Процес біосинтезу аміноглікозидного антибіотика тобраміцину - Медицина курсовая работа

Главная

Медицина
Процес біосинтезу аміноглікозидного антибіотика тобраміцину

Значення антибіотиків у життєдіяльності людини. Порівняльна характеристика методів одержання і промислових способів виробництва антибіотиків. Характеристика антибіотика тобраміцин та біологічного агента. Обґрунтування вибору технологічної схеми.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

РОЗДІЛ 1. Значення антибіотиків у життєдіяльності людини
1.1 Вплив на біохімічні процеси в організмі
1.2 Галузі застосування антибіотиків
РОЗДІЛ 2. Порівняльна характеристика методів одержання і промислових способів виробництва антибіотиків
2.1 Промисловий спосіб одержання тобраміцину
2.2 Вплив тобраміцину на біохімічні процеси в організмі
2.3 Основні галузі застосуання тобраміцину
РОЗДІЛ 3. Характеристика кінцевого продукту ? антибіотика тобраміцин
РОЗДІЛ 4. Обґрунтування вибору технологічної схеми
4.1 Обґрунтування вибору біологічного агента
4.2 Обґрунтування вибору складу поживного середовища
4.3 Обрахунок складу поживного середовища
4.4 Обґрунтування способу проведення біосинтезу
4.5 Обґрунтування вибору ферментаційного обладнання
РОЗДІЛ 5. Характеристика біологічного агента
5.1 Таксономічний статус біологічного агента
5.3 Фізіолого-біохімічні ознаки біологічного агента
РОЗДІЛ 6. Опис технологічного процесу біосинтезу тобраміцину
6.1 Підрахунок кількості стадій підготовки посівного матеріалу
Робота присвячена вивченню процесу біосинтезу аміноглікозидного антибіотика тобраміцину, продуцентом якого є актиноміцет Streptomyces tenebrarius. Складається зі вступу, шести розділів, графічних матеріалів та списку використаної літератури.
Курсова робота викладена на 60 сторінках друкованого тексту, в тому числі 2 таблиці, 3 рисунка, 2 креслення формату А3.
У роботі дано обґрунтування та викладено технологічний процес ділянки біосинтезу виробобництва препарату, який включає блок допоміжних робіт та стадії вирощування культури
Ключові слова: Streptomyces tenebrarius, тобраміцин, аміноглікозидний антибіотик, поживні середовища, біосинтез.
Можливість держави у підтриманні здоров'я нації повністю залежить від стану фармацевтичної галузі. Тому виробництво лікарських засобів є важливим і актуальним питанням.
Недостатній рівень забезпечення населення України якісними ліками за доступними цінами ставить проблему розвитку національної фармацевтичної індустрії у ряд найважливіших державних проблем. Одним із основних напрямків фармацевтичної промисловості є отримання та забезпечення населення антибіотиками [7].
Антибіотики ? органічні речовини, що синтезуються мікроорганізмами в природі для захисту від інтервенції інших видів мікроорганізмів. Як правило, антибіотики виділяють з живих бактерій або грибів. Існує також велика кількість синтетичних антибіотиків, які відрізняються модифікаціями функціональних груп природніх антибіотиків. Такі модифіковані сполуки часто ефективніші, або стійкіші до нейтралізації, що виникає внаслідок набутої мікроорганізмами резистентності[7].
За хімічною структурою антибіотики об'єднують різноманітні групи сполук. Зокрема, сполуки, що блокують біосинтез білка на рибосомах; сполуки, що утворюють іоно-проникні канали у плазматичній мембрані, та ін. Характерною особливістю антибіотиків є їхня здатність порушувати певні ланки обміну речовин мікроорганізмів або дію деяких їхніх ферментів [7].
Біотехнологічним шляхом отримують такий важливий антибіотик, як тобраміцин.
Тобраміцин - це сильний, швидкодіючий бактерицидний антибіотик з групи аміноглікозидів, що протидіє як грампозитивним, так і грамнегативним мікроорганізмам. Його головна дія спрямована на бактеріальні клітини, пригнічуючи комплекс поліпептидів та синтез у рибосомах [15].
