Aminokislotalar biosintezi texnologiyasi - Химия - Курсовые работы

Информация о документе

Цена	9000UZS
Размер	349.8KB
Покупки	0
Дата загрузки	09 Октябрь 2022
Расширение	doc
Раздел	Курсовые работы
Предмет	Химия

Aminokislotalar biosintezi texnologiyasi

Купить

Aminokislotalar biosintezi texnologiyasi Reja: 1. Aminokislotalar biosintezi uchun xizmat qiladigan moddalar . 2. Oqsil gidrolizatlaridan aminokislotalar ajratib olish. 3. L-glutamin kislotani biosintezi va uni sintezlashni jadallashtiruvchi mikroorganizmlarni seleksiyasi.

1. Aminokislotalar biosintezi uchun xizmat qiladigan moddalar Ma`lumki, mikrob hujayralari oqsillari tarkibiga aminokislotalarning 20 tadan iborat bo`lgan to`liq tarkibi kiradi va bu prototrof mikroorganizmlar aminokislotalarni oziqa muhitidagi karbon, azot va oltingugurt tutuvchi birikmalaridan biosintezlaydi. Karbonning manbayi sifatida karbonsuvlar, karbonvodorodlar va ularning oraliq oksidlanish mahsulotlari bo`lishi mumkin. Karbon manbalari sifatida karbonsuvlarning: glikolizi, ularning Entner-Dudarev yo`li bilan almashinuvi va pentozafosfat, shuningdek, uch karbon kislotalar sikli kabi ketma-ket keladigan metabolitik jarayonlarning kechishi tufayli hosil bo`ladigan oraliq mahsulotlar xizmat qiladi. Bu aminokislotalarning sonini ko`p bo`lishiga qaramay, hamma vaqt ularning biosintezi

otquloqsirka kislotadan, ham alfa-ketoglutar kislotadan sintezlanishi mumkin. Mikroorganizmlarning taksonomik jihati va fiziologik guruhlariga mos holda karbon skeletini aminlanishi uchun ammoniy tuzlari, nitratlar yoki molekulyar azot xizmat qilishi mumkin. Ammiak azoti oksidlanish darajasi nuqtai nazaridan mikrob hujayrasini organik komponentlariga ko`proq mos kelganligi sababli ko`p bakterial va achitqili muhitlarda ancha oson o`zlashtiriladi. Ammiakning glutamin kislotaning aminoguruhiga assimilyatsiyasi alfa-ketoglutar kislotasini qaytarilishi orqali olish mumkin: Shuningdek, glutamat sikl orqali ham amalga oshishi mumkin. Glutamat sikl ikkita ferment, glutaminsintetaza va glutamat sintetazalarning birgalikda ta`sir etishini, hamda ko`p miqdorda energiya sarflanishini talab qiladi, ch

aminokislotalarni biosintezi uchun donor vazifasini bajaradi: Transaminaza yordamida 10 dan ortiq aminokislotalar tegishli ketokislotalardan sintezlanishi mumkin. Ammiakni aminokislotalar tarkibiga birikishini ta`minlovchi boshqa ikki xil reaksiya bu glutamin va asparaginni hosil bo`lishi bilan bog`liq bo`ladi: Nitratlar qator mikroorganizmlar, xususan: mikrosuvo`tlari, zamburug`lari, bakteriyalarning ba`zi turlari uchun azot manbayi sifatida xizmat qiladi. Nitrat azoti aminokislota tarkibiga qo`shilishidan oldin, qaytarilish yo`li bilan ammiakka aylanishi lozim: Bu jarayon assimilya t sion qaytarilish deb yuritiladi va kislorodga nisbatan sezgir bo`lmagan, hamda ATF ni genera t siyalovchi reaksiyaga aloqadar bo`lmagan, suvda yaxshi eruvchi ferment tizimi yordamida amalga oshadi. Nitratred

assimilyatsiyalovchi fermentlarni repressiyalaydi. Erkin yashovchi va simbiotik prokariotlarning azotni o`zlashtiruvchi kichik guruhi atmosfera azotini N 2 holatdan ammiakgacha qaytarish orqali aminokislota tarkibiga qo`shadi. Qaytarilishni- murakkab ikkita oqsil subbirlikli, ya`ni azoferredoksin va molibdenoferredoksinli nitrogenaza ferment tizimi amalga oshiradi. Nitrogenaza reaksiyasi ferredoksin yoki flavodoksinning qaytarilgan shakllari ishtirokida kechadi, chunki bu moddalar nitrogenaza uchun elektron manbayi bo`lib xizmat qiladi va azot molekulasi atomlarini faollash uchun kerak bo`ladigan ATF energiyasining sarflanishi bilan bog`liq bo`ladi. Oraliq mahsulotlarni ajratilishi yuz bermaganligi sababli bu mahsulotlar fermentlar bilan bog`langan holatda bo`lsa kerak deb taxmin qilinadi

