Микробиологический синтез нуклеотидов, Рефераты из Промышленная химия и биотехнология. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва (МГУ имени Н.П. Огарёва)
tatyana-22
tatyana-2218 мая 2017 г.

Микробиологический синтез нуклеотидов, Рефераты из Промышленная химия и биотехнология. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва (МГУ имени Н.П. Огарёва)

DOCX (25 KB)
10 страница
104Количество просмотров
Описание
Получение аденозиндифосфата и аденозинтрифосфата Синтез никотинамиддинуклеотида Синтез инозиновой кислоты ...
20 баллов
Количество баллов, необходимое для скачивания
этого документа
Скачать документ
Предварительный просмотр3 страница / 10

Это только предварительный просмотр

3 страница на 10 страницах

Скачать документ

Это только предварительный просмотр

3 страница на 10 страницах

Скачать документ

Это только предварительный просмотр

3 страница на 10 страницах

Скачать документ

Это только предварительный просмотр

3 страница на 10 страницах

Скачать документ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Мордовский государственный университет имени

Н.П. Огарева»

Факультет биотехнологии и биологии

Реферат

на тему:

Микробиологический синтез нуклеотидов

Выполнил:

студент 3 курса

очного отделения

Голикова Т.Д.

Проверил:

к.б.н.

Пестов Н.А.

Саранск 2016

Содержание:

Введение

1

Получение аденозиндифосфата и аденозинтрифосфата

Синтез никотинамиддинуклеотида

Синтез инозиновой кислоты

Синтез гуанозинполифосфатов

Список использованных источников

2

Введение

Микробиологический синтез нуклеотидов и их производных имеет пока

довольно ограниченные масштабы. Сферы применения этих соединений

также пока невелики, за исключением нуклеотидов, используемых как

вкусовые пищевые добавки, в особенности при производстве искусственной

пищи. Нуклеотиды и их производные могут иметь применение и как

лечебные препараты. Широко используются они в лабораторной

биохимической практике. Характерная особенность большинства способов

получения нуклеотидов - необходимость внесения метаболического

предшественника в среду для культивирования микроорганизмов или в

реакционную смесь.

3

Получение аденозинтрифосфата (АДФ) и аденозинтрифосфата

(АТФ)

Получение основано на осуществлении культурой микроорганизма

реакции фосфорилирования аденина или адениловой кислоты (5'-АМФ).

В случае использования Brevibacterium ammoniagenes АТСС 6872 эту

бактерию выращивают на среде, содержащей высокую концентрацию

глюкозы, мочевину, дрожжевой экстракт, соли фосфора, магния, кальция и

биотин. По ходу культивирования в среду вносят аденозан, который

подвергается ферментативному фосфорилированию с образованием

адениловой кислоты, АДФ и АТФ. При аналогичных условиях

культивирования, но при внесении гуанозина можно получить гуаниловую

кислоту, ГДФ и ГТФ. Фосфорилирующим агентом выступает АТФ. Накопить

АТФ в сфере реакции без передачи на акцепторную молекулу внесенного из

вне аденозина не удается.

Другим источником ферментных систем, осуществляющих

фосфорилирование 5'-АМФ могут служить пекарские дрожжи Saccharomyces

cerevisiae, взятые в виде гомогената или ацетонового порошка. Реакционная

смесь содержит 5'-АМФ, глюкозу, фосфатный буфер (рН 7,0) и дрожжи.

Вслед за истощением глюкозы при минимальном количестве неорганического

фосфата отмечается максимум накопления АТФ. После достижения

максимума АТФ наблюдается его распад до АДФ и АМФ при одновременном

повышении уровня неорганического фосфата. На выход продукта

существенное влияние оказывает концентрация фосфата, присутствующего в

виде фосфатного буфера. Отклонение от оптимальной величины может

привести к ряду нежелательных реакций: вызвать образование инозиновой

кислоты, инозина и гипоксантина. Вероятно, вносимый извне аденозин

необходим для осуществления «затравочной» реакции. В равной мере это

относится и к 5'-АМФ. Отсюда очевидна необходимость иметь в сфере

реакции высокую концентрацию глюкозы, и сбалансированное количество

фосфата.