Загалом дія тобраміцину описана in vitro шляхом визначення мінімальної інгібуючої концентрації (МІК), що вимірює активність антибіотика проти кожного виду бактерій. Так як МІК тобраміцину дуже низька проти більшості очних патогенних організмів, то він вважається антибіотиком широкого спектру дії. Були визначені критичні значення МІК, що визначають чутливість або резистентність бактеріальної культури до певного антибіотику. Під час клінічних досліджень розчин тобраміцину, що застосовувався місцево, виявив ефективність проти багатьох штамів існуючих очних патогенних організмів у пацієнтів, які брали участь у дослідженнях. Вважається, що деякі з цих очних патогенних організмів є “стійкими”, базуючись на визначенні критичних значень при системному застосуванні. Не було повідомлень про будь-які серйозні офтальмологічні або системні побічні дії, пов'язані із застосуванням препарату. Єдиною побічною дією, пов'язаною з лікуванням, про яку повідомлялося, було відчуття дискомфорту в очах [15].
Вивчення продуцента антибіотика тобраміцину - Streptomyces tenebrarius є доцільним і актуальним на сьогодні. Адже вже доведено, що мікробіологічний синтез антибіотиків значно переважає за собівартістю, швидкістю і кінцевим результатом хімічне виробництво. Також S. tenebrarius - єдиний мікроорганізм, який синтезує тобраміцин у великих кількостях, використовуючи при цьому для росту дешеве поживне середовище [15].
Для синтезу антибіотику тобраміцин використовуються штами, які раніше не мали важливого значення для біотехнологічного виробництва.
РОЗДІЛ 1. Значення антибіотиків у життєдіяльності людини
Біотехнологічна продукція використовується майже у всіх галузях народного господарства: хімічному виробництві (полісахариди, біокаталіз, біодеградабельні полімери), харчовій промисловості (дріжджі, спирт, глюкозні сиропи, ферменти, амінокислоти), сільському господарстві (кормовий білок, амінокислоти, засоби захисту рослин і тварин), медицині (антибіотики, вакцини, гормони, ферменти), енергетиці (біоетанол, біогаз, біодизель), екології (біоремедіація, збереження біорізноманіття) [4].
Одним з основних напрямів біотехнології є отримання антибіотиків. Антибіотики ? спеціальні продукти життєдіяльності мікроорганізмів і їхньої модифікації, що володіють високою фізіологічною активністю стосовно визначених груп мікроорганізмів (вірусів, бактерій, грибків, водоростей) чи до злоякісних пухлин. Потрібні в дуже малих концентраціях (мають високу специфічність).
Характерними ознаками антибіотиків є наступні [4]:
1. Вибірковість дії. У цьому полягає їх відмінність від загальнобіологічних отрут (спирт, перекис водню, перманганат калію, ціаніди, фенол та ін.). Кожен антибіотик активний щодо певних груп організмів і не впливає на інші форми живих істот;
2. Висока біологічна активність щодо чутливих до них організмів. Тобто антибіотики активні за дуже низьких концентрацій. Так, концентрація пеніциліну, що спричиняє бактерицидну дію, становить 10-6 г/мл [4].
1.1 Вплив на біохімічні процеси в організмі
Унікальність антибіотиків заключається в тому, що, на відмінну від багатьох інших лікарських засобів, їх мішень-рецептор знаходиться не в тканинах людини, а в клітинах мікроорганізмів [5].
Як правило, антибіотики синтизуються бактеріями або грибами. Існує також велика кількість синтетичних антибіотиків, які відрізняються модифікаціями функціональних груп природних антибіотиків. Такі модифіковані сполуки часто ефективніші, або стійкіші до нейтралізації, що виникає внаслідок набутої мікроорганізмами резистентності. За хімічною структурою антибіотики об'єднують різноманітні групи сполук. Зокрема, сполуки, що блокують біосинтез білка на рибосомах; сполуки, що утворюють іоно-проникні канали у плазматичній мембрані, та ін. Характерною особливістю антибіотиків є їхня здатність порушувати певні ланки обміну речовин мікроорганізмів або дію деяких їхніх ферментів [5].
1.2 Галузі застосування антибіотиків
Антибіотики надзвичайно різноманітно та численна група сполук, яка застосовується в багатьох галузях.
Найширше застосування антибіотиків спостерігається у медицині. Вони широко застосовуються для лікування та профілактики інфекції. Ефективність їх безперечна. Призначення антибіотиків хворим з гострою та хронічною інфекцією в більшості випадків є конче потрібним заходом. Раціональне застосування антибіотиків у лікуванні госпітальних та поза лікарняних інфекційних захворювань потребує урахування багатьох факторів, пов'язаних як з пацієнтом та збудником інфекції, так і з соціальними аспектами [7].
