О КОМПАНИИ
ООО "ВиАТорг"
г. Белгород
ПРОДУКЦИЯ
Cосуды Дьюара криобиологические
КОНТАКТЫ
Связь с нами

ПРОДУКЦИЯ
Cосуды криобиологические (Сосуды Дьюара)



КОНТАКТЫ
ООО "ВиАТорг", г. Белгород
Компания "ВиАТорг" официальный представитель Харьковского завода транспортного оборудования в России поставляет криобиологические сосуды (Сосуды Дьюара) по России и странам СНГ.
У нас Вы можете купить Сосуды Дьюара недорого

E-mail:viatorg@yandex.ru

СТАТЬИ
Биотехнологии, принципы и применение


Партнеры
Объявления


Популярное
Интересные факты криобиологии
Производство алкогольных напитков
Получение напитков путем спиртового брожения — одно из древнейших бродильных производств. Первыми из таких напит­ков были, видимо, вино и пиво. До появления работ Пастера в конце XIX в. о сути п ...

Транспозоны
Транспозоны и вставочные последовательности — это сходные-элементы в хромосомных ДНК бактерий, ДНК бактериофагов, и плазмид. В опытах с. бактериями транслозоны используются» для получения мутант ...

Биотопливные элементы
После того как в конце XIX в. были созданы топливные эле­менты, появилась возможность эффективно осуществлять пре~ вращение химической энергии в электрическую. Дело в том, что на эти элементы не распр ...

Участие микробных сообществ в биодеградации ксенобиотиков
Можно выделить стабильные сообщества, в которых взаимо­действия между отдельными его членами дает им ряд преиму­ществ, в результате чего такая ассоциация становится более эффективной, чем отдельно взя ...

Модифицированные клетки и образуемые ими вещества
Моноклональные антитела Еще до разработки технологии гибридом, позволившей полу­чать гомогенные антитела, большое влияние на развитие кли­нической медицины оказали «обычные» антитела. Отметим, что нар ...

Реакции прямого окисления и оксигенации
Для преобразования сложных молекул в ходе органического синтеза используются оксидоредуктазы со строгой структурной, сайт- и стереоспецифичностью. В случае более широкой суб­стратной специфичности эти ...

Недостатки метода бактериального выщелачивания
В предыдущих разделах в общих чертах говорилось о практи­ческом использовании бактериального выщелачивания в настоя­щее время и в перспективе. Однако немедленное практическое применение бактериального ...

Развитие современной химической биотехнологии
Вопрос об использовании удивительной способности биологических си­стем к узнаванию и выполнению каталитических функций. Быть может, наиболее эффективное применение такие системы могут найти в современ ...

Отходы, целлюлозно-бумажной промышленности
Волокнистый материал, применяющийся при производстве бу­маги и других продуктов, получают как из древесных, так и: из травянистых растений после химического расщепления лиг­нина. Однако этот процесс с ...

Эффективность фотосинтеза
Эффективность фотосинтеза с точки зрения производства био­массы можно оценить через долю общей солнечной радиации, попадающей на определенную площадь за определенное время, которая запасается в органи ...

Везикулярно-арбускулярная микориза
Корни растений в природных условиях никогда не бывают сте­рильными. На их поверхности всегда присутствует типичная для данного местообитания микрофлора, причем нередко корни бывают заражены почвенными ...

Поглощение некоторых металлов дрожжами и бактериями
Микроорганизмы способны концентрировать металлы одним из следующих способов: 1) внеклеточное накопление участву­ющих или не участвующих в метаболизме металлов путем свя­зывания или осаждения их на ...

ДЬЮАР (Dewar), Джеймс
20 сентября 1842 г. – 27 марта 1923 г. Джеймс Дьюар – шотландский физик и химик. Родился в г. Кинкардин-он-Форт, Шотландия. В 1861 г. окончил Эдинбургский университет. С 1867 г. стажиро ...

Биологический контроль
Уже в самом начале развития микробиологии стало известна, что одни микроорганизмы могут подавлять рост других. Наи­более важным результатом интенсивных исследований в этой области было, наверное, откр ...