4

По несколько иному пути происходит синтез АТФ при введении в среду

аденина вместо аденозина. В этом случае ключевой реакцией является N-

рибозидация аденина. Процесс обычно проводят как типичную аэробную

ферментацию с добавлением предшественника. Продуцентами служат

Brevibacterium ammoniagenes или Corynebacterium sp. В этих случаях также

необходима среда с высокой концентрацией глюкозы. На первом этапе

синтеза происходит образование АМФ из внесенного в конце

экспоненциальной фазы роста культуры аденина и синтезированного клеткой

фосфорибозилпирофосфата (ФРФФ). Реакцию осуществляет

аденинфосфорибозилтрансфераза: ФРФФ + аденин = АМФ + ФФн.

Дальнейший процесс происходит так же, как при наличии АМФ. ФРФФ

в клетках образуется в результате реакции, происходящей между рибозо-5-

фосфатом (Р-5-Ф) и АТФ при посредстве АТФ: D-рибоза-5-

фосфатпирофосфаттрансферазы. АТФ и Р-5-Ф образуются в результате

катаболизма глюкозы. Р-5-Ф в ходе функционирования ГМФ-пути, а АТФ -

как продукт гликолиза.

5

Синтез никотинамиддинуклеотида

Микробиологический синтез никотинамиддинуклеотида(НАД)

происходит путем культивирования Brevibacterium ammoniagenes АТСС 6872

с предшественником. Выращивание продуцента проводится на средах,

содержащих глюкозу, мочевину, дрожжевой экстракт, фосфаты, соли магния,

кальция и биотин. Предшественниками НАД в среде могут быть никотиновая

кислота и никотинамид. В условиях опыта предшественники обычно вводят

на вторые сутки роста культуры. К пятым суткам в среде накапливается НАД,

и культура вступает в фазу стационарного роста. Помимо НАД, в среде

содержится промежуточный продукт его синтеза - мононуклеотид

никотиновой кислоты. Никотиновая кислота включается непосредственно в

синтез, и, если в среду вводят ее амид, происходит ферментативное

дезаминирование с образованием кислоты. Для получения НАДФ

предложена также система, использующая в качестве ферментного препарата

экстракт из клеток Proteus mirabilis IFO 3849, а компонентами служат НАД, п-

нитрофенилфосфат,никотинамид, сульфат цинка, ацетатный буфер (рН 4,0).

Однако в данном случае, помимо НАДФ, происходит синтезНАД-дифосфата

и некоторых НАД-аналогов.

6

Синтез инозиновой кислоты

Инозиновая кислота- метаболический предшественник важнейших

пуриновых нуклеотидов - адениловой и гуаниловой кислот. Поэтому

накопление инозиновой кислоты может происходить, если продуцент имеет

блок в ферментных системах, осуществляющих дальнейшие ее превращения.

Очевидно, что не следует лишать структуру столь необходимых и

важных метаболитов (адениловой и гуаниловой кислот). Введение их в среду

для восполнения дефицита возможно, но довольно дорого. Поэтому

предпочитают вводить в сферу реакции нуклеозид - инозин. Для

получения 5'-инозиновой кислоты (5'-ИМФ) необходимо иметь источник

фермента, фосфорилирующего инозин в 5'-положении рибозного остатка.

Источниками фосфорилирующего фермента -

нуклеозиддифосфаттрансферазы - могут служить многие микроорганизмы,

относящиеся к родам Flavobacterium, Serratia, Staphylococcus, Pseudomonas.

Донорами фосфора в этой реакции могут быть нуклеотиды, а также

неприродные соединения - n- нитрофенилфосфат (n-НФФ), бензилфосфат,

фенилфосфат.