Також антибіотики можуть токсично впливати також на певні органи та системи. Наприклад, препарати з групи пеніцилінів токсично діють на нервову систему, зокрема головний та спинний мозок. Тому введення їх допустимо лише в дуже очищеній формі та в значному розчиненні і за абсолютних показань.
У сільському господарстві антибіотики використовуються як лікувальні препарати у тваринництві, птахівництві, бджільництві, рослинництві.
Деякі з них є стимуляторами росту тварин. Багато антибіотики, незважаючи на складність їх молекул, легко проникають в тканини рослинного організму і навіть всмоктуються кореневою системою [7].
Антибіотичні препарати прагнуть використати проти іржі пшениці, гельмінтоспоріозу злаків, борошнистої роси бобових, ряду захворювань овочевих культур, декоративних рослин і т. д. Високий ефект дають антибіотики при лікуванні деревних рослин. Так, антибіотик актіноміцетного походження агріміцін добре діє при бактеріозу фруктових дерев, що зустрічається у багатьох країнах [12].
Значне використання антибіотиків у консервній промисловості - для знешкодження клостридіальних і термофільних бактерій, стійких до стерилізації. В харчовій промисловості використовують нізин, який знищує термофільні бактерії, що дає змогу уникнути термообробки під час консервування [9].
Можливе застосування антибіотиків у діагностичних цілях. Це пов'язано з тим, що деякі з антибіотиків характеризуються виключною специфічністю, їх можна використовувати для ідентифікації мікроорганізмів.
Для наукових досліджень також можливе застосування антибіотиків. В даному випадку ці речовини використовуються як специфічні інгібітори певних етапів метаболізму для вивчення окремих етапів метаболізму [9].
РОЗДІЛ 2. Порівняльна характеристика методів одержання і промислових способів виробництва антибіотиків
Існуючі способи одержання антибіотиків можна поділити на три групи:
1. Мікробіологічной синтез на основі актиноміцетів (Streptomyces) і грибів. Цим способом отримують антибіотики тетрациклінового ряду, природні пеніциліни, антибіотики глікозидної будови, макроліди та ін. [5].
Одержання антибіотиків мікробіологічним синтезом ґрунтується на біосинтезі, який здійснюється в клітині мікроорганізму. Цей метод включає такі основні етапи:
- підбір високопродуктивних штамів продуцентів;
2. Хімічний синтез (левоміцетин і його похідні).
3. Сполучення мікробіологічного і хімічного синтезу. Для одержання напівсинтетичних антибіотиків на основі трансформації молекул природних антибіотиків (напівсинтетичні тетрацикліни, пеніциліни, цефалоспорини та ін.).
При аналізі антибіотиків на їх біологічну активність використовують біологічні, хімічні, фізичні фізико-хімічні методи [5].
Біологічні методи кількісного аналізу антибіотиків грунтуються на порівняльній оцінці їх здатності пригнічувати розвиток тест-культури мікроорганізмів. Активність встановлюють дифузним або турбідиметричним методами.
2.1 Промисловий спосіб одержання тобраміцину
В літературних джерелах відсутня інформація про хімічний чи комбінований спосіб синтезу даного антибіотика. Тобраміцин, як і більшість антибіотиків аміноглікозидної будови одержується мікробним синтезом з використанням актиноміцетів Streptomyces tenebrarius [15]. Іншими продуцентами тобраміцину можуть бути актиноміцети Streptoalloteichus cremeus [8]. Проте в промисловому виробництві антибіотика здебільшого використовується S. tenebrarius, це пояснюється його підвищеною біосинтетичною здатністю [15].
Streptomyces tenebrarius ? в промисловому відношенні важливий мікроорганізм, що продукує комплекс антибіотиків, які, головним чином, складаються із аміноглікозидів [1].
Аміноглікозидні антибіотики - це великий клас препаратів, що утворюється мікроорганізмами родів Streptomyces, Micromonospora і Bacillus. Характерною особливістю їх будови є наявність в молекулі циклічного аміноспирту. Аміноглікозидні антибіотики, взаємодіючи з рибосомами, необоротно пригнічують синтез білка і, таким чином, володіють бактерицидною дією [10].