Hosil bo`lgan L-sistein hujayraning oltingugurt tutuvchi komponentlari uchun dastlabki modda vazifasini bajaradi. Mikroorganizmlarda alohida olingan aminokislotalarning biosintezlanish yo`li mikrobiologik amaliyotda auksotrof mutantlarni olish va izotop nishonlarni qo`llash joriy etilgandan keyin o`rganildi. Alohida olingan aminokislotalarning biosintezlanish ketma ketligini aniqlashda mutantlardan quyidagicha foydalaniladi. 1. Bir xil o`sish omilini yuzaga chiqaruvchi mutatsiyali genlarning soni aniqlanadi. Shu yo`l bilan bir moddani sintezlanishiga tegishli bo`lgan reaksiyalar soni va demak ularning bosqichlarini soni aniqlanadi. Aynan bu uslub yordamida sakkiz xil genlar mutatsiyalari argininga nisbatan auksotroflikni namoyon qilganligini e`tiborga olib, bu aminokislotani biosintezi uch

2. Oqsil gidrolizatlaridan aminokislotalar ajratib olish Odatda mikroorganizmlar aminokislotalarning hammasini ma`lum miqdorlarda sintezlash qobiliyatiga ega bo`ladi va bu aminokislotalardan hayotiy jarayonlardagi o`zlarining ehtiyojlari uchun zarur bo`lgan maxsus oqsillarni sintezlaydi. Demak har bir aminokislotani biosintezlanish tezligi gen darajasida shu aminokislotani sintezi uchun mas`ul bo`lgan ferment (repressiya) orqali, shuningdek bu fermentlarning o`zlari darajasida, ya`ni hosil bo`lgan aminokislotalarning miqdori oshib ketsa uning faolligini o`zgarishi (retroingibirlanish) orqali nazorat qilinadi. Mikroorganizmlar tomonidan amalga oshiriladigan aminokislotalar biosintezining shu tamoyilda nazorat qilinishi bu aminokislotalarning oshiqcha miqdorda hosil bo`lishiga yo`l qo`ymaydi

Boshqaruvchi mutantlarni tanlashda ular orasidan ajratib olinadigan aminokislota analogiga nisbatan barqaror bo`lgan xilini tanlab olinadi. Shu maqsadda tanlab olinadigan shtamm (ko`pincha auksotrof) tarkibida karbon manbayi, anorganik tuzlar va maqsadli aminokislotaning analogi bo`lgan muhitga ekiladi (kiritiladi). Aminokislotani analogi tabiiy aminokislotani antogonisti bo`lib, mikrobli muhitda shu aminokislotani oshiqcha miqdorini imitatsiyalaydi va hujayralarning boshqariluv tizimiga ta`sir etadi; natijada u analog oqsilning hosil bo`lishida ishtirok eta olmaydi va demak mikrobning keyingi o`sishi to`xtaydi. Bu uslub mutantlardan maqsadli aminokislotani hosil qilishni boshqaruvchi tizimni izdan chiqaradi, ulardan ba`zilari esa bu aminokislotaning sintezini jadallashtirish va hujayradan

glutamin kislotaning jadal ravishda undan chiqarilishi, bu aminokislotaning hujayra ichidagi konsentratsiyasini keskin pasaytiradi va natijada so`nggi mahsulotni, ya`ni uning ehtiyoji uchun zarur bo`lgan maxsus oqsilning sintezi susayadi. Bunday sharoitda hattoki yovvoyi shtammlar foydalaniladigan karbon manbayini 50 % ni glutamin kislotaga aylantirish qobiliyatiga ega bo`ladi. Bu aminokislotani produsentlari bo`yicha olib boriladigan seleksion ishlar asosan faolligini sustligi bilan ajralib turadigan alfa-ketoglutaratdegidrogenaza (glutamin kislota uchun xom-ashyo vazifasini bajaruvchi moddani uch karbon sikliga qo`shuvchi ferment) li auksotrof mutantlar ajratib olish, so`nggi mahsulot bilan ingibirlanishga sezgirligi sustligi bilan tavsiflanuvchi L- glutamatdegidrogenazali boshqaruvchi m

