Занятие 11.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ:Получение витаминов и коферментов биотехнологическими методами.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:Изучение основ микробиологического синтеза витаминов и коферментов.

Вопросы, выносимые на семинар:

1. Введите понятие «витамины» и приведите характеристику их свойств. Укажите значение витаминов для жизнедеятельности живых организмов.

2. Введите понятие «коферменты». Укажите биологическую роль коферментов.

3. Охарактеризуйте химическую природу и значение витамина В₂ для жизнедеятельности живых организмов. Поясните элементы схемы биосинтеза витамина В₂.

4. Охарактеризуйте химическую природу витамина В₁₂ и укажите его биологическую роль. Охарактеризуйте особенности биотехнологического производства кормового витамина В₁₂. Рассмотрите стадии биотехнологического производства высокоочищенного препарата витамина В_12.

5. Приведите характеристику витамина С: понятие, свойства и значение для жизнедеятельности организмов. Поясните возможности биосинтеза аскорбиновой кислоты.

6. Приведите характеристику витаминов группы Д. Укажите оптимальные условия культивирования эргостерина. Опишите технологию получения витамина D₂ с применением методов биотехнологии.

7. Рассмотрите особенности биотехнологического получения витамина Н (биотина).

8. Охарактеризуйте возможности клеточной инженерии в области получения витаминов.

Задание 1: Изучить учебный материал.

Учебный материал.

1. Характеристика витаминов и коферментов.

Витамины (от лат. vita – жизнь + амины) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов. Витамин являются незаменимыми пищевыми веществами, т.к. за исключением никотиновой кислоты они не синтезируются организмом человека и поступают главным образом в составе продуктов питания. Некоторые витамины могут производиться нормальной микрофлорой кишечника. В отличие от других жизненно важных пищевых веществ витамины не обладают пластическими свойствами и не используются организмом в качестве источника энергии. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме.

Коферменты (син. коэнзимы) – органические соединения небелковой природы необходимые для осуществления каталитического действия многих ферментов, соединяясь с белковой частью молекулы фермента – апоферментом, кофермент образует каталитически активный комплекс – холофермент. Прочно связанные с белками коферменты называются простетическими группами. Коферменты могут участвовать в активировании молекул субстрата, образуя с ними реакционно-способные соединения, которые затем подвергаются ферментативному превращению. Некоторые метаболиты, выступающие в ферментативных реакциях как обычные субстраты, в определенных условиях могут играть роль коферментов. Многие коферменты являются производными витаминов и, поэтому нарушение обмена веществ при витаминной недостаточности опосредовано через понижение активности определенных ферментов.

Коферменты, как правило, термостабильны, разнообразны по химическому строению и механизму действия.

Традиционные способы получения витаминов основаны либо на переработке больших количеств ценного сырья, либо (в редком случае) на химическом синтезе, следовательно, витаминная промышленность нуждается в более эффективных технологиях, и такие технологии успешно создаются.

С помощью лишь генетических манипуляций (воздействием на регуляцию метаболизма) были получены штаммы микроорганизмов, которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов, чем необходимо для их роста. Это штаммы Ashbya gossypii – продуцент рибофлавина, штаммы Pseudomonas denitrifikans и Propionibacterium freudonreichii, производящие витамин В₁₂ и др. В России на базе бактерий рода Bacillus subtilis сконструирован эффективный продуцент витамина В_2.

Микробиологические технологии позволили решить и задачу производства аскорбиновой кислоты (витамин С). В Японии разработан эффективный ферментативный способ получения стабильного производного витамина С – аскорбил-2-фосфата, который используют в качестве антиоксиданта.

Помимо широкого применения в медицине в качестве профилактических и лечебных средств, получаемые микробиологическим путем витамины В₂ и В₁₂ добавляют в пищу животным для сбалансирования кормов.