Mikrobial transformatsiyalar mikroorganizmlarning fermentlari tomonidan organik birikmalarning to'liq aylanmasligi, bu transformatsiyalar mahsulotlarining atrofida to'planishi

Mikrobial transformatsiyalar - mikroorganizmlarning fermentlari tomonidan organik birikmalarning to'liq aylanmasligi, bu transformatsiyalar mahsulotlarining atrofida to'planishi.

Mikrobial transformatsiyalar bitta yoki bir nechta fermentlar tomonidan amalga oshiriladi va shuning uchun substrat tarkibida sezilarli o'zgarishlarga olib kelmaydi. Mikrobial transformatsiyalar ushbu mikrorganizmlar tomonidan qo'llanilmaydigan birikmalar hosil bo'lishida va turli xil organik birikmalarni o'simliklar substratlari sifatida ishlatish jarayonida oraliq mahsulotlarni vaqtincha to'plashda namoyon bo'ladi.

Birinchi turdagi jarayonning misoli, p-ksilenning p-toluik kislotaga oksidlanishidir va bu moddada to'planadi va glyukoza va p-ksilen bilan sintetik muhitda yetishtirilganda Nocardia jinsining ba'zi turlari tomonidan metabollashtirilmaydi:

Ikkinchi usulning misoli - glyukozali muhitda o'sishda Pseudomonas jinsining shaxsiy turlarini glyukon kislotasining vaqtinchalik to'planishi:

Mikrobial transformatsiyalar tabiatda keng tarqalgan mikroorganizmlarning tabiiy xislatidir. Ushbu xususiyat inson tomonidan qimmatli mahsulotlarni olish uchun amaliy faoliyatda qo'llaniladi. Shunday qilib, mikroblar organik kimyoda kimyoviy rol o'ynashi mumkin. Shuning uchun mikrobial transformatsiyalar, bu maqsadda foydalanilganda, enzimatik, mikrobial yoki mikrobiologik kimyo deb ataladi. Darhaqiqat, mikrobial transformatsiyalarning maqsadlari va yondashuvlari organik kimyo maqsadlari va usullariga yaqin.

Mikrobiyal kimyolarda faqat mikroorganizmlar tomonidan o'tkaziladigan konversiya jarayoni yoki standart ishlab chiqarish sharoitida foydalanilmaydi, balki mikroorganizmlarning metabolizmiga turli biokimyoviy, genetik, mikrobiologik va texnologik usullar qo'llaniladi, bu mikroorganizmlardan foydalangan holda organik birikmalarning to'liq bo'lmagan transformatsiyasini hosil qilishga imkon beradi. Oddiy sharoitlarda, bu konvertatsiya qilish qobiliyati ifoda etilmaydi.

Enzimatik usullarning kimyoviy usullar bilan solishtiradigan afzalliklari quyidagicha:

1) fermentlar ta'sirining o'ziga xosligi soddalashtirilgan texnologik sxemalardan foydalangan holda turli birikmalar molekulalarini juda yaxshi o'zgartirilishiga imkon beradi, shunga o'xshash kimyoviy transformatsiyalar odatda vaqt sarflaydigan ko'p bosqichli sintezlarni talab qiladi yoki umuman mumkin emas:

2) fermentlar ta'siri uchun "yumshoq" sharoitlar, chunki odatda suvli, agressiv bo'lmagan muhitda va 100 ° C dan yuqori bo'lmagan haroratda ishlaydi;

3) biosferaga zararli chiqindilar va oz miqdorda chiqindilar.

Oxirgi ikki xususiyat, mikrobiologik usullarini kimyoviy jihatlardan farqli ravishda, "texnologiya" sharoitida va biosferaga ta'sirini "yumshoq texnologiya" deb ataydi.