S. tenebrarius продукує аміноглікозидний комплекс антибіотика небраміцину, який складається з тобраміцину, канаміцину та апраміцину. Тобраміцин і канаміцин можуть бути гідролізовані в активні форми. Якщо S. tenebrarius використовується для вироблення тобраміцину, синтез інших компонентів небраміцину зменшує вихід тобраміцину і спричиняє проблеми в його обробці. Зокрема, канаміцин важко відділити від тобраміцину через їх хімічну подібність [15].
Технологічно сучасний процес мікробного синтезу тобраміцину складається з ряду послідовних етапів (операцій). Головні з них: підготовка необхідної культури мікроорганізму-продуцента; підготовка живильного середовища; вирощування посівного матеріалу; культивування продуцента в заданих умовах, в ході якого і здійснюється мікробний синтез, часто званий ферментацією; фільтрація і відділення біомаси; виділення і очищення необхідного продукту, сушка. Процеси виділення і очищення що часто займають важливе місце серед ін. технологічних операцій, визначаються хімічною природою отримуваної речовини і можуть включати екстракційні і хроматографічні методи, кристалізацію, осадження і ін.
При мікробному синтезі тобраміцину, необхідно враховувати та дотримуватися певних факторів та параметрів. В першу чергу, необхідно звертати увагу на значення рН середовища. Оптимальним значенням рН для утворення тобраміцину є 6,8. При меншому значенні буде утворюватися апраміцин. Значення температури є другим важливим параметром, який враховують при при біосинтезі. Оптимальною температурою для утворення цільового продукту є 37 °С. При недотриманні цього значення буде утворюватися менша кількість тобраміцину [13]
Таким чином, при культивування S. tenebrarius, з метою отримання максимальної кількості антибіотика тобраміцину, необхідно дотримуватися всіх необхідних умов, які були визначенні експериментально.
2.2 Вплив тобраміцину на біохімічні процеси в організмі
Особливістю антибіотика тобраміцину є те, що він активно проникає крізь бактеріальну клітинну мембрану. Необоротно зв'язується з одним або більше специфічним рецепторним протеїном із 30S субодиницею бактеріальної рибосоми і взаємодіє з початковим комплексом між переносником РНК і 30S субодиницею. ДНК не може бути прочитана, тому виробляючи нефункціональні протеїни, полірибосоми розщеплюються і втрачають здатність синтезувати протеїн [15].
2.3 Основні галузі застосуання тобраміцину
1. Використання в сільському господарстві
Антибіотики групи аміноглікозидів, в тому числі і антибіотики небраміцинового комплексу, характеризуються широким спектр дії проти бактерій, виявляючи при цьому бактерицидний ефект. Ці антибіотики застосовують для лікування респіраторних захворювань у великої рогатої худоби і свиней [7].
Найбільший збиток серед шлунково-кишкових захворювань завдає колібактеріоз. Загибель телят відбувається внаслідок несвоєчасного проведення необхідних заходів. У комплексі заходів щодо профілактики і лікування шлунково-кишкових захворювань у телят велику роль відіграють антибіотики аміноглікозидні групи. Серед них найбільш ефективні неоміцин, канаміцин і тобраміцин. У порівнянні з іншими препаратами, тобраміцин при пероральному введенні не всмоктується в травному тракті і не робить токсичної дії на організм тварини. Даний антибіотик широко використовують у США з 80-рр. для профілактики і лікування інфекцій у тварин та свійської птиці, викликаних стафілококами і стрептококами, а також поширених хвороб грушевих дерев, яблунь, декоративних айстр [9].
Протягом ряду років антибіотики небраміцинового комплексу використовувалися також як стимулятори росту, особливо у свинарстві та птахівництві. З метою підвищення ефективності відгодівлі практикується введення в корми дані антибіотики у відносно малих дозах протягом тривалого періоду часу. Застосовувані в годівлі тварин антибіотики надають стимулюючу дію на їх ріст, продуктивність та відтворення, що призводить в середньому до 4-5% збільшення приросту живої маси тварин в порівнянні з контрольними групами, витрати корму на одиницю приросту знижується на 5-8%, активізується резистентність організму, скорочується період відгодівлі тварин. Антибіотики підвищують біологічну повноцінність білків і здатні знижувати потребу в білках тваринного походження. Значною мірою на цьому засноване використання замінників незбираного молока при вирощуванні молодняку тварин. Препарати що містять антибіотики небраміцинового комплексу, введені до раціону птиці, надають стимулюючу дію на її зростання, яйценосність, інкубаційні якості яєць, ефективне використання корму, зниження витрати протеїну [9].
