальные культуры (Micrococcus, Brevibacterium, Microbacterium, Corynebacterium). Сверхсинтез кислоты у диких штаммов возможен в специальных физиологических условиях при торможении скорости роста и увеличении проницаемости клеточной мембраны для глутаминовой кислоты. Такие условия обеспечивает определенная концентрация биотина в среде (1–5 мкг/л), а также присутствие некоторых антибиотиков. Внутриклеточная концентрация глутаминовой кислоты снижается в результате экскреции продукта в околоклеточную среду, поэтому регуляция синтеза конечным продуктом ослабевает. Сверхпродукция глутаминовой кислоты связана также с высокой концентрацией аммония в среде, высокой активностью НАД(Ф)Н-зависимой глутаматдегидрогеназы и отсутствием или дефектом -кетоглутаратдегидрогеназы, катализирующей превращение 2кетоглутарата в янтарную кислоту.



Глутаминовая кислота в основном используется в фармакологии и пищевой промышленности, поэтому задача постферментационной стадии – получение высокоочищенных препаратов. Для этого на первом этапе обработки культуральной жидкости в нее добавляют негашеную известь или известковое молоко. После этого избыток ионов осаждают кислотой, осадок удаляют центрифугированием. Фильтрат после осветления активированным углем и сорбции на ионообменных смолах концентрируют вакуум-выпариванием при 40–60°С. Осаждение кристаллов глутаминовой кислоты проводят в изоэлектрической точке (рН 3.2 при 4–15°С). В результате перекристаллизации чистота продукта достигает 99.6 %. Кристаллы кислоты отделяют от маточника центрифугированием, промывают и высушивают. Если нужно получить глутамат натрия, кристаллы глутаминовой кислоты обрабатывают гидроокисью натрия. Для этого влажные кристаллы растворяют в воде, нейтрализуют 50 % раствором едкого натра.

Полученный раствор фильтруют, упаривают под вакуумом до содержания сухих веществ 60 % и направляют на перекристаллизацию. Полученные кристаллы глутамата натрия выделяют из маточного раствора центрифугированием и высушивают током горячего воздуха.

Глутамат натрия усиливает вкус многих пищевых продуктов, способствует длительному сохранению вкусовых качеств консервированных продуктов (овощей, рыбы, мясных продуктов). За рубежом глутамат натрия добавляют во все продукты не только при консервировании, но и при замораживании и просто хранении. В Японии, США и других странах глутамат натрия является обязательной принадлежностью стола аналогично соли, перцу, горчице. Глутаминовая кислота не только повышает вкусовую ценность пищи, но также стимулирует пищеварение. Важное свойства глутаминовой кислоты – служить защитным фактором при отравлениях внутренних органов (печени, почек), ослаблять действие токсинов и усиливать ряд фармакологических препаратов. В настоящее время производство глутаминовой кислоты является крупнотоннажным биотехнологическим производством (около 400 000 т/г), объемы ее производства возрастают с каждым годом. Ведущими странами – производителями глутаминовой кислоты и глутамата натрия являются Япония и США.

Технология получения лизина L-Лизин (, -аминокапроновая кислота):

СН2NH2 – (СН2)3 – NH2СН – СООН в организме высших животных и человека определяет биологическую ценность переваримого белка. Данная аминокислота выполняет также много других важнейших биохимических функций – способствует секреции пищеварительных ферментов и транспорту кальция в клетки, улучшает общий азотный баланс в организме. Добавление лизина в состав комбикормов увеличивает усвояемость белка животными и снижает расход кормов на производство животноводческой продукции.

Синтез L-лизина у микроорганизмов осуществляется различными путями. Дрожжи, грибы и микроводоросли синтезируют лизин из кетоглутаровой кислоты через -аминоадипиновую кислоту. Вследствие малой изученности этого биосинтетического пути получение мутантов – суперпродуцентов лизина через аминоадипиновый путь представляется проблематичным. Высшие растения и бактерии синтезируют лизин по другой схеме – через -диаминопемелиновую кислоту. По этой разветвленной схеме биосинтеза L-лизина (диаминопимелиновый путь) синтез начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через диаминопимелиновую кислоту. Помимо L- лизина, аспарагиновая кислота является также предшественником для L-метионина, L-треонина и L-изолейцина (рис. 2.3). Ключевым местом в синтезе лизина является аспартаткиназа;

она ингибируется треонином. Присутствие лизина этот эффект усиливает.

