Organik moddalarni mikrobiologik transformatsiyalash va ularni qaytarilishini biotexnologik uslublari - Химия - Курсовые работы

Информация о документе

Цена	9000UZS
Размер	422.0KB
Покупки	0
Дата загрузки	09 Октябрь 2022
Расширение	doc
Раздел	Курсовые работы
Предмет	Химия

Organik moddalarni mikrobiologik transformatsiyalash va ularni qaytarilishini biotexnologik uslublari

Купить

Organik moddalarni mikrobiologik transformatsiyalash va ularni qaytarilishini biotexnologik uslublari REJA: 1. Mikrobiologik transformatsiya haqida umumiy tushunchalar. Steroidlarni mikrobiologik transformatsiyasi. 2. Sanoat miqyosida amalga oshirila boshlagan transformatsiyalar. Transformatsiyalash . 3. Mikrobiologik transformatsiya jarayonlarini amalga oshirish uslublari. 4. Karbonsuvlarni mikrobiologik transformatsiyasi. 5. Geterosiklik birikmalarni mikrobiologik transformatsiyasi.

1. Mikrobiologik transformatsiya haqida umumiy tushunchalar. Steroidlarni mikrobiologik transformatsiyasi Mikroorganizmlardan sintetik reaksiyalar uchun foydalanishni shartli ravishda ikkita yo`nalishga ajratish mumkin: - ma`lum komponentlardan tashkil topgan oziqa muhitida mikroorganizmlar hujayralari tomonidan muhim biologik faol moddalar va mahsulotlar (antibiotiklar, fermentlar, vitaminlar, sterinlar, aminokislotalar va boshqalar) ni biosintezini to`liq amalga oshirish; - mikrobiologik transformatsiya, ya`ni dorivor va boshqa xalq xo`jaligi uchun zarur bo`lgan moddalarni sintezlashga qaratilgan ishlarni kimyoviy va mikrobiologik bosqichlar orqali maqsadli ravishda sintezlash yo`li bilan ajratib olish. Mikroorganizmlar poliferment tizimlarga ega bo`lganligi sababli ekzogen organik modda

So`nggi paytda steroidlarga nisbatan oddiyroq organik moddalarni mikrobiologik almashinuvi mahsulotlari ham amaliy ahamiyatga ega ekanligi isbotlangan. Organik moddalarning asosiy sinflari uchun fermentli mikrobli almashinuv tiplari haqidagi ma`lumotlar mavjud. Ko`p mikrobiologik transformatsiya jarayonlari bitta yoki bir necha fermentlar tomonidan substrat molekulasini uncha murakkab bo`lmagan o`zgarishlarga duch keltiradi. Lekin transformatsiyaga duch keluvchi birikma tuzilmasini tubdan o`zgartirib yuboradigan mikrobiologik jarayonlar ham uchraydi. Mikrobiologik transformatsiya jarayonlari uchun umumiylik shundan iboratki, bu jarayonlar natijasida transformatsiyaga uchrovchi moddani molekulyar tuzilmasi o`zgaradi xolos, yangidan de novo tarzida sintezlanmaydi. Mikrobiologik transformatsi

Progesteron 11-alfa-gidroksiprogesteron Muayyan transformatsiya mikrobiologik uslubni kimyoviy uslubdan afzalligini yaqqol namoysh qildi, chunki steroid molekulasining ma`lum bir qismi (C-11) gagina oksi guruhni joylashtirish kimyoviy uslubda olib borilganda ko`pdan ko`p reaksiyalarni amalga oshirishni talab qilsa, mikrobiologik uslubda bu ishni bir bosqichli fermentativ reaksiya yordamida amalga oshirish mumkin bo`ladi. Kortizonni terapevtik ahamiyatini aniqlanishi mikrobiologlar, kimyogarlar va tibbiyot xodimlari e`tiborini mikrobiologik gidroksillanishga ko`proq jalb qilaboshladi. Steroidlarni mikrobiologik sintez yo`li bilan ajratib olishni amaliyotda joriy qilinishi farmasevtika sanoatida burilish yasadi. Tabiiy sterinlar –qimmatbaho dori-darmon moddalar ajratib olish uchun xom- ashy