Hozirgi darajadagi mikrobiologik usullarning kimyoviy usullarga nisbatan kamchiliklari quyidagilar. Ko'pgina holatlarda fermentlar suv muhitida ishlaydi va ko'pincha substratlar suvda umuman eriydi. Shu sababli, jarayonlar past konsentratsion echimlardan foydalanishi kerak, bu esa apparatning birlik miqdori bo'yicha maqsadli mahsulotning past rentabelligiga olib keladi.

Shu munosabat bilan, mikroorganizmlarni etishtirish bilan bog'liq boshqa qiyinchiliklar bilan bir qatorda (aseptik sharoitlarga, ko'p miqdorda mikrobial massa yoki madaniy vositalarni qayta ishlashga, massa o'tkazish va biotransformatsiyalanishning ozuqa moddalari va ularning metabolik mahsulotlari bilan maqsadli mahsulotining ifloslanishi) mikrobiologik transformatsiyalar usullari asosida yuqori energiya sarfi talab etiladi.

Shuning uchun hozirgi bosqichda mikrobial kimyo uslublari, birinchi navbatda, uglevodlar, sterollar va steroidlar, antibiotiklar, alkaloidlar, prostaglandinlar, ayrim aminokislotalar, nukleotidlar va boshqalar kabi juda murakkab molekulalarni juda yaxshi restrukturizatsiya qilish kerak bo'lsa, o'rtacha miqdordagi ishlab chiqarish - yiliga yuz yoki ming tonnadan ko'p bo'lmagan.

I. Buzuq (odatdagi) hujayralarning enzimatik xususiyatlaridan foydalanish:

 

1) davriy sharoitlarda o'sib borayotgan madaniyatni o'zgartirish;

2) rivojlanishning muayyan bosqichlarida joylashgan mikroblar madaniyatining ferment faolligini qo'llash;
 a) naslga o'tmagan o'simlik hujayralarining to'xtatib turishi orqali qayta ishlash;
 b) sport turlari bo'yicha konvertatsiya qilish;
 c) uzluksiz jarayon;
3) cometabolism.

II. Hujayra metabolik jarayonlarining tarqalishiga asoslangan usullar:

1) turli xil zararlangan va parchalanadigan hujayralardan foydalanish;

2) metabolik yo'llarning muayyan qismlarini inhibe qilish;

3) ayrim fermentlarni blokirovka qilingan sintezi bilan mutantlardan foydalanish;

Iii. Organik birikmalarni qayta ishlash qobiliyatiga ega shtammlarni qurish.

Iv. Ferment preparatlarini, immobilizatsiyalangan fermentlarni va hujayralarni qo'llash.

V. Siyosiy o'zgartishlar.

Mikroorganizm hujayralarining eng murakkab biotransformatsiya jarayonlariga qobiliyati sanoat ahamiyatiga ega bo'lgan muhim Ukollarni tayyorlashda to'liq amalga oshirildi. Mikroorganizmlarning barcha hujayralariga xos bo'lgan biologik katalizatorlar mutlaq substratning o'ziga xosligi va stereospesifikasiyasidan foydalanish bizga steroidlarning strukturaviy qayta qurish uchun ko'plab kimyoviy reaktsiyalarni amalga oshirish uchun sharoitlarni yaratishga imkon berdi. Natijada yaxshi farmakologik xususiyatlarga ega yangi aralashmalar qo'lga kiritildi.

Rivojlangan mikrobial transformatsiyalarning ahamiyati kortikosteron va uning hosilalarining gidroksillanishining ko'plab qimmatbaho mahsulotlarning sanoat ishlab chiqarishiga asoslanganligi: yallig'lanishga qarshi va antitümörlü dorilar, transvilizatörler, anestezikler, jinsiy gormonlar va hokazo.

Mikrobiologik transformatsiyalarning odatiy namunasi sifatida, mikroorganizmni prednizolonga Mycobacterium globiforme madaniyati bilan konvertatsiya qilishni batafsil ko'rib chiqaylik, bu esa steroid molekulalarini (mikroorganizmlar sanoatda steroid gormonlar ishlab chiqarishda qo'llaniladi) redokslik transformatsiyalar bilan tavsiflanadi: