Полимерлі материалдарды биотехнологияда қолдану: антибиотиктер жасау, өндірістік ағындарды тазарту

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

мөж

«Полимерлі материалдарды биотехнологияда қолдану: антибиотиктер жасау, өндірістік ағындарды тазарту

Орындаған: Слямова М. М.

Тексерген: Мұсабаева Б. Х.

СЕМЕЙ

2015

Антибиотиктер. Антибиотиктердің жаңа түрлерін жасау. Пенициллин алудың технологиялық схемасы

Антибиотиктердің жіктелуі.
Жаңа кезеңнің антибиотиктерін жасау. Жаңа штам-продуценттерді іздестіру; белгілі антибиотиктердің химиялық модификациясы.
Табиғи антибиотиктердің химиялық трансформациясы - жартылай синтездіқ препараттар.
Антибиотиктерді алудың технологиялық схемасы
Антибиотиктердің жаңа түрлерін іздеудің негізгі жолдары
Антибиотиктерге резистенттіліктің проблемалары.

Антибиотиктер дегеніміз - биологиялық қоспалар. Олар тірі клеткалардан алынады жән аз мөлшерде байытылғанның өзінде оған сезімтал микроорганизмдерді толық жойып жібере алады немесе өрбуін бәсеңдетеді. Олар тек микроорганизмдер мен өсімдіктерден ғана емес, аңдардың клеткаларынан да алынады. Антибиотиктердің өсімдіктерден алынғанын - фитонциттер деп атайды. Оларға сарымсақтан алынатын хлорепин, томатин, сативин және пияздан бөлінетін апиндер жатады.

Қазіргі кезде микробтардан көптеген антибиотиктер алынады. Солардың кейбір маңыздыларына тоқталып өтелік.

Пениципллин - пенициллум зең саңырауқұлақтарынан алынатын антибиотик. Оған стрептококтар, стафилококтар және пневмококтар жатады. Таяқша тәрізді бактериялар шар тәрізді түрлеріне қарағанда пенициллинге төзімді болады. Пенициллин микробтар жасушасына өте шапшаң енеді. Пенициллин әсер еткен микробтардың сыртқы пішіндері өзгереді, өніп-өсу қабілеті жойылады, қоректенуі баяулап қалады.

Антибиотик әсерінен жасуша қабығының құралуы бүлінеді, протоплазма ыдырап, жасуша өледі. Пенициллин тіршілік ортасында шамадан тыс көп жиналса, оның биологиялық активтігі кеміп кетеді. Пенициллин медицинада кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде пенициллиннен әсері күштірек оның бірнеше түрлері алынады. Олар пенициллиназа ферментіне аса төзімді метициллин, қышқыл ортада көп уақытқа дейін ыдырамай сақталатын оксациллин антибиотиктері.

Медициналық және мал дәрігерлік практикада антибиотиктердің басым көпшілігі актиномицеттерден алынады. Актиномицеттердің жалпы бейнесі 28-суретте көрсетілген.

Стрептомицин - актиномицеттің бір түрінен алынатын антибиотик. Оның көптеген микроорганизмдерді, соның ішінде өкпе ауруы таяқшасының тіршілігін жоятын қасиеті бар. Пенициллинге қарағанда ол жасушаға нашар сіңеді. Дегенмен ол жасушадағы тотығу процесін шапшаң тоқтатады.

Стрептомицин тұз және күкірт қышқыл тұздары түрінде өндіріледі. Медицинада бұл антибиотиктің аса тиімді екені толық дәлелденді.

Грамицидин - спора түзетін топырақта тіршілік ететін Бациллус бревис микробынан алынады. 1942 жылы одан «С»грамицидин антибиотигі алынады. Ол стафилококтарға, стрептококтарға, пневмококтарға жойқын әсер етеді. Сонымен қатар актиномицеттердің әр тобынан алынған, окситетрациклин деген антибиотиктер де медицинада кеңінен қолданылады. Тетрациклиннің азғана концентрациясы белок синтезін, ал жоғары концентрациясы нуклеин қышқылдарының түзілуін тежейді.

Антибиотиктер әрқайсысы жеке микробтарға ғана әсер етеді. Бактерияларға қарсы антибиотиктер ауру қоздырғыш саңырауқұлақтарға әсер ете алмайды. Бірақ мұндай ішінен тиімді деп танылғандары гризеофульвин мен нистатин.

Гризеофульвин - зең саңырауқұлақтарының кейбіреуінен бөліп алынған антибиотик. Көптеген тері, шаш ауруларын емдеуге кеңінен қолданылады. Ашытқылар қоздыратын кандидамикоз ауруына бұл препарат қолданылмайды.

Нистатин - кандидамикоз ауруына қарсы қолданылғанда жақсы нәтиже беретін антибиотик. Бірқатар микроорганизмдер антибиотиктерді үзбей қолданғанда оған төзімділік көрсетеді. Кейбір антибиотиктер мұндай жағдайда микробтардың өзіне жем болады. Мұндай кезде антибиотиктер мен химиялық дәрі-дәрмектерді қосып қолданса жақсы нәтиже алуға болады. Кейбір микробтар антибиотиктерді бүлдіретін ферменттер түзеді.