В СССР в качестве источника фосфорилирующего фермента предложен

штамм Pseudomonas. Культуру предварительно выращивали на среде,

содержащей глюкозу, пептон, дрожжевой экстракт. В качестве ферментного

препарата, осуществляющего реакцию, использовали живые клетки,

высушенные под вакуумом или ацетоном, а также замороженные клетки,

поскольку локализация фермента внутриклеточная. Из названных выше

доноров фосфата лучшим считается п-нитрофенилфосфат. Реакция происходит в ацетатном буфере, при рН 4,0, в присутствии ионов меди и

цинка, заметно усиливающих выход продукта.

Наиболее важными факторами, определяющими активность реакции

фосфорилирования инозина, являются концентрации донора (фосфора),

акцептора (инозина) и количества клеток. При оптимальных соотношениях п-

7

НФФ и инозина клетки Ps. trifolii могут фосфорилировать до 90% инозина в

реакционной смеси. Выход инозиновой кислоты можно увеличить, если к

реакционной смеси добавить поверхностно-активные вещества, в частности

различные твины. Концентрации добавок подбирают опытным путем.

Как и во всех других случаях использования в качестве ферментных

препаратов клеток микроорганизмов, возникает необходимость оценить

активность и условия ее проявления у ферментов, разрушающих целевой

продукт синтеза. Наиболее нежелательно для синтеза инозиновой кислоты

наличие активных фосфомоноэстеразы и 5'-нуклеотидазы. Если невозможно

подавить их активность ингибиторами, то следует выбирать условия, при

которых она будет минимальной. В первую очередь к условиям, наиболее

легко регулируемым, относятся температура и рН среды. Инозиновую

кислоту выделяют в виде бариевой соли и путем ионообменной

хроматографии.

8

Синтез гуанозинполифосфатов

Преимущественно это тетра- или пентафосфаты. Они выполняют

функции регуляторов в многочисленных биохимических реакциях, поэтому

на их получение обращено внимание многих специалистов.

Накопление гуанозинполифосфатов обнаружено в культуре

Brevibacterium ammoniagenes KV 13510 в присутствии в реакционной

смеси гуанозин-5'-монофосфата (Г-5'-Ф) или ксантозин-5'-монофосфата

(Кс-5'-Ф). Штамм представляет собой мутант, требующий для выращивания

присутствия в среде дорогостоящих для промышленного производства

компонентов: дрожжевой экстракт, биотин, тиамин, пантотеновую кислоту и

др.

Ксантозин-5'-монофосфат- метаболический предшественник гуаниловой

кислоты, образующейся после амидирования пуринового основания

глутаминов в присутствии АТФ.

Собственно, процесс ферментативного превращения метаболических

предшественников (Г-5'-Ф или Кс-5'-Ф) в нуклеозидполифосфат происходит

в среде, содержащей глюкозу, а также высокий уровень фосфатов и магния.

Помимо полифосфатов в среде накапливается 5'-ГМФ, 5'-ГДФ, 5'-ГТФ, однако

гуанозинполифосфаты образуются в более узком интервале рН и при ином

температурном оптимуме.

Фермент АТФ-нуклеотид-пирофосфаттрансфераза, осуществляющий

перенос пирофосфатных остатков из АТФ на акцепторные молекулы,

выделен из Streptomyces adephospholyticus А-4668. Продуктами реакции

могут быть нуклеозид-3'-дифосфат-5'-моно (ди-и три-) фосфаты, такие, как

pppGpp, ppGpp, pGpp, а также производные аденина и инозина — рррАрр,

ррАрр, pppIpp.

9

Список использованных источников:

1. Лысак В.В. Микробиология: Учебное пособие для студентов

биологических специальностей. – Мн.: БГМУ, 2005. – 261 с..

2. Промышленная микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. – М.:

Высш.шк., 1989. – 688 с.

3. Шлегель Г.Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. –567 с.

4. Современная микробиология. Прокариоты / Под ред. Й. Ленгелера, Г.

Древса, Г. Шлегеля. – М.: Мир, 2005. – в 2-хтомах.

10

комментарии (0)

Здесь пока нет комментариев

Ваш комментарий может быть первым

Это только предварительный просмотр

3 страница на 10 страницах

Скачать документ