dan tashkil topgan. Bu modda odam va hayvonlarning barcha to`qima va organlarida uchraydi. Xolesterin tirik organizmda sodir bo`ladigan fiziologik jaryonlarda qatnashadi, uning ishtirokisiz o`suvchi organizm rivojlanmaydi. Yirik shoxli hayvonlarning bosh va orqa miyasi xolesterinni ajratib olishda xom-ashyo vazifasini bajarishi mumkin. Keyingi paytda esa sterinlar o`simliklar va qizil suv o`tlari tarkibida ham bo`lishi aniqlangan bo`lib hozirgi kunda ulardan ham xomashyo sifatida foydalanilmoqda. Tabiatda uchraydigan boshqa sterinlar xolesterindan yon zanjirini uzunligi yoki to`yinish darajasiga qarab farqlanadi. O`simlik sterin (fitosterin) laridan qimmatbaho steroid preparatlarini ajratib olishda xomashyo sifatida foydalaniladi. Ergosterin . Uni formulasi 1934-yilda aniqlangan bo`lib, x

Ergosterin Stigmasterin . Formulasi C 29 H 48 O. Bu modda tabiatda keng tarqalgan fitosterinlar jumlasiga kiradi, hamda soya yog`i va shakar qamishida ko`p bo`ladi. Uni strukturasini xolesterindan farqlanadigan jihati 22 va 23-o`rinda joylashgan karbon atomlari o`rtasida qo`sh bog`ning borligi va 24-o`rindagi karbon atomi etil guruhini tutishidadir. Stigmosterin O`simlik sterinlari ichida yana ko`p tarqalgan vakillardan biri beta-sitosterin- C 29 H 50 O dir. Uning strukturaviy tuzilishi stigmasteringa o`xshash, undan yon zanjirda qo`sh bog`ning bo`lmasligi bilan farqlanadi:

Sitosterin Sitosterinlar paxta moyida, bug`doy maysasida tabiiy kauchuk va shakar qamishi tarkibida uchraydi. Uni sanoat miqyosida olishda xomashyo sifatida paxta yog`i va shakar qamishidan foydalaniladi. Sterinlar organizmda kechadigan fiziologik va biokimyoviy jarayonlarda ishtirok etadi. Ular hujayra va subhujayraviy elementlarning membranalarini shakllanishida, ko`p tabiiy birikmalarning toksik ta`sirini yengish bilan bog`liq bo`lgan biokimyoviy reaksiyalarda asosiy modda sifatida qatnashadi. Xolesterindan steroid gormonlarni sintezlanish yo`llari. Odam va hayvonlar organizmida xolesterindan uch xil gormonlar guruhi: progestinlar, jinsiy gormonlar va buyrak usti bezini po`stloq qismini (kortikosteroidlar) gormonlari hosil bo`ladi. Bu gormonlarning biosintezlanish yo`llari 1-Rasmda ko`r

1-Rasm. Xolesterindan steroid gormonlarning sintezlanish yo`llari 2. Sanoat miqyosida amalga oshirila boshlagan transformatsiyalar. Transformatsiyalash Steroid gormonlar hosil bo`lishida dastavval asosiy oraliq mahsulot-pregnenolon hosil bo`lib, undan keyinchalik steroidlar va kortikosteroidlar biosintezlanadi. Pregnenolondagi 3-OH ning C=O gacha oksidlanishi qo`sh bog`ning siljishi orqali