Биологический катализ в неводных средах
Известно, что биологический катализ осуществляется в природе в водной среде, но сфера применения ферментов в биотехнологии не может ограничиваться только этими условиями. Нередко нужно подвергнуть изм ...

ЛИТЕРАТУРА
Arima К.. (1977). Recent developments and future directions of fermentations In Japan, Devs ind. Microbiol., 18, 78 — 117. Aunstrup K.. (1979). Production of extracellular enzymes. In: Applied B ...

Интерферон, Гормон роста, Вакцины
ИнтерферонИнтерфероны — это группа белков, открытых в ходе изучения веществ, вырабатываемых клетками, зараженными вирусами. Они индуцируют как локальные, так и системные противови­русные реакции ...

Полисахариды
Полисахариды служат источником энергии и структурными компонентами клеточных стенок и внеклеточных капсул. Мно­гие из этих полимеров, имеющие коммерческую ценность как промышленные клеи, были получены ...

Хлорпроизводные углеводородов
С-1- и С-2-хлорпроизводные углеводородов широко использу­ются в качестве растворителей и представляют собой важный фактор загрязнения окружающей среды. Тем не менее о мик­робной деградации этих соедин ...

Мутагенез и отбор
В прошлом для увеличения продуктивности штаммов обычно использовали мутагенез и отбор: именно таким путем удалось повысить выход антибиотиков, синтезируемых грибами и акти-номицетами. Рис. 7.1 иллюстр ...


Другие органические кислоты
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них — глюконовая кислота и ее производные, яблочная, виннокаменная, салициловая, янтарная, пировиноградная и кое-вая кислоты. Хотя некоторые из них и поступают на рынок, в нынешних условиях в большинстве случаев такое производст­во экономически невыгодно.

Виннокаменная кислота
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Виннокаменная кислота является обычным побочным про­дуктом виноделия. Однако ее можно получать и путем микроб-уной трансформации 5-оксоглюконовой кислоты. Штаммы, способные превращать глюкозу в 5-оксоглюконат через глюконат, могут путем дальнейшей ферментации образовывать тартрат. Для этой цели обычно используют мутанты Acetobacter и Glu-conobacter. Виннокаменную кислоту можно вырабатывать так­же из транс- или гис-эпоксиянтарной кислоты. Соли ее (тартраты) находят широкое применение в пищевой промышленности, но методы биотехнологии в ее производстве обычно не исполь­зуются.

Производство аминокислот при помощи бактерий и их мутантов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются-L-a-амино- (или имино-) кислотами. Они находят применение-как пищевые добавки, приправы, усилители вкуса, как сырье в парфюмерной и фармацевтической промышленности и при про­изводстве других веществ. Их можно получать как из природ­ных продуктов (главным образом при гидролизе белков рас­тений), так и путем химического, микробиологического или ферментативного синтеза. Если химический синтез дает продукт-рацемат, который требует дальнейшей обработки, то последние два метода позволяют получить оптические чистые аминокислоты.

Ауксотрофные мутанты
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Ауксотрофные мутанты не могут образовывать ингибиторы соответствующего метаболического пути, работающие по прин­ципу отрицательной обратной связи, так как у них отсутствует определенная ключевая ферментативная реакция. Поэтому при выращивании мутантного штамма в среде с минимальной кон­центрацией необходимого питательного ингредиента они способ­ны образовывать избыточные количества вещества-предшест­венника или близких к нему метаболитов блокированной реак­ции. Так, первые реакции в цепи биосинтеза L-аргинина (рис. 4.5) у Corynebacterium glutamicum ингибируются по ме­ханизму обратной связи самим конечным продуктом, и образо­вание соответствующих ферментов подавляется L-аргинином.

Производство аминокислот из биосинтетических предшественников
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Использование предшественников при производстве аминокис­лот позволяет успешно «обходить» метаболический контроль, осуществляющийся по механизму обратной связи и репрессии. Рассмотрим процесс синтеза L-лейцина из L-треонина через а-кетобутират. Первый фермент в этом пути биосинтеза, гидратаза, у Serratia marcescens ингибируется L-изолейцином по ме­ханизму обратной связи.

