Тема № 9

Механизмы регуляции биосинтеза вторичных метаболитов. Биотехнология антибиотиков, стероидных гормонов.Последовательность стадий. Определение антимикробной активности антибиотиков

332. Биоконверсия: понятие, характеристика процесса. Примеры. Факторы, влияющие на эффективность процесса биоконверсии.

Биоконверсия – процесс превращения веществ с участием живых организмов, точнее процесс превращения одних соединений в другие при участии ферментных систем живых организмов. Особенности биоконверсии: * идет превращение веществ-субстратов в структурно-родственные соединения (под воздействием ферментов органические вещества превращаются в родственные им по структуре вещества); * не идет полная деградация субстрата, присутствует лишь незначительные его изменения, которые приводят к получению целевого продукта (это связано с ограниченным числом ферментных реакций, т.е., если есть несколько субстратов: S1, S2, …, Sn, но есть только один вид фермента, то будет идти превращение только одного вида).

Виды процессов биоконверсии:

1. Одноступенчатые:

· брожение (продуктами являются спирты и органические кислоты);

· изомеризация (превращение глюкозы во фруктозу);

· получение стероидных гормонов (из гидрокортизона получают преднизалон).

2. Многоступенчатые (требуются смешанные культуры микроорганизмов или последовательное, многостадийное добавление штаммов микроорганизмов):

· получение кормового белка;

· получение БАВ: гормоны, антибиотики, витамины;

· биоконверсионная очистка сточных вод;

· вермикультивирование (природная биоконверсия).

Преимущества биоконверсионных превращений в сравнении с химическими:

· получаются продукты точно химически заданного состава, без побочных включений;

· необходимые катализаторы синтезируются клетками микроорганизмов, что уменьшает число стадий производства, что в свою очередь влечет за собой удешевление;

· высокая специфичность реакций (протекает только один тип реакций);

· стереоспецифичность (образуются соединения родственные по структуре);

· мягкие условия протекания реакций;

· энергетически выгодно (т.к. мягкие условия, то реакции протекают при низких температурах, т.е. идут малые затраты энергии, при значительной скорости процесса);

· большое КПД целевых веществ (93-100%);

· возможность использования иммобилизованных клеток-микроорганизмов, которые более стабильны чем ферменты, как следствие увеличивается эффективность процесса и падает его цена);

· в результате очистки загрязнений (биоразрушения) не появляется второй загрязняющий агент.

Использование продукции биоконверсии:

1. Фармация, медицина (инсулин, преднизалон, соматотропин).

2. Пищевая промышленность (пищевой и кормовой белок, клеточная биомасса дрожжей, водоросли, грибы).

3. Очистка окружающей среды (вод) и ограничение загрязнений бытовыми и сельско-хозяйственными отходами (от нефти). Большинство веществ может удаляться с помощью ана-, аэробных микроорганизмов в результате биоконверсии (брожение, метаногенез, ацетогенез).

4. Сельское хозяйство (биодеградация пестицидов в почве, биоразрушения ядохимикатов, использование натуральных удобрений).