yuz beradi, bu ketosteroidizomeraza reaksiyasining mahsuloti bachadon va sariq tana gormoni-progesteron hisoblanadi. Pregnenolon shuningdek erkak (testosteron) va ayol (estrogenlar-estron, estradiol) jinsiy gormonlarini dastlabki manbayi vazifasini bajaradi. Buyrak usti bezini po`stloq qismida progesteron, kortikosteron va kortizol (gidrokortizon) ga aylanadi. Hozirgi kunda kortizol (gidrokortizol) va uning prednizolon yoki deksametazon kabi analoglari tezkor terapiyada keng foydalaniladi. Bu moddalarni kimyoviy tuzilishiga qarab 11-dezoksisteroid, 11-gidroksisteroid, 11,17- digidroksisteroid (bunga kortizon va gidrokortizon kiradi) larga bo`lish mumkin bo`ladi. Kortizon gidrokortizon Steroidlarning asosiy mikrobiologik almashinuvlari . Yuqorida keltirilgan qimmatli dorivor preparatlarni s

11-beta- gidroksilanish S modda Gidrokortizon Curvularia lunata 16-beta- gidroksillanish 9-alfa- ftorkortizol 9-alfa-ftor-16-alfa- gidroksikortizol Streptomyces roseochromogenu s 1,2- degidroksillanish gidrokortizon prednizolon Arthrbacter simplex Yon zanjirlarning parchalanishi Beta- sitosterin Androstadien yoki androstendion Mycobacterium sp. Gidrokortizon, kortizon va prednizolon sintezida dastlabki mahsulot sifatida ishlatiladigan Reyxshteyn S moddasi xizmat qilib, u kimyoviy tuzilishi jihatidan 4- pregnen-17- alfa, 21-diol-3,20 dion hisoblanadi. S-modda Gidroksil guruhini kiritish. Mikrobiologik gidroksillanish muhim va ko`p qo`llaniladigan uslublar jumlasiga kiradi. Steroidning 3, 11, 16, 17 o`rinlaridagi karbon atomlarida gidroksillarning bo`lishi ko`p steroid gormonlarning fiziolog

mikroorganizmlar ta`sirining maxsusligi va xilma-xilligini namoyish qilish uchun yaqqol misol bo`laoladi. Tar-alfa-gidroksillanish kortizon ajratib olishda eng yaxshi o`rganilgan va sanoat ishlab chiqarishida keng qo`llaniladi hamda bunda transformatsiya mahsulotining hosil bo`lishi ko`rsatkichi ham yuqori bo`ladi. Gidrokortizonni T.orchidis ni Reyxshteyn S moddasidan chuqur o`stirish yo`li bilan ajratib olish uslubi ishlab chiqilgan. Bu produsentni eng qulay transformatsiyalovchi qobiliyati 17 soatlik muddatda o`stirishda kuzatiladi, 10 soatli muddatda o`stirishda 70 % gacha Reyxshteyn S moddasi o`zlashtiriladi va bunda mahsulot hosil bo`lishi 52 % ni tashkil qiladi. Steroidlarning molekulasida 11-beta-gidroksil guruhini bo`lishi gidrokortizon (kortizol) va prednizolonlarning fiziologik f

Mikrobiologik qaytarilish . Bu degidrogenizatsiyaga nisbatan kamroq foydalaniladigan uslub hisoblanadi. Bu jarayon achitqi va bakteriyalar, sutemizuvchilar ichagi mikroflorasi tomonidan amalga oshirilib, xolesterindan koprosterinni hosil bo`lishiga olib keladi: Qo`sh bog`larni to`yintirish, aerob mikroblar tomonidan ham amalga oshiriladi. Aktinomitsetlar, mikoshaklli shtammlar va hattoki, zamburug`lar orasida oksidlovchi sifatidagi vakillar uchraydi. Masalan, Aspergillus flavus ba`zi steroidlarning aromatik xalqalarini qaytaradi. Gidroksil guruhni ketoguruhgacha oksidlanishi. Mikroorganizm (bakteriya, aktinomitset, zamburug`) lar tomonidan amalga oshiriladigan va ko`p uchraydigan reaksiyalardan biri hisoblanadi. Amaliy jihatdan steroid molekulasining 3,17 va 20- o`rinlarda joylashgan gidro

