Лекции 3,4 Производство антибиотиков Форма проведения: Проблемная с элементами «мозговой атаки»
Двухфазовый характер развития продуцентов
жүктеу/скачать 4,19 Mb.
|
файл 4 - текст Лекции
- Бұл бет үшін навигация:
- Пути повышения биосинтеза антибиотиков.
| 5 Двухфазовый характер развития продуцентов. Процесс развития микроорганизмов – продуцентов антибиотических веществ, имеет, как правило, двухфазный характер (рис 1).
Первая фаза развития (тропофаза, или фаза сбалансированного роста) характеризуется тем, что в культуре продуцента антибиотика происходит быстрое накопление биомассы, сопровождаемое интенсивным потреблением основных компонентов субстрата, некоторым снижением рН среды. Биосинтез антибиотика в этот период не происходит или осуществляется в незначительном количестве. Вторая фаза. (Идиофаза – фаза несбалансированного роста) характеризуется снижением общего количества биомассы. Происходит развитие организма и образование новых клеток, но в культуре начинают преобладать автолитические процессы, что и приводит к снижению общего числа биомассы. Среда обогащается продуктами обмена и продуктами автолизата клеток, несколько возрастает значение рН, происходит бурный процесс биосинтеза антибиотика. В этот период происходит депрессия ферментов, участвующих в биосинтезе антибиотика. Принцип двухфазности развития большинства микроорганизмов – продуцентов антибиотических веществ характерен лишь для нормально развивающихся культур, т.е. для организмов, которые развиваются в периодической культуре при использовании посевного материала в виде вегетативных клеток в возрасте не старше 24 ч. или в виде спор. Рисунок 1 – Процесс развития Streptomyces fradiae 3535 в синтетической среде и образования неомицина (по Ваксману, 1953): 1 – глюкоза, 2 – мицелий, 3 – значение рН, 4 – неомицин Пути повышения биосинтеза антибиотиков. Известно, что микроорганизмы, выделенные из природных источников, обладают весьма низкой антибиотической активностью. Например, продуцент стрептомицина, выделенный из хорошо унавоженной почвы, образует не более 100 мкг/мл антибиотика. Разумеется, современная антибиотическая промышленность не могла бы работать с такими низкоактивными продуцентами. В этой связи перед учеными была поставлена задача получить высокопродуктивные штаммы. В настоящее время в промышленности используются такие штаммы, которые образуют антибиотики на 2-3 порядка выше по сравнению с исходными, «дикими», продуцентами. Основные способы, позволяющие значительно повысить биосинтетическую активность продуцентов антибиотиков: получение из исходных штаммов новых генотипов микроорганизмов, обладающих повышенной активностью в отношении синтеза антибиотика; подбор наиболее благоприятных для максимального образования антибиотиков условий культивирования отобранных мутантов. Существует два процесса, способные вызывать новые генотипы микроорганизмов: мутационный процесс и процесс рекомбинации. Мутация в сочетании с селекцией используется в качестве основного приема в улучшении штаммов микроорганизмов – продуцентов антибиотиков. Мутации получают в результате обработки исходного штамма сильнодействующими мутагенными факторами. Режим обработки подбирают такой, при котором большинство клеток или спор погибают. У выживших клеток могут возникнуть глубокие физиологические изменения, появиться новые генотипы. Наряду с вариантами, вообще потерявшими способность к биосинтезу антибиотика, появляются формы с повышенной способностью антибиотикообразования. Методами селекции выделяют наиболее активные варианты, которые вновь могут быть подвергнуты обработке мутагенными факторами. Такие операции повторяют несколько раз. В результате ступенчатого отбора удается получить мутанты, обладающие в несколько раз более высокой антибиотической активностью по сравнению с исходным штаммом. Применение метода генетической рекомбинации также дает возможность получать штаммы организмов, обладающие повышенным синтезом антибиотических веществ. Существенное значение в увеличении выхода антибиотиков имеет подбор соответствующих условий культивирования выделенных мутантов. Под условиями культивирования понимают комплекс факторов окружающей среды, влияющих на развитие микроорганизма и определяющих его биосинтетическую активность. При разработке среды для культивирования необходимо уделять большое внимание формам источников азота, углерода, фосфора и др. компонентов питания, их концентрации и соотношению в среде, наличию в субстрате соответствующих предшественников биосинтеза молекулы антибиотика, необходимых витаминов, микроэлементов и других веществ. жүктеу/скачать 4,19 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|