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
Химические соединения
Применение биологических систем для производства химических соединений в принципе дает ряд преимуществ, однако сегодня лишь малое их число получают с помощью биотехнологических процессов. К ним относя ...

Методы инокуляции
Самый простой, но, наверное, наименее эффективный метод ино­куляции — смешивание сухого инокулята и семян перед посе­вом. При этом к семенам прикрепляется мало бактериальных клеток, большая их ч ...

Коммерческие аспекты применения ферментов
Применение ферментов в химической технологии обычно бывает обусловлено их высокой избирательностью и стереоспецифичностью, однако, как отмечалось ранее, эти их свойства не всегда оказываются желательн ...

Перколяционные фильтры
Перколяционный фильтр был самой первой системой, приме­ненной для биологической переработки отходов, причем его конструкция фактически не изменилась со временени создания в 1890 г. Эта система использ ...

Регенерация растений из протопластов
Шеферд и Тоттен (Shephard, Totten, 1977 г.) в опытах с кар­тофелем, у которого регенерация растений из культуры тканей затруднена, разработали метод, позволяющий достаточно успеш­но регенерировать рас ...

Инокуляция бактериями Rhizobium
Наиболее простой способ инокуляции основан на использовании почвы, взятой с полей, где выбранная для выращивания куль­тура бобовых растет хорошо. Этот способ вполне пригоден и широко применялся в конц ...

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 ...

Продукты гидролиза крахмала
Крахмал трех основных поступающих на рынок сортов получа­ют по обычной технологии. Способы производства кукурузного, пшеничного и картофельного крахмала были неоднократно и подробно описаны (см. разд. ...

Биотехнология на основе растительных клеток
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 метаболито ...

Типирование подлежащих пересадке тканей
Гуморальные и клеточные реакции, ответственные за оттор­жение тканей и органов при межвидовой их пересадке или же при пересадке пациенту, не состоящему в родстве с донором, направлены в основном проти ...

Пестициды
Слив отходов производства пестицидов сегодня строго контро­лируется; технология очистки сточных вод или их детоксикации хорошо разработана, хотя остается сложной и многообраз­ной. Она включает сначала ...

Экономическая значимость
Хотя процессы биологического выщелачивания и представляют собой альтернативу обычным процессам экстракции, маловеро­ятно, что микробиологическая технология в ближайшем буду­щем заменит такой издавна с ...

Сыр
Сыроварение — один из древнейших процессов, основанных на ферментации. При производстве сыра сохраняется питательная; ценность молока. Сыр упоминается в книгах писателей Древней Греции и Рима. В ...

Химические вещества, получаемые из биомассы
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 стаби ...

Водоросли и водные растения
Потенциальный урожай биомассы у пресноводных и морских растений весьма велик, но чрезвычайно большое содержание воды во многих этих растениях при сборе и сложность сушки на солнце препятствуют использ ...

Резины и пластмассы
Резины и пластмассы представляют собой материалы, содер­жащие каучук или какой-либо синтетический полимер. До 50% их состава может приходиться на долю добавок, используемых в качестве пластификаторов, ...

Итоги и перспективы
Новые разработки в области генетической теории и технологии .послужили основой для создания целого арсенала методов получения новых штаммов и путей модернизации технологиче­ских процессов. Хорошо осво ...

Две разновидности биотехнологии
Если рассмотреть, чем занимается сегодня биотехнология, то нетрудно убедиться, что существуют две ее разновидности, раз­личающиеся по ценности получаемых продуктов и по масштабу их производства. Разли ...

Непрерывное культивирование
Метод непрерывного культивирования основан на поддержании в системе динамического равновесия. Для перемешиваемой глу­бинной культуры постоянного объема это означает постоянство скорости роста микроорг ...

Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде
Биодеградация органических соединений, загрязняющих окру­жающую среду, оправдана только в том случае, если в резуль­тате происходит их полная минерализация, разрушение и детоксикация если же биохимиче ...


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