Efirli tuzilishga ega bo`lgan steroidlaning gidrolizi. Bu reaksiyalar mikroorganizmlar tomonidan amalga oshiriladi va katta amaliy ahamiyatga ega. Atsillanish kimyoviy sintezning odatdagi oraliq mahsuloti hisoblanadi, bunda funksional guruhlarning asl himoyalanishi sodir bo`ladi. Atsillanish kimyoviy yo`l bilan osongina amalga oshishiga qaramay, u qo`shimcha keraksiz mahsulotlarni hosil bo`lishiga olib keladi. Efir bog`larni mikrobiologik parchalanishi har xil taksonomik guruhlarga mansub bo`lgan vakillar, xususan flavobakteriyalar tomonidan amalga oshirilishi mumkin. Bac. megaterium 21-atsetatli steroidlarga nisbatan maxsus faollikni namoyon qiladi: Dezatsillash qobiliyati miko shakllar-mog`or zamburug`lari va aktinomitsetlarda bo`ladi. Keltirilgan reaksiyaning o`ziga xosligi shundan ibor

bo`ladigan sharoitda amalga oshiriladi. Tizimga 1-2 gramm steroidni yuklash uchun shisha fermentyordan foydalaniladi. Bu ishni sanoat miqyosida va tajriba qurilmalarida amalga oshirishda aeratsiyalanuvchi va aralashtirish moslamali po`latdan tashkil topgan apparaturalardan foydalaniladi. Oldindan produsent kiritib yig`ilgan shisha fermentyorni sterillab, uni oziqa muhiti bilan yuklanadi. Hamma operatsiyalarni bajarishda aseptikaga qat`iy rioya qilinadi. Sterilizatsiyani bakteriosid lampalar bilan yoritiladigan bokslarda 110-120 0 C da oziqa muhitini avtoklavlash yo`li bilan olib boriladi. Fermentyorga namunani kiritish va tanlash gaz alangasida o`tkaziladi. Fermentyorga oziqa muhitini kiritish esa, odatda steril qizdirilgan havo yordamida amalga oshiriladi. Mikroorganizm-transformatorni o`

faqat transformatsiyalovchi produsentni o`sish bosqichidagina amalga oshiriladi. Jarayonni kechishini analitik nazoratini amalga oshirishda ma`lum vaqt birligi oralig`ida reaksion muhit namunasini olib, uni «guvoh» sterinlar ishtirokida silufolli yuzada yupqa qavatli xromatografiya o`tkazish orqali aniqlanadi. Transformatsiya nihoyasiga etgandan keyin mikrob o`stirilgan suyuqlik miseliy (yoki boshqa biomassa) dan ajratilib, tegishli steroidni erishini ta`minlaydigan suvda erimaydigan organik erituvchi (etil atsetat, metilenxlorid yoki xloroform) da ekstraksiyalanadi. Suvli fazadan ajratib olingan ekstrakt keyingi tozalash bosqichidan o`tkaziladi (bo`yoqli chiqindilarni faollashtirilgan ko`mir bilan ishlov berib keyin filtrlanadi); keyin uni vakuumda konsentrlanadi va hosil bo`lgan steroid

Transformatsiyani amalga oshiruvchi produsent M. globiforme ni o`stirish yuqorida keltirilgan sharoitlarda va shu xildagi apparatlarda amalga oshiriladi. Tayyor mahsulot prednizolonni ajratib olish ham yuqorida keltirilgan ekstraksiya- separatsiya uslubida amalga oshiriladi va bunda faqat foydalaniladigan erituvchilardagina farq bo`ladi. Mikrobiologik transformatsiya jarayonlarini jadallashtirish. Transformatsiya jarayonini jadallashtirishning muhim yo`llaridan biri o`stiriladigan transformator- produsentni dastlab tegishli substrat yoki uning analogi bilan indusirlash hisoblanadi. Bu uslub produsentning tegishli ferment tizimini indusirlash orqali amalga oshirilib, ayniqsa mikrobiologik degidrogenizasiya jarayonlarida keng qo`llaniladi. Ayniqsa mikroorganizmlarning tirik hujayralaridan ma