Тобраміцин застосовується при інфекційних захворюваннях, викликаних чутливою мікрофлорою - інфекції жовчовивідних шляхів, кісток і суглобів (остеомієліт), ЦНС (в т. ч. менінгіт), інфекції черевної порожнини (у т. ч. перитоніт), органів дихання (в т . ч. пневмонія, емпієма плеври, абсцес легенів), інфекції шкіри і м'яких тканин (у т. ч. інфіковані опіки), сечовивідних шляхів (у т. ч. пієлонефрит, пієліт, цистит), сепсис, післяопераційні інфекції [7].
В офтальмології даний антибіотик застосовується при бактеріальних нфекціях ока та його придатків. Ці інфекції можуть бути спричинені чутливою мікрофлорою, в т. ч. блефарит, кон'юнктивіт, кератокон'юнктивіт, блефарокон'юнктивіт, кератит, іридоцикліт [7].
Протипоказано застосовувати тобраміцин при гіперчутливості, у т. ч. до інших аміноглікозидів, також при важкій хронічній нирковій недостатність, порушенні функції VIII пари черепних нервів, невриті слухового нерва [ 7].
РОЗДІЛ 3. Характеристика кінцевого продукту ? антибіотика тобраміцин
S. tenebrarius продукує аміноглікозидний комплекс антибіотика небраміцину, який складається з тобраміцину, канаміцину та апраміцину. Тобраміцин і канаміцин можуть бути гідролізовані в активні форми [15].
Хімічна назва даного антибіотика має такий вигляд: 0-3-Аміно-3-дезокси-альфа-D-глюкопіранозил-(1,6)-0-[2,6-диаміно-2,3,6-тридезокси альфа-D-рибо-гексопіранозил-(1,4)]-2-дезокси-D-стрептамін (у вигляді сульфату). Хімічна фоула - C18H37N5O9 , будову тобраміцину забражено на рис 3.1.
Рис. 3.1. Хімічна будова тобраміцину.
Тобраміцин належить до антибіотиків групи аміноглікозидів. Його особливістю є те, що він легко розчиняється в воді (1:1,5), але слабо розчинний в етанолі (1:2000). Даний антибіотик практично нерозчинний в хлороформі та ефірі [13].
Фармакологічна дія - антибактеріальна широкого спектру, бактерицидна. Тобраміцин активно проникає крізь бактеріальну клітинну мембрану. Необоротно зв'язується з одним або більше специфічним рецепторним протеїном із 30S субодиницею бактеріальної рибосоми і взаємодіє з початковим комплексом між переносником РНК і 30S субодиницею. ДНК не може бути прочитана, тому виробляючи нефункціональні протеїни, полірибосоми розщеплюються і втрачають здатність синтезувати протеїн [13].
Це виявляється в прискореному транспортуванні аміноглікозидів, підвищуючи кількість розривів у бактеріальних цитоплазматичних мембранах, що приводить до загибелі клітини. Пригнічує ріст і розвиток грамнегативних і грампозитивних мікроорганізмів. Найбільш активний в відношенні Staphylococcus spp., включаючи Staphylococcus aureus і Staphylococcus epidermidis (коагулаза-негативні і коагулаза-позитивні). Тести на бактеріальну чутливість показують, що в деяких випадках мікроорганізми, резистентні до гентаміцину, залишаються чутливими до тобраміцину.
Порівняно з іншими антибіотиками, дія тобраміцину більше виражена при інфекціях, викликаних Pseudomonas aeruginosa або Enterococcus faecalis. Але даний антибіотик не ефективний по відношенню до більшості штамів стрептококів групи D [13].
Тобраміцин застосовується для внутрішньом'язового і внутрішньовенного застосування при інфекційних захворюваннях, викликаних чутливою мікрофлорою, а саме ? інфекціях жовчовивідних шляхів, кісток і суглобів (остеомієліт), ЦНС (в т. ч. менінгіт), інфекціях черевної порожнини (у т. ч. перитоніт), органів дихання (в т.ч. пневмонія, емпієма плеври, абсцес легенів), інфекціях шкіри і м'яких тканин (у т. ч. інфіковані опіки), сечовивідних шляхів (у т. ч. пієлонефрит, пієліт, цистит ), сепсис, післяопераційні інфекції [7].