Треонин ингибирует дегидрогеназу полуальдегида аспарагиновой кислоты, а также гомосериндегидрогеназу. Метионин является репрессором по отношению к гомосериндегидрогеназе, а изолейцин ингибирует треониндегидрогеназу. Продукты обмена, угнетающие различные ферменты и участвующие в синтезе лизина, следует вывести из реакции. Именно поэтому для производства L-лизина используют различные ауксотрофные мутанты.

Производственные штаммы-продуценты лизина – это ауксотрофные штаммы глутаматпродуцирующих коринебактерий (Corynebacterium glutamaticum, Brevibacterium flavum). Применяют три типа ауксотрофных мутантов: ауксотрофы по гомосерину или треонину с подавленной гомосеринкиназой; метионин- и треонинчувствительные штаммы с существенно сниженной активностью гомосериндегидрогеназы; аналогорезистетные прототрофные продуценты лизина, устойчивые к треонину и аминоэтицилцистеину, с аспартаткиназой, нечувствительной к согласованному ингибированию лизином и треонином. Получены штаммы, обеспечивающие Рис. 2.3. Диаминопимелиновый путь синтеза лизина 40 % конверсию углеродного субстрата в аминокислоту и выходы лизина на сахарах до 40, уксусной кислоте – до 70 г/л.

Микробиологический процесс производства лизина аналогичен схеме получения глутаминовой кислоты, однако использование ауксотрофных микроорганизмов требует специального состава питательных сред, которые подбираются индивидуально для каждого штамма. Очень важно также осуществлять на стадии ферментации стабилизацию основных параметров культуры в строгом соответствие с технологическим регламентом данного производства, так как выход лизина зависит от температуры среды, концентрации кислорода, длительности ферментации, дозы и возраста посевного материала. Помимо сахаров (7–12 % по объему), сульфата аммония и фосфатов калия, в среду вносят кукурузный экстракт в качестве источника биологически активных веществ (1.2–1.5 % по содержанию сухих веществ), а также мел и синтетический пеногаситель. Среда должна содержать (в л): 200 мг метионина, 800 мг треонина, 15–20 мкг биотина (при меньших концентрациях биотина синтезируется глутаминовая кислота, при 2.5 мг – молочная кислота, как механизм обратного действия). Соотношение углерода и азота в среде оптимально как 11:1 (при его увеличении выход лизина падает, при уменьшении – накапливается аланин).



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«Кафедра Судовых энергетических установок СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ для студентов специальности 7.07010402 Эксплуатация судовых энергетических установок дневной и заочной форм обучения Керчь, 2012 г. УДК 681.51:629.5.064.5 Автор (составитель): Д. И. Осовский, к. т. н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ. Рецензент: Крестлинг Н.А., к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ. Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании кафедры СЭУ КГМТУ, протокол № 2...»

«Москва 2004 г. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КООПЕРАТИВ НАУЧНО – ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА ЭКИП Разработка и внедрение энергосберегающих технологий с применением тепловых насосов. Калнинь Игорь Мартынович руководитель работы, д.т.н., профессор, зав. кафедрой холодильной и криогенной техники МГУИЭ, заслуженный деятель науки и техники РФ. Накоряков Владимир Елиферьевич академик Российской академии наук, гл. научный сотрудник ИТ СО РАН. Григорьева Нина Ильинична д.т.н., гл. научный сотрудник ИТ СО РАН. Попов...»