Синтез аминокислот с помощью ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Какова роль и ожидаемые преимущества применения ферментов при синтезе аминокислот. Эти процессы бывают одно- и много­стадийными, а используемые в них методы весьма разнообраз­ными от применения in situ интактных, но не растущих орга­низмов до иммобилизованных препаратов. В этой связи целе­сообразно рассмотреть пять классов ферментов.
Гидролитические ферменты (или гидролазы), например L-a-амино-е-капролактам-лиаза (синтез L-лизина) или 2-амино-тиазолин-4-карбоксилатгидролаза (синтез L-цистеина) (рис. 4.6). Чтобы можно было использовать неочищенные ферменты, целые жлетки обрабатывают поверхностно-активными веществами, вызывающими изменение проницаемости. Кроме того, могут быть получены мутанты, у которых искомый продукт не вовлекается более в обмен веществ.

Применение аминокислот
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Аминокислоты находят применение во многих сферах.
Их используют в качестве пищевых добавок. Так, лизи­ном, триптофаном и треонином обогащают растительные белки, а метионин включают в блюда из сои.
При выработке пищевых продуктов аминокислоты находят применение в роли усилителей вкуса и добавок. Благодаря вы­раженному мясному вкусу широко используется L-энантиомер мононатриевой соли глутаминовой кислоты. Глицин добавляют как подсластитель, бактериостатическое вещество и антиоксидант.

Антибиотики и стероиды
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Антибиотики (группа веществ микробного происхождения) играют большую роль в нашей жизни. В медицине и ветерина­рии они с успехом применяются как противомикробные и про­тивоопухолевые препараты; с их помощью контролируется рост растений и ведется борьба с болезнями. Все антибиотики были выделены в ходе систематического скрининга микроорганизмов; число их было существенно увеличено путем химической моди­фикации, цель которой состоит в
1) расширении спектра дейст­вия и повышении эффективности;
2) снижении токсичности и устранении нежелательных побочных эффектов;
3) создании аналогов, устойчивых к разрушению микробами и обладающих поэтому большим временем полужизни;
4) усовершенствовании способов их введения.

Первый запатентованный процесс микробной трансформации стероидов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Первый запатентованный процесс микробной трансформации стероидов был разработан в 1937 г., но внедрить его в промыш­ленность удалось лишь в 1952 г. [процесс 11-α-гидроксилирования прогестерона некоторыми видами грибов (рис. 4.12)]. С технологической точки зрения этот процесс не потерял зна­чения и теперь. Сегодня в нем используются виды грибов с весьма высокой субстратной специфичностью относительно мес­та гидроксилирования. Дальнейшее усовершенствование процес­са может быть основано на использовании спор грибов или же на изменении состава культуральных сред.

Коммерческие аспекты применения ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Применение ферментов в химической технологии обычно бывает обусловлено их высокой избирательностью и стереоспецифичностью, однако, как отмечалось ранее, эти их свойства не всегда оказываются желательны. Примером такого рода могут служить случаи использования широкой субстратной специфичности фер­мента для производства аналогов основного продукта. Второе важное преимущество технологии на основе ферментов перед химическим катализом заключается в том, что при относительно мягких условиях удается достичь более высоких скоростей пре­вращений. Об использовании отдельных ферментативных реак­ций для получения аминокислот и антибиотиков мы уже гово­рили в этом разделе будет описано сегодняшнее положение дел в сфере использования ферментных препаратов в промышлен­ности (табл. 4.3).

Протеиназы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Протеиназы давно применяются в пищевой промышленности. Ранее ферменты для этих целей выделяли из животных и рас­тений; сегодня их частично замещают протеазы микробов. Пер­вым ферментом, нашедшим применение в промышленности, бы­ла а-амилаза (такадиастаза) из Aspergillus oryzae, производ­ство которой началось в 1890 г. Эти препараты содержали значительную примесь протеазы, и их рекомендовали исполь­зовать как средство, способствующее пищеварению. Отметим, что производство и поступление на рынок такого рода продук­тов было весьма ограниченным вплоть до начала 60-х годов, когда их стали использовать в составе детергентов. Впрочем, о такой возможности было известно за пятьдесят лет до этого; средство для замачивания белья, содержащее соду и панкреа­тические ферменты, продавалось еще в 1913 г.