- poliferment tizim va kofaktorlarni regeneratsiyasini uzoq vaqt davomida ishlashi kabilar kiradi. Hujayralarni immobilizatsiyalashni-adsorbsiya, kovalent va ko`ndalang bog`lanishlarga erishish orqali, har xil polimer moddalarni qo`shish, mikrokapsullash kabi uslublar vositasida amalga oshiriladi. Hozirgi kunda immobilizatsiyalangan mikroorganizmlarning tirik hujayralari tomonidan 1,2 degidrogenlash; 1,2-qaytarilish; 20-qaytarilish ( Arthobacter globiforme ), steriomaxsus 17-beta-qaytarilish ( Sacch.cerevisiae ), 20-alfa va 20- beta-qaytarilish ( B. megaterium ), 11-alfa va 11-beta-gidroksillanish ( Tieghemella orchidis ) reaksiyalarini o`tkazish ishlari amalga oshirilmoqda. 4. Karbonsuvlarni mikrobiologik transformatsiyasi Ko`p mikroorganizmlar uchun karbonsuvlar deyarli universal tabiiy

Dastlab polispirtlar (poliollar) ning oksidlanishi Braun (1886) va Bertran (1896) ishlarida bayon qilingan bo`lib, bunda A.aceti va A.xylinum mikroorganizmlari ishtirokida mannitni fruktozagacha va sorbitni sorbozagacha oksidlanishi amalga oshirilgan edi. Keyinchalik bu jarayonni yanada jadalroq amalga oshirish ( A. suboxydans ) yo`lga qo`yildi. Polispirlarni ketozalargacha oksidlanish jarayoni ketogen fermentatsiya jarayoni deyiladi. Bu reaksiya: tarzida bo`lib o`tadi. Reaksiya mahsulotining sifati va unumdorligi dastlabki substratga va mikroorganizm-produsentning ferment tizimiga bog`liq bo`ladi. Karbonsuvlarning transformatsiyalanishini misollari. Sanoat miqyosida polispirtlarning ikki xil oksidlanishidan foydalaniladi: - glitserinni dioksiatsetonga aylanishi; - D-sorbitni L-sorbozaga a

glitserin, monokalsiyfosfat va 10 % li (hajm bo`yicha) achitqi suvi muhitida o`stirib, undan ko`p karra foydalanish uslubi ishlab chiqilgan. Jarayon 28 0 C da 36 soat davomida kechadi. Bu fermentatsiyalar uchun eritmada kislorodning mo`l bo`lishi, oziqa muhitida U guruhi vitaminlari, non achitqisi ekstrakti achitqi avtolizati, makkajo`xori ekstrakti va neytrallash uchun kalsiy karbonatning bo`lishi talab qilinadi. D-sorbozaning L-sorbozaga aylanishi quyidagi reaksiya asosida yuz beradi: D-sorbit sorboza Sanoat ishlab chiqarishida bu jarayonni amalga oshirishda chuqur o`stirish uslubidan foydalaniladi. Ac.suboxydans hujayralari suspenziyasini tarkibida sorbit, glyukoza, achitqi ekstrakti va kalsiy karbonat bo`lgan muhitda o`stiriladi. Tarkibida transformatsiyani amalga oshiruvchi produsent,

isbotlangan. Bundan tashqari bu immobilizatsiyalangan hujayralar ko`p karbonsuvlarni, masalan, sorbit kabi spirtlarni oksidlantirishi mumkin. D-sorbitni L-sorbozagacha oksidlanishi. Bu reaksiya L-askorbin kislotani hosil bo`lishini asosiy bosqichi hisoblanadi. Jarayon sanoat ishlab chiqarishi darajasidagi ahamiyatga ega va u quyidagicha bo`lib o`tadi: Askorbin kislotani sintezida dastlabki xomashyo mahsulot D-glyukoza hisoblanadi. Har xil mamlakatlarda D-glyukozadan foydalanib askorbin kislotani sintezlash L -sorboza va diatseton-2- keto- L -gulon kislota hosil qilish yo`li bilan amalga oshiriladi. Bu xil sintez quyidagi oraliq mahsulotlarni hosil bo`lishi orqali amalga oshiriladi: D-glyukoza--  D-sorbit--  D-sorboza--  diatseton-L-sorboza-  diatseton-2- keto-L-gulon kislota-  2-keto-

