1 дәріс. Кіріспе. Техникалық микробиология пәні, мақсаты және дамуы

№11 дәріс. Амин қышқылдарын алу.

1. 
   Химиялық синтездің алдында амин қышқылдарын алудың микробиологиялық тәсілінің артықшылықтары.
   
2. 
   Лизиннің биосинтезі. Лизиннің продуценттері және оларды өсіру. Кристалды препаратты және лизиннің азықтық концентратын алу.
   
3. 
   Глутамин қышқылы мен натрий глутаматын алу тәсілдері. Продуценттері.
   
4. 
   Триптофан алу. Микробтық синтез арқылы метионин және треонин алу.
   

Адам және жануарлар организміндегі зат алмасу процесі тек алмастырылмайтын аминқышқылдарының жеткілікті мөлшерде және белгілі бір ара-қатынаста болғанда ғана жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуінің жетіспеуі организміндегі зат алмасу процесінің күрделі бұзылуына әкеліп соқтырады, сөйтіп организмнің өсуі мен дамуы баяулайды.

Аминқышқылдарын алудың әдісі:

• 
  Химиялық синтез
  
• 
  табиғи ақуыз гидролизаттарынан бөліп алу
  
• 
  Микробиологиялық синтез
  

Аминқышқылдарының микробиологиялық синтезінде ауксотрофты мутанттарды қолданады, яғни мутагендік факторлардың әсерінен (сәулелену, химиялық әсер және тағы басқалар) аминқышқылының өсуі мен дамуына керекті қандайда бір қажеттілікті өздігінен синтездеу қабілетіне жұмсайтын бактериялар.

Ауксотрофтар - олардың өсуіне қажетті бір затты синтездеу қабілетін жұмсаған микроорганизмдер. Оларды пайдалану ингибитордың пайда болуы немесе қажетті өнімнің синтезін блокирлеуге мүмкіндік жасайды, қажет өнімге өзгеруін тоқтатады. Белгілі әдістерді қолдана отырып ауксотрофты мутацияны мутагеннің көмегімен алады.

• 
  Аминқышқылдарының микробиологиялық синтезі көптеген елдерде меңгерілген.
  
• 
  Өндірістік масштабта L-лизин алынады, басқа аминқышқылдарын алуға арналған зерттеулер кеңінен жүріп жатыр.
  
• 
  Аминқышқылының ферментативті синтез реакциясы клетка ішінде жүреді.
  
• 
  Алғашында аминқышқылы клетка ішінде бос аминқышқылдары түрінде жиналды.
  
• 
  Культивирлеудің алдынғы сатыларына кіретін периодты культивирлеуде аминқышқылының активті жиналуы және оның өсуі.
  

Осы мөлшердің көп мөлшерін микробиологиялық синтез береді. Биосинтез үшін ауксотрофты мутанттарды, яғни мутагенді факторлардың әсерінен дамуға және өсуге қажетті қандайда бір аминқышқылдардың өздігінен синтездеу қабілеттілігін жоғалтқан бактериялар. Бұл осындай бактериялардың өсуі және көбеюі үшін ортада аминқышқылдардың, яғни гомосерин, треонин немесе метиониннің және т.б белгілі бір мөлшер болу қажет. Осы мутанттарға көбінесе биотин қажет. Мұндай бактерияларды гомосериндефицитті немесе биотин дефицитті деп атайды. Мұнымен қоса мутанттар көп мөлшерде басқа аминқышқылдарын, яғни лизин немесе глутамин қышқылын синтездеп, оларды қоршаған ортаға бөлуге қабілетті. Мутагенді факторлар жасушадағы аминқышқылдарының қалыпты биосинтезін генетикалық ақпаратқа әсер ету арқылы өзгерте алады. Егер сәулелену немесе химиялық факторлардың ДНКға әсері нәтижесінде ферменттің синтезделуі үшін ешқандай ақпарат бермесе онда жасушада да синтезделмейді.

Ауксотрофты мутанттарды оқу нәтижесінде ормитин продуценттері ретінде аргинин немесе цитруллинрефицидті; гомосерин немесе диаминопимерин қышқылы триониндефицидті; изолейцин продуценттері; лизиндефицитті; тирозин продуценттері фенилаланиндефицитті болуы мүмкін. Кейде табиғатта кездесетін бактериялар өсу процессі кезінде ортада 2-5г/л бос аминқышқылдарын жинақтауға қабілетті, бірақ ауксотрофты мутанттар оларды одан да көп мөлшерде,яғни 20-100г/л продуцирлейді.

Лизиннің биосинтезі. Лизиннің продуценттері және оларды өсіру. Кристалды препаратты және лизиннің азықтық концентратын алу. Лизин Екі оптикалық активті D және L- формасы белгілі. Адам және жануарлар организмінде лизин бірқатар маңызды биохимиялық функцияларды орындайды. Жасушадағы кальцийдің тасымалдануына және асқорыту ферментерінің секрециясына қатысады.

Лизин мал азығындағы дефицитті ауыстырылмайтын аминқышқылдары лизиннің биосинтезі үшін бревибактериум, миктороройойс, коррунебактериум тұқымдасының ауксотрофты бактерияларының гомосерин дефициті мутанттарын қолданады.

Лизиннің активті продуценті бревибактериум. Оның клеткалары қозғалмайтын Грам оң таяқшалары, ұзындығы 1,2-2,5 мкм, кейде сопақша немесе домалақ формада болады.

Лизин продуценттерінің көмірсуы не сірке қышқылының N және О₂ көздері бар қоректік ортада культивирлейді. Бактерия клеткасында лизин пирожүзімді, аспарогинді немесе янтарь қышқылынан синтездейді. Лизин алу кезінде жағымсыз продуценттерді болдырмау керек.

Лизин алудың технологиялық процесі келесідей сатылардан тұрады:

• 
  1.егіс материалын алу;
  
• 
  2.қоректік ортаны залалсыздандыру және дайындалу;
  
• 
  3.барлық аппаратура мен коммуникация үшін ауаны залалсыздау және дайындау;
  
• 
  4.ферментация;
  
• 
  5.дайын өнім – L- лизинді бөліп алу;
  

Егіс материалына арналған колбалардағы культураны да шайқағышта тәулік бойы 30°С температурада өсіреді. Содан соң егіс материалын колбалардан инокуляторға ауыстырады.

Инокуляторда культураны 29-30°С-температурада тәулік бойы аэрациялау және араластырумен өсіреді. Көбінесе егіс материалын алу үшін меласса (3-5%), жүгері экстракты 2,5-3% және ас тұзы бар қоректік орталар қолданылады. рН - 7-7,2 мәнін 20%-тік күйдіргіш натрий ерітіндісімен тұрақтандырады. Инокулятордағы культураның құрамы ферментациялық қоректік ортаға біршама жақын болуы керек.