Також можливе застосування тобраміцину для інгаляційного застосування. В данному випадку антибіотик використовується проти інфекцій дихальних шляхів, викликаних Pseudomonas aeruginosa (синьогнійною паличкою) у пацієнтів з муковісцидозом у віці від 6 років і старше.
В офтальмології можливе застосування тобраміцину проти бактеріальних інфекцій ока та його придатків. Дані інфекції можуть бути спричинені чутливою мікрофлорою, в т. ч. блефарит, кон'юнктивіт, кератокон'юнктивіт, блефарокон'юнктивіт, кератит, іридоцикліт [13].
РОЗДІЛ 4. Обґрунтування вибору технологічної схеми
4.1 Обґрунтування вибору біологічного агента
Різноманітні антибіотики синтезуються великою кількістю мікроорганізмів. Близько 80 % відомих антибіотиків синтезуються актиноміцетами, до того ж які відносяться до одного роду цього порядку - Streptomyces. Дуже рідко утворюють антибіотики представники еубактерій, виняток становлять лише деякі спорогенні бацили, які продукують поліпептидні антибіотики певного класу. Антибіотики синтезуються багатьма грибами, але їх структура менш різноманітна, ніж структура антибіотиків, які продукуються актиноміцетами [2].
Здатність до синтезу антибіотиків не є строго видоспецифічною ознакою. Один і той же антибіотик може продукуватися організмами, що відносяться до різних видів, родів і навіть порядків. І навпаки: штами одного виду можуть синтезувати різні антибіотики. Проте, чим далі стоять один від одного мікроорганізми в таксономічному ряді, тим менша ймовірність, що вони утворюють один і той же антибіотик [5].
Streptomyces tenebrarius ? в промисловому відношенні важливий мікроорганізм, що продукує комплекс антибіотиків, які, головним чином, складаються із аміноглікозидів. Аміноглікозидні антибіотики - це великий клас препаратів, що утворюється мікроорганізмами родів Streptomyces, Micromonospora і Bacillus. Характерною особливістю їх будови є наявність в молекулі циклічного аміноспирту. Аміноглікозидні антибіотики, взаємодіючи з рибосомами, необоротно пригнічують синтез білка і, таким чином, володіють бактерицидною дією [15].
S. tenebrarius продукує аміноглікозидний комплекс антибіотика небраміцину, який складається з тобраміцину, канаміцину та апраміцину. Тобраміцин і канаміцин можуть бути гідролізовані в активні форми. Якщо S. tenebrarius використовується для вироблення тобраміцину, синтез інших компонентів небраміцину зменшує вихід тобраміцину і спричиняє проблеми в його обробці. Зокрема, канаміцин важко відділити від тобраміцину через їх хімічну подібність [13].
Якщо S. tenebrarius використовується для промислового виробництва тобраміцину, то канаміцин є небажаним побічним продуктом. Ці два антибіотики відрізняються гідроксильною групою, яка наявна в канаміцину і зменшується у тобраміцину в результаті біосинтезу.
S. tenebrarius TD 507 - єдиний із актиноміцетів, який має метилазу 16S рРНК, що діє на сайти G1405 і А1408. Для нього характерна наявність трьох ферментів, які модифікують антиген (АГ). Таким чином, він немає собі рівних за широтою спектра стійкості до АГ [15].
Іншим продуцентом тобраміцину є штам Streptoalloteichus cremeus subsp. tobramycini ВКПМ Ас-1083 і штам Streptoalloteichus cremeus subsp. tobramicini var. nov. 2242 [8].
Відомий штам Streptoalloteichus cremeus subsp. tobramicini var. nov. 2242. ? продуцент аміноглікозидних антибіотиків небраміцінового комплексу. Недоліком даного штаму є низький рівень вмісту тобраміцину в культуральної рідини (не більше 1 г/л), оскільки в результаті біосинтезу в більшій кількості утворюється апраміцин [8].
Штам Streptoalloteichus cremeus subsp. tobramycini ВКПМ Ас-1083 також є продуцентом тобраміцину, але здебільшого використовується як продуцент канаміцину, що утворюється в більшій кількості, ніж тобраміцин [8].