Prolinni mikrobiologik sintezini quyidagicha amalga oshirish mumkin: 1. Tabiatda uchraydigan mutantlardan foydalanish. Masalan, yapon olimlari Corin. glutamicum ATS 21144 mutantini ajratib olishga muyassar bo`ldilar. Bu mutant glyukozali muhitda 18 g/l gacha prolin ajratib olish imkonini berar ekan. 2. Glutamat hosil qiluvchi korinebakteriyalarning prototrof shtammlaridan foydalanish. Bunda shunday ferment muhitidan foydalaniladiki, mikrob hujayrasining ichkarisidan ajraladigan glutamat va prolin ajralishi yo`nalishini prolin ajralishi yo`nalishi tomon boshqarilishiga erishish lozim bo`ladi. Bunga erishish uchun muhitda biotinning miqdorini oshirish kerak, bunday qilish o`z navbatida glutamin kislotaning hujayradan chiqarilishini to`sib qo`yadi, natijada glutamin kislota hujayradan tashqar

kislota 5,0 23 ,4 2,6 1000 1,9 27,3 3. Auksotrof mikroblarni ajratib olish. Ma`lumki gistidin, metionin, leysin, izoleysin auksotroflari: Brevibacter sp . lar glyukozali muhitda 20-25 g/l gacha prolin hosil qilar ekan. Shu narsani qayd etish lozimki, bu xildagi auksotroflar tomonidan prolin hosil qilinishini ko`paytirish uchun sulfaguanidin va 3,4-digidroprolinga nisbatan rezistent bo`lgan mutantlarni tanlab olish kerak bo`ladi. Shuningdek auksotrof mutantlarning muhitda biotin va ammoniy ionlarini mo`l bo`lishini talab qilishini e`tiborga olish lozim. 4. Prolin produsentlarini gen muhandisligi uslubida ajratib olish. Bu uslub faqat bitta obyekt E. coli da sinab ko`rilgan. Birinchi bosqichda prolin analoglariga nisbatan chidamli mutant shtammlar ajratib olinadi, ulardan DNK donorlari sifat

nihoyasiga etadi. Aspartat oilasiga tegishli aminokislotalarning biosintezini boshqarilishi dastlabki ferment-beta-aspartokinaza (AK) darajasida yuz beradi. Lizinning produsentlari-glutamat hosil qiluvchi korinebakteriya: Corynoebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum lar yagona beta-aspartokinazaga ega, uning faolligi treonin va lizin o`rtasidagi o`zaro mutanosib holda sodir bo`ladigan ingibirlanish tamoyili asosida boshqariladi. Buni 1-Rasmda ko`rish mumkin:

1-Rasm . L-lizinning hosil bo`lish sxemasi 2-Rasm . Yuksak o`simliklarda lizinning hosil bo`lish sxemasi Treoninning sintezi gomoserindegidrogenaza (GD) ga bog`liq, lizinning sintezi esa, bu aminokislotani biosintezlanish yo`li tarmog`ining birinchi fermenti- digidrodipikolinat sintetaza (DDPS) tomonidan katalizlanadi. Lizin va treoninning sintezida sintez uchun xizmat qiladigan dastlabki modda umumiy bo`lib, u asparagin kislotaning yarimaldegidi hisoblanadi va korinebakteriyalarning yovvoyi shtammlarida asosan treoninni sintezi uchun sarflanadi, chunki GD ning faolligi

DDPS ning faolligiga nisbatan 15 martaga yuqori bo`ladi, ya`ni lizinning biosintezi aslida hujayraning treonin, metionin va izoleysin bilan to`yinganidan keyin boshlanadi. Shu sababga ko`ra lizinni ko`p miqdorda ajratib olishni yo`lga qo`yish uchun bu metabolitlarni biosintezini blokada qilish lozim bo`ladi. Bunga erishish uchun esa, GD yoki gomoserinkinaza (GK) ni faolligini bo`g`ib qo`yish kerak bo`ladi. Glutamat hosil qiluvchi mikroblardan foydalanilganda, prototrof shtammlarga qarshi mutagen omillar ta`sir etdiriladi. Lizin hosil qiluvchi mutantlarning uchta sinfi ma`lum: 1. Gomoserin bo`yicha GD faolligisiz yoki treonin bo`yicha GK faolligisiz bo`lgan auksotroflar. Lizinning eng ko`p yig`iladigan (sarflangan karbonsuvning 40 % gacha miqdorda) yo`li auksotroflarning gomoserin yo`li his

L-treonin ham xuddi lizin kabi sintezlanadi. Treoninni produsentlarini ajratib olishdagi seleksion ishlar ikkita oilaga mansub bo`lgan shtammlar, ya`ni korinebakteriyalar va enterobakteriyalar bo`yicha olib boriladi. Bu mikroorganizmlarda aminokislotalarning biosintezini nazorat qilinish tamoyili bir biridan tomoman farq qiladi. Korinebakteriyalarda 4-Rasmda ko`rsatilganidek biosintezning boshqariluvi o`zaro mutanosib holda yuz beradigan ingibirlanish orqali, ya`ni muhitda izoleysin, metionin yoki lizinning yetishmovchiligi oshiqcha miqdorda treoninning sintezini keltirib chiqarmaydi, chunki u GD ni ingibirlaydi, shu sababga ko`ra o`zini oshiqcha miqdordagi sintezini oldini oladi. Korinebakteriyalardan treoninni produsent mutantlarini ajratib olishning yagona yo`li-treoninga nisbatan sezgi