Микробтарға жойқын әсер ететін заттарға лизоцим жатады. Оның өзі аздап сілті реакциялы белок. Әсіресе ауру қоздырғыш микробтарға - сіреспе вибриондары мен сібір жарасын қоздырушыларды қырып жіберетін қасиеті бар. Лизоцим сілекейде, көз жасында қан сарсуында, лецкоциттерде, сүтте, тауық белогында, балық уылдырығында кездеседі.

Фитонцидтер - өсімдіктер тіршілігі барысында түзіледі де, бактериялар мен саңырауқұлақтарға жойқын әсер етеді. Өсімдіктердің бұл қасиетін алғаш рет 1930 жылдары Б. Т. Токин ашқан болатын.

Фитонцидтерді шапшаң бұзылатын өнімдерді сақтау мақсатында қолдану кеңінен сыналуда. Сондай-ақ антибиотиктерді де тамақ өнеркәсібінде қолдану қолға алынады. Оларды балық, құс өнімдерін, ашытқы өндіру заводтарында зиянды микробтарға қарсы қолданады. Антибиотиктердің ішінде хлортетрациклин, пеницил мен низин, тағы басқалары тиімді болатыны анықталды. Антибиотиктерді тамақ өнеркәсібінде пайдалану экономикалық жағынан көп пайда келтіре алады.

Алдын антибиотиктерді олардың продуценттері - бактериялар, актиномицеттер, саңырау құлақтар бойынша жіктеген, топтастырған.

Биологиялық әсер етулері бойынша антибиотиктер бактерияларға қарсы, фунгициттерге (саңырауқұлақтануға) қарсы және қатерлі ісікке қарсы болып бәлінеді. Бактерияларға қарсыларына: пенициллин, эритромицин, олеандомицин, карбомицин және басқа да оң (+) грамм бактерияларын егетін. Сол сияқты теріс (-) грамды бактериялар езетін тетрациклин, неомицин, стрптомицин, полимиксин, грамицитин және басқалар; туберкулезге қарсы әсер ететін стрептомицин, биомицин, циклосерин және де басқа антибиотиктер жатады. Саңырауқұлақтануға қарсы антибиотиктер тобына жататын нистатин, гризеосульфин, леворин, кандицитин және “В” мфотерициндер кіреді. Қатерлі ісік ауруларына қарсы антибитиктер болып актиномицин және “С” митомицині есептеледі.

Химиялық құрылысы бойынша антибиотиктер (М. М. Шемянин және А. С. Хохлов бойынша) мынадай топтарға бәлінді.

1. Алифатикалық антибиотиктер - нистатин, миностатин, фунгицитин. Нистетинді (С16 Н15NO18 және 19) Streptomyces tungicidicus. Str. naursei етеді. Ол ашытқыға және саңырауқұлаққа ықпал етеді, бірақ бактерияларға әсер етпеиді.

2. Аликцикликалық антибиотиктер - тетрациклин - стафилакокқа, стептакокқа, салмонеллға және басқаларға әсер етеді. Оның продуценті - Str. vividofac Тетрацилинді хлортетрацилинді хлорсыздандыру арқылы да алуға болады. Егер ттрациклин молекуласының “В” шеңберінің көміртегісінің жоғарғы атомында он тобы болатын болса, онда бұл құрамды (сол секілді кең танымал антибиотикалық затты да ) окситеттрациклин деп атайды. Оның продуценті - Str. rimosus және басқа егінділер.

Егер тетрациклин молекуласы “Д” шеңбері көміртегісі жоғарғы атомында хлор атомы болатын болса, ондай жағдайда бұл зат хлор тетрациклин немсе биомицин деп аталады. Ол тек медецинада ғана емес стимулятор ретінде үй жануарларын бақылауға да пайдаланады.

3. Антибиотиктер - хинодар (мысалы Aspergillus -тің көптеген түрлерімен продуцент ететін фумигатин) стафилакоктарға, стептококтарға, Vibrio choleras-тарға және басқаларға әсер етеді.

4. Құрамында азот бар гетероципиндік антибиотиктер - пенициппин және оның туындылары Penicillium potatum және әсіресе P. chrycodenum дерлин процудент етімді. Ал -Salmonella, Pseudomonas, Staphylococcus, Candida albicans, Mycobacterium Tuberculosis, Streptococcus faecalis, Vibrio және басқа да оң (+) грамды бактерияларға әсер етеді.

5. Стрептомициндер және осы тектес антибиотиктер. Стрептомицинді Streptomyces griceus немесе Actinomyces Streptomycini (совет ғалымдарының жіктеулері бойынша) продуцент етеді. Ол теріс (-) грамды бактерияларға сол сияқты кейбір оң (+) грамды бактерияларға әсер етеді.