Gluconobacter suboxydans ) tomonidan amalga oshiriladi. Sorbitni sorbozagacha oksidlash qobiliyati sirkali achituvchi bakteriyalar: Ac.melanogenium , Ac.ketogonum , Ac.glukonicum , shuningdek boshqa mikroorganizmlar Bacterium orleanense, Bacterium xylinoides va boshqalarda bo`ladi. Keyingi bosqich oksidlanishga duch kelmaydigan gidroksil guruhlarini diatsetonli himoyasi ham kimyoviy bosqich hisoblanadi, chunki C-1dagi birlamchi spirt guruhini karboksil guruhga aylanishi (keyinchalik L- sorboza askorbin kislotaga o`tishi) yuz beradi. Ksilozani ksilitga qaytarilishi . Ksilitni kimyoviy yo`l bilan hosil qilish yuqori bosimda ksilozani gidrogenlash orqali amalga oshiriladi, bu ancha murakkab jarayon bo`lib, undan ksilitni mikrobiologik uslubda olish ancha ustun turadi. Ksilit-qimmatli mahsulot

5. Geterosiklik birikmalarni mikrobiologik transformatsiyasi Mikroorganizmlarning biokimyoviy faolligidan foydalanib, ba`zi geterosiklik birikmalar, xususan indol qatorli birikmalarni transformatsiyalash yo`li bilan ajratib olish mumkin. Indol qatorli birikmalar orasida triptofan, triptamin, serotonin, ularning analoglari, shuningdek triptofol va indolil-3-sirka kislotalar muhim ahamiyatga ega. Indol hosilalarini mikrobiologik transformatsiyalash. Bu xil transformatsiyalanish jarayonlari asosan gidroksillanishni o`z ichiga oladi. Masalan, indolil-3-sirka kislota (ISK) ni C.purpurea zamburug`i tomonidan oksidlanishi tufayli 5-oksiindolil-3-sirka kislota hosil bo`ladi: Indolilsirka kislota Asp.niger zamburug`i tomonidan xalqaning C-5 joyida gidroksillanadi. Lekin bu zamburug` tomonidan qator

Sxemadan ko`rinib turibdiki, triptaminning dastlabki almashinuvi dezaminlanish reaksiyasidan boshlanadi. Indolil -3-sirka aldegiddan ham qaytarilish (triptofol), ham oksidlanish (ISK) mahsulotlari hosil bo`ladi. Keyingi bosqichda ISK oksidlanib 5- oksiindolilsirka kislotaga aylanadi. Jarayon odatdagi oziqa muhitida, ancha qisqa vaqt oralig`ida, osongina amalga oshadi. Pirimidin hosilalarini mikrobiologik transformatsiyalash. Nikotin kislota va uning amidi (vitamin PP yoki B 5 vitamini) kimyoviy sitntez yo`li bilan olinadi, lekin tegishli substratlardan foydalanib mikrobiologik transformatsiya uslubi yo`li bilan ham ajratib olish uslubi ishlab chiqilgan:

Nocardia produsenti tomonidan 3-metilpiridinni oksidlanishi dastlab spirt (3- oksimetil piridin), so`ng aldegid va nihoyat kislota hosil bo`lish orqali yuz berishi aniqlandi: Bu jarayonlarni sanoat miqyosida amalga oshirish hali yo`lga qo`yilmagan bo`lsada, kelajakda kimyoviy transformatsiyani qisman bo`lsada mikrobiologik uslubda amalga oshirish imkoniyatlari yaratiladi.

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. Ег

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