Глюкозоизомераза
Биотехнологии » Химия и биотехнология


«Королевой» иммобилизованных ферментов в промышленности можно считать глюкозоизомеразу, которая катализирует пре­вращение глюкозы во фруктозу. Коммерческие препараты ее известны под фирменным названием «Sweetzyme» или «Маха-zyme». Их появление послужило толчком для развития круп­ного производства фруктозного сиропа. При высоких концент­рациях субстрата и нейтральных рН несладкая глюкоза с вы­ходом 42—47% изомеризуется ферментом в более сладкую фруктозу. Такие фруктозные сиропы (Isomerose, Isosyrup, Corn-sweet, Isosweet) сегодня широко потребляются пищевой про­мышленностью. Запатентовано множество способов иммобили­зации и использования как самой изомеразы, так и содержащих ее клеток. Процесс идет при 60—65 °С при рН 7,0—8,5 в при­сутствии ионов магния. При производстве насыщенного фрук­тозного сиропа из кукурузы в качестве субстрата используется либо глюкоза, либо продукт комплексной ферментативной пе­реработки, заключающейся в ожижении и осахаривании крах­мала.
 

Амилазы и амилоглюкозидазы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Использование ферментов в производстве крахмала позволяет контролировать глубину его гидролиза и получать продукцию с желаемыми свойствами: вязкостью, сладостью, осмотическим давлением и устойчивостью к кристаллизации. Гидролиз ката­лизируется ферментами трех разновидностей: эндоамилазами, экзоамилазами и а-1,6-глюкозидазами.
Эндоамилазы — это а-амилазы, они расщепляют а-1,4-глюкозидные связи в амилозе и амилопектине с образованием оли-госахаридов с разной длиной цепи и а-конфигурацией при C1-атоме глюкозы, способной служить восстановителем. Для ожижения крахмала при высокой температуре используют тер­мостабильные а-амилазы.

Другие ферменты, имеющие коммерческое значение
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Сегодня ферменты применяются наиболее широко для превра­щения углеводов, играющих особую роль в пищевой и молоч­ной промышленности. Так, β-галактозидазу (лактазу) применя­ют для гидролиза лактозы в снятом молоке. Получаемый безлактозный продукт используется теми людьми, организм кото­рых не способен синтезировать лактазу. Этот фермент приме­няется, кроме того, для переработки лактозы сыворотки в глю-козогалактозные сиропы, а также подкисленной сыворотки, образующейся при получении творога.
Под действием инвертазы из сахарозы получают глюкозу. Для определения количества глюкозы в жидкостях тела в кли­никах в последнее время стала широко использоваться глюкозо-оксидаза — как в свободной форме, так и иммобилизованная.

Будущее технологии иммобилизованных ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Сегодня в промышленности реализовано всего четыре крупно­масштабные технологии на основе иммобилизованных фермен­тов (глюкозоизомеразы, аминоацилазы, пенициллинацилазы и лактазы). Последнюю иммобилизовали на частицах кремнезема и применяли для конверсии лактозы сыворотки в глюкозу и галактозу. В обозримом будущем иммобилизованные ферменты могут быть использованы для следующих целей.

Биотехнология на основе растительных клеток
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Растения издавна являются поставщиками химических соедине­ний для самых разных отраслей химической промышленности. Это не только такое сырье, как сахара, но и целый набор слож­ных вторичных метаболитов, например каучук, кокаин, вещест­ва, использующиеся в качестве красителей, вкусовых добавок и пряностей. Получить такие вещества методом химического син­теза часто бывает невозможно из-за сложности их строения. Сегодня, воодушевленные успехами биотехнологии, ученые вновь обращаются к царству растений. Они не только пытаются отыс­кать пути к улучшению способов выработки уже освоенной про­дукции (например, аймалина и кодеина), но и разработать новые принципы биотрансформации и получить новые продук­ты. Нам предстоит в ближайшие годы заставить гены растений работать в бактериальных клетках; сложность этой задачи со­стоит в том, что мы плохо знаем, как они работают даже в соб­ственных клетках. Кроме того, вторичные метаболиты образу­ются в результате многоступенчатых процессов, о регуляции которых нам тоже почти ничего не известно.