3-Rasm . L-treoninning sintezlanish sxemasi Eischerihia coli da uchta aspartokinaza (AK) va ikkita gomoserindegidrogenaza (GD) lar borligi aniqlangan. AK-1 treonin tomonidan ingibirlanadi va repressivlanadi, AK-2 metionin tomonidan repressivlanadi, AK-3 lizin tomonidan ham ingibirlanadi, ham repressivlanadi. AK-1 va AK-2 ga o`xshash tarzda GD-1 va GD-2 larning fermentativ faolliklari ham boshqariladi. Muayyan boshqaruv tizimi bo`yicha treoninning produsent-mutantlarini ajratib olishda biosintezning so`nggi mahsulotlari hisoblanmish aminokislotalarga nisbatan tanqislik mutatsiyasini kiritish, ya`ni uchlamchi auksotroflar ajratib olish kerak bo`ladi. Ilmiy adabiyotda Eischeria coli negizida shu xildagi mutantlarni ajratib olingani haqida ma`lumotlar keltirilgan. Uchlamchi (DAP, metionin, izo

DAP, metionin va izoleysinlar esa mutantni o`sishi uchun yetarli bo`lgan miqdorda bo`lgan. Bu narsa bunday mutantlarni sanoat ishlab chiqarishi miqyosida tanlab olishni qiyinlashtiradi. Aromatik aminokislotalar. So`nggi paytda aromatik aminokislotalar-triptofan, fenilalanin va tirozinlarni produsent mikroorganizmlarini shtammlarini seleksiyalash katta amaliy ahamiyatga ega bo`lib bormoqda. Mikrob hujayrasida bu birikmalarni sintezi xorizm kislotasigacha umumiy yo`l bo`yicha borsa, keyinchalik ikkita tarmoqqa ajraladi, ulardan biri triptofanning sinteziga qarab ketsa, ikkinchisi prefen kislota orqali tirozin va fenilalanin tomon yo`nalgan bo`ladi (4-Rasm):

4-Rasm . Aromatik aminokislotalar sintezi sxemasi

Aromatik aminokislotalarning mutant-produsentlarini ajratish bo`yicha olib boriladigan seleksion ish uchta oila vakillari: korinebakteriyalar ( Brev. flavum, Coryn.glutamicum ), basillalar ( Bac. subtilis ) va enterobakteriyalar ( E.coli ) orasida o`tkaziladi. Bu mikroorganizmlar uchun umumiy boshqarilish yo`li birinchi ferment bo`g`ini-3-dezoksiarabinogeptulozo-7-fosfatsintetaza (DAGF) da joylashgan, lekin bu fermentning boshqarilish mexanizmi o`zaro farqlanadi. Korinebakteriyalarda DAGF ning faolligi fenilalanin va tirozinlar tomonidan o`zaro mutanosib ingibirlanishga duch keladi. Bu xildagi aromatik aminokislotalarning produsentlarini seleksiyalashda birinchi bosqichda umumiy dastlabki xom-ashyo mahsulot-xorizm kislotasi hosil qiladigan auksotrof-shtammlarning ajratilishi lozim bo`ladi.

Foydalanilgan adabiyotlar 1. Бекер М.Е. и друг. Биотехнология. – М: Агропромиздат, 1990. 354 с. 2. Биотехнология лекарственных средств. Учебное пособие/ Под ред. Быкова В.А. и Далина М.В. – М.: Медбиоэкономика. - 1991. – 303с. 3. Биотехнология. Принципы и применения. – Пер. с англ./ Под ред. И.Хиггинса, Д.Беста, Дж. Джойса. – М.: Мир. – 1988. 4. Биотехнология: Учебное пособие для ВУЗов. В 8 кн./ Под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М.: Высшая школа. – 1987. 5. Молекулярные и клеточные аспекты биотехнологии/ Под ред. Инге- Вечтомова С.Г. – Л.: Наука. – 1986 .- 256с. 6. Синицин А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. – М.: Изд-во МГУ .- 1994.- 288с. 7. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учебник. – М.: Изд-во МГУ. – 1994. – 512с. 8.

Купить

Похожие документы
17-guruh elementlari galogenlar
Oltinchi guruh p-elementlari
Bufer eritmalar, bufer eritmalarda pHni aniqlash, tuzlar gidrolizi, tuz effekti
3-guruh d-elementlari
Argos test javoblari