«АТЭС: институциональная структура, направления деятельности и достижения Форум Азиатско-Тихоокеанское экономическое сотруд- Г.М. Костюнина ничество является единственной в Азиатско-Тихоокеанском регионе межправительственной организацией. Членами состоит 21 экономика – Австралия, Бруней, Вьетнам, Гонконг УДК 339.92 (САР, Китай), Индонезия, Канада, Китай, Малайзия, Мекси- ББК 65.428 К-727 ка, Новая Зеландия, Папуа Новая Гвинея, Перу, Республика Корея, Российская Федерация, Сингапур, США, Таиланд,...»

«Главные темы № 10: 1. 12-е Совещание консорциума по мезомасштабному моделированию атмосферных процессов COSMO 2. Использование климатической модели ИВМ РАН при подготовке 5-ого Оценочного доклада МГЭИКинтервью с ведущем научным сотрудником Института вычислительной математики (ИВМ РАН) д.ф.-м.н. Е.М.Володиным. 3. Проект Европейского сообщества Песета - последствия изменения климата для сельского хозяйства в странах ЕС Также в номере: • Очередной раунд переговоров стран участниц РКИК ООН в...»

«Премьер-Министр Республики Казахстан С. Ахметов Утверждены постановлением Правительства Республики Казахстан от 24 октября 2012 года № 1352 Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей 1. Общие положения 1. Настоящие Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей (далее - Правила) разработаны в соответствии с подпунктом 8) статьи 4 Закона Республики Казахстан от 9 июля 2004 года Об электроэнергетике и устанавливают порядок технической эксплуатации электрических...»

«Аннотация Эти биографические очерки были изданы около ста лет назад отдельной книгой в серии Жизнь замечательных людей, осуществленной Ф. Ф. Павленковым (1839—1900). Написанные в новом для того времени жанре поэтической хроники и историко-культурного исследования, эти тексты сохраняют по сей день информационную и энергетико-психологическую ценность. Писавшиеся для простых людей, для российской провинции, сегодня они могут быть рекомендованы отнюдь не только библиофилам, но самой широкой...»

«УДК 658.514 СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Хафизов Ф.Ш., Шевченко Д.И., Кудрявцев А.А. Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа Кафедра Промышленной и пожарной безопасности e-mail: atp_mail@inbox.ru Аннотация. В статье рассматриваются проблемы, связанные с оценкой эффективности тренажеров для специалистов нефтегазового сектора. В...»

«Книга Ирина Никулиной НА ПУТИ К БЕЗУПРЕЧНОСТИ Содержание: Введение 1. МИР, В КОТОРОМ МЫ ЖИВЕМ 1.1. Другой мир: видение энергии 1.2. Светящийся кокон: энергетическое тело человека 1.3. Магическая точка: точка сборки, картина мира 1.4. Известное и неизвестное: тональ и нагуаль 1.5. Острие светимости: дыры в коконе, дети 1.6. Закон кармы 1.7. Чердак разума: шаблоны, социум 1.8. Матрица в кино и жизни: типажи и уровни 2. ПУТЬ БЕЗУПРЕЧНОСТИ 2.1. Подарок судьбы: новичкам везет 2.2. Ступени, по...»

«В.В. Артюхов, А.С. Мартынов СИСТЕМНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ТЕОРИЯ, АЛГОРИТМЫ, КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ На методологической базе Общей теории систем в книге излагаются оригинальные теоретические разработки по оценке устойчивости материальных систем любой природы, рассматриваются алгоритмы и источники данных для оценок устойчивости природных и техногенных комплексов, приводится целый спектр компонентных и интегральных оценок для всех регионов Российской...»

«Йогические традиции майсорского дворца Аштанга - виньяса - йога мастера Паттабхи Джойса Малла - Пурана сборник Сборник. Перев с англ. — К.: JANUS BOOKS, София, Ltd., 199У. — 320 с. ISBN 5-220-00166-3 Сборник посвящен одной из самых эффективных систем Хатха-Йоги Аштанга-виньясайоге, хранителем традиции которой в настоящее время является Шри Паттабхи Джойс. Аштанга-вивьяса-йога — ветвь традиции Шри Кришнамачарьи. Другая наиболее широко известная сегодня на Западе ветвь этой традиции — йога Б. К....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.