Химические вещества, получаемые из биомассы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Известно, что после окончания второй мировой войны химиче­ская промышленность получала из природного газа и нефти разнообразные виды сырья высокой чистоты в большом коли­честве и по относительно стабильным ценам. Сегодня многое в этой сфере изменилось, кроме того, за последние пятнадцать лет больших успехов достигла биотехнология. Все это побудило переоценить возможности использования биомассы для произ­водства химических веществ. До развития нефтехимии из био­массы получали многие виды сырья для химической индустрии, например жиры и масла (для производства мыла и детергентов), метанол (путем сухой перегонки древесины) и растворители (за счет сбраживания крахмала и Сахаров). Цены и доступность этого сырья (биомассы) существенно менялись. Как уже гово­рилось в этой главе и в гл. 5, большую роль в производстве химических веществ и полимеров, которые находят применение во многих отраслях промышленности, играет биомасса в виде сбраживаемых Сахаров. Но в этом разделе мы уделим особое внимание использованию главных запасов биомассы — лигно­целлюлозы. Утилизация биомассы основана на процессе ее кон­версии в сбраживаемые субстраты, которые в свою очередь служат сырьем для многих отраслей микробиологической про­мышленности, производящих химические вещества, горючее и продукты питания. При этом необходимо эффективно исполь­зовать все компоненты биомассы: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Лигнин защищает полиглюкан от действия ферментов, так что для успешного использования полимерной целлюлозы необходимо прежде всего удалить гемицеллюлозы, далее раз­рушить комплекс лигнина с целлюлозой, а затем —и кристал­лическую структуру самой целлюлозы. Эти задачи могут быть решены с применением разнообразных химических, физических и микробиологических методов.

Перспективы развития
Биотехнологии » Химия и биотехнология


В будущем влияние биотехнологии на развитие химической про­мышленности будет определяться возможностью объединения; принципов микробиологии, биохимии и химической технологии. Основной предпосылкой использования биологического катализа в химии является способность ферментов катализировать энан-тиомерно однозначные, стереохимически определенные реакции синтеза. Сегодня многие биологические процессы имеют такие характеристики, что с экономической точки зрения они не могут конкурировать с альтернативными химическими процессами. Принято считать, что для успешного осуществления крупно­масштабного биологического процесса, направленного на полу­чение некоего химического соединения, необходимо, чтобы при­бавочная стоимость продукта составляла 500—1000 долл. за тонну сверх стоимости сырья. Впрочем, все же существуют об­ласти, в которых применение биотехнологии обещает быть пер­спективным.

Реакции прямого окисления и оксигенации
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Для преобразования сложных молекул в ходе органического синтеза используются оксидоредуктазы со строгой структурной, сайт- и стереоспецифичностью. В случае более широкой суб­стратной специфичности эти ферменты могут использоваться как катализаторы типовых реакций. В реакциях превращения спиртов в карбонилы находят применение нуклеотид-зависимые дегидрогеназы. Так, хорошо изучена алкогольдегидрогеназа из печени лошади: известны ее субстратная специфичность и сте­реохимия катализируемых реакций. Она атакует моно-, ди- и тетрациклические структуры. Построена модель ее активного центра, что позволяет прогнозировать активность этого фермен­та в отношении новых субстратов. Отметим, что ациклические вторичные спирты — плохой субстрат для это­го фермента, и если ставится задача осуществления синтеза на их основе, то целесообразно попытаться использовать другие дегидрогеназы (возможно, термофильные).

Использование обычных ферментов в нетривиальных химических реакциях
Биотехнологии » Химия и биотехнология


В органическом синтезе ферменты применяются пока не очень широко в основном потому, что большинство интересующих ис­следователей веществ не являются их природными субстратами. Приходится специально изучать субстратную специфичность ферментов и условия протекания реакций, катализируемых наи­более освоенными промышленностью ферментами, с тем чтобы выяснить возможность вовлечения этих ферментов в каталитические процессы, интересующие химика-синтетика. Так, промыш­ленностью производится фермент глюкозооксидаза, проявляю­щий высокую специфичность к донору электронов D-глюкозе.

ООО "ВиАТорг" © 2009
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru