НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет біотехнології і біотехніки

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики

Реферат

з дисципліни «Біотехнологічні процеси в промислових біотехнологіях – 2. Фармацевтична промисловість»

на тему

«Виробництво тетрациклінів»

Виконала:

студентка V курсу,

групи БЕ-41c, ФБТ

Підгузова О. В.

Перевірила:

Саблій Л.А.

Київ 2015

ВСТУП

Біотехнологія - інтегроване використання біохімії, мікробіології і біоінженерії для промислової реалізації потенційних можливостей мікроорганізмів, культур клітин, тканин або окремих їх часток. Основною метою біотехнології є отримання максимальної кількості цільових продуктів у межах генетично детермінуючих властивостей біологічного агента за рахунок оптимізації чинників навколишнього середовища.

Антибіотики є найчисленнішою групою лікарських засобів. Вони використовуються для запобігання і лікування запальних процесів, викликаних бактерійною мікрофлорою. Сфера антибіотиків - це швидко прогресуючі інфекції або бактерійне зараження життєво важливих органів, з якими імунна система не може справитися сама. В даний час ведуться активні роботи по дослідженню антибіотиків нового покоління, ефективних при лікуванні вірусних і ракових захворювань.

Антибіотики знаходять застосування в сільському господарстві, перш за все як лікувальні препарати в тваринництві, птахівництві, бджільництві і рослинництві, а окремі антибіотичні речовини - як стимулятори росту тварин.

Деякі з антибіотиків з успіхом застосовуються в харчовій і консервній промисловості як консерванти швидкопсувних продуктів (свіжої риби, м'яса, сиру, різних овочів).

Виробництво антибіотиків займає одне з провідних місць в сучасній медичній біотехнології і відноситься до галузей, сфера застосування яких постійно росте. Це пов'язано з тим, що антибіотики, будучи речовинами. які утворюються мікроорганізмами або отримуються з інших природних джерел, володіють антибактеріальною, антивірусною і протипухлинною дією. Вони втручаються в обмін білків, нуклеїнових кислот і в енергетичні процеси уражених організмів і клітин, вибірково впливаючи на певні молекулярні механізми.

Створення нової біотехнології виробництва антибіотиків спирається на досягнення молекулярної біології, молекулярної генетики і генної інженерії. В даний час розробляється перспективний напрям, заснований на припущенні про біосинтез антибіотиків або їх окремих ключових структур, наприклад -аміноадитинил-L-цистеінил-D-валіна, при біосинтезі α-L-трипептиду пеніцилінів і цефалоспорінів, полікетидному синтезі вуглецевого скелета тетрацикліну, аглікінів у макролідів і в інших випадках, в мультиферментних комплексах, що є вторинним продуктом полігенного оперону транскрипту, як це вже встановлено для антибіотиків, що мають пептидну будову, а також для ферментів, що каталізують реакції основних шляхів метаболізму.

У промислових умовах випускаються різні антибіотики. Біосинтез антибіотиків відбувається в клітинах, що пройшли стадію інтенсивного зростання (трофофазу), тобто в мікроорганізмах, що припинили зростання (ідіофазу). У зв'язку з цим антибіотики відносяться до метаболітів-ідіолітів. Вони в несприятливих умовах пригнічують зростання конкуруючих мікроорганізмів, забезпечуючи тим самим сприятливіші умови для виживання мікроба-продуцента того або іншого антибіотика.

Антибіотики тетрациклінового ряду мають близьку хімічну будову і займають провідне місце серед антибіотиків широкого спектру дії. Вони пригнічують розмноження грамнегативних, грампозитивних мікроорганізмів, кислототривких паличок, рикетсій і крупних вірусів. Завдяки такому широкому спектру антибіотичної дії, вони застосовуються для лікування пневмонії, бруцельозу, туляремії, кашлюку, скарлатини, дизентерії, висипного тифу і інших захворювань, наприклад шлунково-кишкових. Цінність тетрациклінових антибіотиків полягає в тому, що вони, володіючи високою біологічною активністю, мають відносно низьку токсичність.