Для визначення продуктивної здатності Streptoalloteichus cremeus subsp. tobramycini ВКПМ Ас-1083 було проведено дослід з виділенням тобраміцину з культуральної рідини з використанням колонкової хроматографії на карбоксильних катіонітах при ступінчастій елюції розчинами аміаку, гідролізом при 100 °С в (0,1?0,3) Н. розчині їдкого натру, з повторним хроматографічним очищенням, концентрацією у вакуумі, при підкисленні розчином сірчаної кислоти до pH 4,5 і осадженням метанолом у формі сульфату. Результати показав, що даний штам здатний продукувати тобраміцин в кількості ? 1,5 г/л [8].
Найважливішим продуцентом тобраміцину який володіє підвищеною продуктивною здатністю до синтезу даного антибіотика, є S. tenebrarius TD 507. Даний штам було отримано зі штаму S. tenebrarius ATCC 17920 дією на нього ультрафіолетового випромінення. Також, штам S. tenebrarius TD 507 можна отримати дією N-метил-N-нітро-нітрозогуанідину. Даний штам здатний синтезувати 1,75 ? 2 г/л даного антибіотика [15].
Для промислового виробництва антибіотиків необхідним є наявність штаму, який володіє підвищеною синтетичною активністю, крім того продуцент повинен утворювати максимум продукту при рості на дешевій сировині при її мінімальному використанні. Для одержання антибіотика тобраміцину таким пробуцентом є штам S. tenebrarius TD 507, який, порівняно з іншими відомими продуцентами, утворює значну кількість антибіотика (1,7 - 2 г/л).
4.2 Обґрунтування вибору складу поживного середовища
Для росту і розвитку продуцента в поживних середовищах необхідна наявність в потрібній кількості і в засвоюваній формі поживних речовин. Для культивування можуть бути використані поживні середовища такого складу:
Також як джерело вуглецю може використовуватися суміш глюкози (4 г/л) і гліцерину (4 г/л). Проте в даному випадку в 3 рази збільшується утворення канаміцину, який входе до складу комплексу синтезованих антибіотиків, і, відповідно, зменшується кількість тобраміцину [15].
Поживне середовище доводять демінералізованою водою до кінцевого об'му, pH = 6,8, температура підтримується на рівні 37 °С протягом всього процесу культивування [15].
Поживне середовище доводять водопровідною водою до кінцевого об'му, pH = 6,8 - 7,0, температура підтримується на рівні 35 - 37 °С. Процес культивування триває 72 - 120 год.
Проте дослідження показали що при культивування S.tenebrarius на поживному середовищі даного складу, кількість тобраміцину значно зменшується, оскільки відбувається збільшення синтезу апраміцину, який входить у комплекс синтезованих антибіотиків [14].
Даний біологічний агент не потребує факторів росту, проте на комплексних середовищах з природними субстратами, де зазвичай присутні ці речовини, росте швидше і активніше синтезує білки [15].
Отже, оскільки S.tenebrarius є продуцентом комплексу аміноглікозидних антибіотиків (тобраміцин, апраміцин, канаміцин), то для одержання надсинтезу тобраміцину, необхідно підібрати необхідні умови культивування та поживне середовище складу № 1 ,в якому джерелом вуглецю є глюкоза.
4.3 Обрахунок складу поживного середовища
Скласти базове поживне середовище для вирощування штаму Streptomyces tenebrarius TD 507 - продуцента тобраміцину, якщо за 72 години культивування концентрація тобраміцину в культуральній рідині становить 1,75 г/л, а концентрація біомаси 2,5 г/л.
Розрахунок вмісту в середовищі джерела вуглецевого живлення
Потреби для синтезу тобраміцину. Як джерело вуглецю для одержання тобраміцину використовують глюкозу. Розрахуємо вміст глюкози у середовищі, необхідний для одержання 1,75 г/л тобраміцину.
Молекулярна маса тобраміцину становить 467. У 467 г тобраміцину міститься 216 г вуглецю, тоді у 1,75 г тобраміцину вміст вуглецю становить (1,75 Ч 216) / 467 = 0,8 г.
Далі розрахуємо, в якій кількості глюкози міститься ця кількість вуглецю. У 180 г глюкози міститься 72 г вуглецю, тоді 0,8 г вуглецю буде міститися в (180 Ч 0,8) / 72 = 2 г глюкози. Враховуючи, що при вирощуванні мікроорганізмів на глюкозі, близько 40 % субстрату окислюється до СО2 для одержання енергії, необхідної для конструктивного метаболізму, вміст глюкози в середовищі становитиме (2 Ч 0,4) + 2 = 2,8 г/л.