6. Құрамында оттегі бар гетерациклиндік антибиотиктер- гризеофульвин және басқаларға әсер етеді.

7. Антибиотиктер- полипиптидтер- грамицидин, полимиксин және басқалар. Құрылысы бойынша олар L және D - аминоқышқылдары қалдықтараының циклопептидтері болып саналады. Полипексинді Bacillus polymyxa, B. Aerosporus-тер продуцент етеді.

Қазіргі кезде өте көп әр түрлі антибиотиктер шығарылады. Мысал ретінде төменде пенициллин мен азықтандыратын биомициндерді алу технологиялары жетілді.

Пенициллин - өндірістік жолмен бірінші рет шығарыла бастаған микроб тектес антибиотик еді. Ең алдын оны үстір өсіру әдісімен алатын. Оны алу технологиясы тіптен анайы еді, себебі продуцентті колбада немесе шыны ыдыста өсіретін. Арнайы жағдайда алынатындығына қарамастан, оған сұраныстың жоғары болуы себепті, оны өндіру көлемі өсе түсті. Продуцентті егу үшін керек десең сүр өнімдерін құятын шөлмектер де пайдаланылатын, себебі ол ыдыстарды жуатын және өңдейтін машина пар болушы еді. Әрбір шөлмекте тиісті желдету жағдайын қамтамасыз ететін 1-4 см қоректік орта қабаты орналастырылатын. Ол ыдыстарды арнайы кәрзеңкелерге салып, залалсыздандырып, салқындататын. Құрғақ спораларды немесе олрдың сулы суспенияларын шөлмектергеерекше бүріккіштермен немесе пипеткалар көмегімен енгізтін және 5-10 тәулік бойына 24*С жылулықта фермент етілуге қойылатын.

Қазіргі кезде бүкіл әлемде пенициллинді басқада антибиотиктер сияқты тереңдетіп егу әдісімен алып келеді.

Пенициллин продуценттері ретінде Penicillium chrysogenum егіндерінің өсіктері (штаммдары) кеңінен пайдаланылады. Penicillium түрлері споралар (конидийлер) тудырады. Мицелиялардың дамуында әр түрлі фазалар көрініс береді. Мицелияның бастапқы ортаңғы өрбу барысында клеткаларда майлар жиылып, қорланады. Кейіннен олардың сандары азая түсіп, рибонуклеополифосфат түйіршіктері бар вакуольдер пайда болады, одан соң аутолиз басталады. Пенициллин қоспалары үдей түсуі үлкен мөлшердегі мицелия биомассасы бар болған. Глюкоза мен сүт қышқылын бейтарап жағдайға жақын ортадажәне рН жағдайында толық пайдаланған жағдайда басталады.

Пенициллинді зерттегенде, оның қышқылдық гидролизі құрамында әр қашанда В-диметилцистан орын алатындығына көз жеткіземіз. Қоректік орта заттарына C14, N15, S32 белгіленген атомдарын енгізу арқылы пенициллиннің биосинтез механизмі зерттелген болатын.

Бензилпенициллиндік қыщқыл L-цистиннен фенилуксус қышқылынан және диметил пировиниградтың қышқылдарынан жинақталады деп саналады. Пенициллинді алу үшін алдын спораларды көбейтіп өсіреді. Олардың құрамына 0, 5% масса, 0, 5% пептон, 0, 4% ас тұзы, 0, 01% бір рет араластырылған калий фосфаты және 0, 005% магний сульфаты кіретін агарланған ортада өсіреді. Спораларды 25-27*С жылу ортасында 4-5 тәулік бойына өсіреді.

Өндірісте спораларды мицелийдің шыны флакондарда тары ортасында өсіру арқылы алады. Құрғатылған споралық мантериалды бөлме жылуы жағдайының өзінде де сақтауға долады. Алынған споралық материаоды инокуляторлады егу үшін пайдаланылады.

Егу ферменттерінде мицелий 12-18 сғат өсіріледі, 15-20 %-дық егін сұйығы көлемін негізгі ферментацияның басталуы үшін пайдаланады. Мицелий мен пенициллин биосинтезін өсіру үшін қоректік ортаны, әдетте жүгері экстрактысынан, лактозадан, глюкозадан, минерал заттарынан және антибиотикке жол салушы - кейбір фенил сірке су қышқыл дәрі-дәрмектерінен дайындалады.

Пеницилиннің негізгі ферментациясы үшін өндірісте пайдаланылатын кейбір қоректік орталардың құрамдары төмендегі кестеде келтірілген.

Пенициллин алу үшін фермептациялық орталар құрамдарының кестесі

Компонент

жүгері

майлылығы

Компонент: Кукурузді экстракт

жүгері: 2, 0-3, 0

: -

майлылығы: 2, 0-3, 0

Компонент: Жаңғақ және күнбағыс

жүгері: -

: 2, 0-4, 0