Особливості тетрациклінів

У основі хімічної структури тетрациклінових антибіотиків лежить гідронафтацен – конденсована система з чотирьох частково гідрованих бензолових кілець. Розрізняються ці антибіотики лише характером замісника в положеннях 5 і 7, що видно з представленої нижче хімічної структури молекули тетрацикліну.

До тетрациклінових антибіотиків і споріднених до них з'єднань, що утворюються в процесі біосинтезу, відносять в даний час близько 34 з'єднань. До найбільш широко відомих тетрациклінових антибіотиків, окрім трьох, вказаних вище, відносяться 6-деметілтетрациклін (у положенні 6 відсутня метильна група), 7-хлор-6-деметилхлортетрациклін, 7-бромтетрациклін, а також метациклін і доксициклін, отримані в результаті хімічної модифікації молекули окситетрацикліну.

Дослідження антибіотиків тетрациклінового ряду почалося в 1948 р. Першим був відкритий 7-хлортетрациклін - Ауреоміцин, продуцентом якого з'явився грунтовий актиноміцет - Act. aureofaciens, забарвлений в золотисті тони, звідки і відбулася назва цього антибіотика. У 1952 р. був отриманий аналог ауреоміцину в нашій країні (Всесоюзний НДІ антибіотиків), який був названий біоміцином. Потім послідувало відкриття інших антибіотиків цього ряду, які вказані вище.

Враховуючи труднощі синтетичного отримання тетрацикліну, до цих пір в промисловості їх отримують шляхом біосинтезу. Тетрацикліни близькі між собою по хімічній структурі, тому властивості їх також повторюють багато в чому один одного.

Всі антибіотики тетрациклінового ряду мають амфотерний характер. Основні властивості їх обумовлені диметиламіногрупою. Кислі властивості тетрациклін проявляє за рахунок фенольного гидроксилу в кільці D і головним чином за рахунок енольних груп (положення 12 і 3). При цьому найбільш сильні кислотні властивості проявляє енольна група в положенні 3. Будучи амфотерною речовиною, тетрациклін розчиняється в лугах і кислотах з утворенням солей.

Солі тетрацикліну у водних розчинах гідролізуються - при стоянні концентрованих розчинів випадає осад основи. Надлишок кислоти попереджає гідроліз і випадання осаду основи. Наявність в молекулі тетрацикліну двох систем зв'язаних подвійних зв'язків, що включають кетонні і енольні групи (обкреслені пунктиром), обумовлює забарвленість цих з'єднань і характерне поглинання в УФ-світлі.

Всі тетрацикліни мають схожі між собою спектри.

Характерною властивістю тетрациклінів є розкладання їх лугом з утворенням ізотетрациклінів, що супроводиться посиленням фарбування в порівнянні з самим антибіотиком. Окрім загальних реакцій, властивих всьому тетрацикліну (реакція з розчином хлориду заліза (III), розкладання лугами, утворення азобарвника), відрізнити їх один від одного можна по різному фарбуванню при дії концентрованої сірчаної кислоти. При цьому утворюються ангідротетрацикліни, забарвлені для кожного тетрацикліну в певний колір, наприклад, у разі окситетрацикліну утворюється пурпурно-червоне забарвлення, а у разі тетрацикліну - фіолетове.

Характерною особливістю всього тетрацикліну є здатність їх флюоресцувати в УФ-світлі, що використовується для підтвердження їх достовірності.

Тетрациклін відноситься до групи антибіотиків, отримуваних із стрептоміцетів, який випускається як на Україні, так і за кордоном. Ці антибіотики володіють широким спектром антимікробної дії. Механізм дії: порушують синтез білка. Тетрацикліни, які синтезуються мікроорганізмами на середовищі, що містить кукурудзяну муку, кукурудзяний екстракт, а також інші живильні речовини, що обумовлюють біосинтез антибіотика, широко поширені в природі.