Потреби для синтезу біомаси. Припустимо, що у біомасі міститься 50 % вуглецю. Таким чином, у 2,5 г біомаси вміст вуглецю становить 1,25 г.
Розрахуємо кількість глюкози, необхідного для одержання 2,5 г/л біомаси. Молекулярна маса глюкози становить 180. Отже, у 180 г глюкози міститься 72 г вуглецю, тоді 1,25 г вуглецю буде міститися в (180 Ч 1,25) / 72 = 3,75 г глюкози. Враховуючи 40 % втрат субстрату на «холосте окиснення», для одержання 2,5 г/л біомаси, необхідно внести (3,75 Ч 0,4) + 3,75 = 5,25 г/л
Отже, загальний вміст глюкози в середовищі, необхідний для синтезу біомаси (2,5 г/л) і тобраміцину (1,75 г/л), становить 2,8 + 5,25 = 8,05 г/л.
Розрахунок вмісту в середовищі джерела азотного живлення
Потреби для синтезу біомаси. Припустимо, що в біомасі міститься 10 % азоту. Таким чином, у 2,5 г біомаси вміст азоту становить 0,25 г.
Для отримання тобраміцину в промислових умовах використовують середовище, яке містить як джерело мінерального азоту сульфат амонію (NH4)2SO4.
Розрахуємо кількість сульфату амонію, необхідного для одержання 2,5 г/л біомаси. Молекулярна маса (NH4)2SO4 становить 132. Отже, у 132 г сульфату амонію міститься 28 г азоту, тоді 0,25 г азоту буде міститися у (132 Ч 0,25) / 28 = 1,18 г солі.
Для одержання 2,5 г/л біомаси вміст (NH4)2SO4 у середовищі культивування повинен становити 1,18 г/л.
Потреби для синтезу тобраміцину. Азот входить до складу не тільки біомаси, але й тобраміцину. Розрахуємо вміст (NH4)2SO4 у середовищі, необхідний для одержання 1,75 г/л тобраміцину.
Молекулярна маса тобраміцину становить 467. У 467 г тобраміцину міститься 70 г азоту, тоді у 1,75 г тобраміцину вміст азоту становить (1,75 Ч 70) / 467 = 0,26 г.
Далі розрахуємо, в якій кількості сульфату амонію міститься ця кількість азоту. У 132 г сульфату амонію міститься 28 г, тоді 0,26 г азоту буде міститися в (132 Ч 0,26) / 28 = 1,2 г солі.
Тому, для одержання 1,75 г/л тобраміцину вміст сульфату амонію в середовищі буде становити 1,2 г/л.
Отже, загальний вміст сульфату амонію в середовищі, необхідний для синтезу біомаси (2,5 г/л) і тобраміцину (1,75 г/л), становить 1,
Процес біосинтезу аміноглікозидного антибіотика тобраміцину курсовая работа. Медицина.
Курсовая работа по теме Характеристика пестицидів
Особенности Социализации Детей Оралманов Мигрантов Реферат
Курсовая работа по теме Система анализа использования материальных ресурсов предприятий
Статья На Тему Управление Фирмой В Условиях Кризиса
Прогнозирование Диссертация
Дипломная Работа На Тему Организация Учета, Анализа И Аудита Расчетов Оао Мк "Азовсталь" С Государственным Бюджетом И Внебюджетными Фондами
Курсовая работа по теме Банковская реформа в России и становление современной банковской системы
Дипломная работа по теме Основные средства производства
Особенности Участия Несовершеннолетних В Гражданских Правоотношениях Курсовая
Реферат Бег На Короткие Дистанции 5 Класс
Реферат по теме Создание Западноевропейского Союза и включение ФРГ в НАТО
Реферат: Гидроцефалия
Дипломная работа по теме Ремонт візків електровозів
Реферат по теме Противостояние Руси латинской агрессии
Реферат: Определение момента инерции маховика
Жизнь В Общежитии Сочинение
Общая Характеристика Методов Исследования Правовой Информации Реферат
Курсовая работа по теме Разработка схемы доставки груза в данных условиях и выбор оптимального подвижного состава
Реферат: Боли в спине за рулем. Гимнастика и самомассаж для водителей
Реферат: Steroids Essay Research Paper SteroidsWhat are steroidsAnabolic
Декларация по налогу на прибыль: составление и порядок построения - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Вклад в географию Н.Н. Баранского - География и экономическая география презентация
Понятие и сущность права - Государство и право курсовая работа