Учебное пособие - Sfu-kras - Сибирский федеральный ...

2. ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ2.3.Микробиологическое получение целевых продуктов. Аминокислоты. Субстраты и продуценты…тически активных изомеров, и метионина, усвояемого организмами в обеихформах, D-изомеры обладают токсичностью. Получение оптически активныхL-изомеров аминокислот из гидролизатов природных материалов растительногои животного происхождения связано с многоступенчатой и дорогостоящейочисткой. Биотехнологическое получение аминокислот включает в себяпрямую микробную ферментацию, а также микробиологический или ферментативныйсинтез из предшественников.Микробиологический метод получения аминокислот, наиболее распространенныйв настоящее время, основан на способности микроорганизмовсинтезировать все L-аминокислоты, а в определенных условиях – обеспечиватьих сверхсинтез. Биосинтез аминокислот в микробных клетках протекает ввиде так называемых свободных аминокислот или «пула аминокислот», из которогов процессах конструктивного метаболизма синтезируются клеточныемакромолекулы. Для синтеза всех белков требуется 20 аминокислот. Путисинтеза большинства аминокислот взаимосвязаны. При этом одни аминокислотыявляются предшественниками для биосинтеза других. Пируват – предшественникаланина, валина, лейцина; 3-фосфоглицерат – серина, глицина, цистеина;щавелево-уксусная кислота – аспартата, аспарагина, метионина, лизина,треонина, изолейцина; α-кетоглутаровая кислота – глутамата, глутамина, аргинина,пролина; фосфоэнолпируват+эритрозо-4-фосфат – фенилаланина, тирозина,триптофана; 5-фосфорибозил-1-пирофосфат + АТФ – гистидина. Синтезкаждой аминокислоты в микробных клетках реализуется в строго определенныхколичествах, обеспечивающих образование последующих аминокислот,и находится под строгим генетическим контролем. Контроль осуществляетсяпо принципу обратной связи на уровне генов, ответственных за синтезсоответствующих ферментов (репрессия), и на уровне самих ферментов, которыев результате избытка образующихся аминокислот могут изменять своюактивность (ретроингибирование). Данный механизм контроля исключает перепроизводствоаминокислот и также препятствует их выделению из клеток вокружающую среду. Чтобы добиться сверхсинтеза отдельных аминокислот,нужно обойти или изменить данный контрольный механизм их синтеза. Дляпервого пути возможно использование природных «диких» штаммов; оченьсущественны при этом условия ферментации, так как добиться дисбаланса всистеме синтеза аминокислот можно путем изменения ряда основных факторовсреды (концентрация основного субстрата, рН, соотношение макро- имикроэлементов в среде и др.). Изменение контрольного механизма синтезааминокислот осуществляется генетическими методами. При этом получаютмутантные организмы: ауксотрофные и регуляторные мутанты. Ауксотрофныемутанты – это организмы, утратившие способность к синтезу одной или несколькихаминокислот.Среди продуцентов аминокислот – различные микроорганизмы, представителиродов Corynebacterium, Brevibacterium, Bacillus, Aerobacter, Microbacterium,Eschirichia. Используемые в промышленности микроорганизмыможно подразделить на несколько классов: дикие штаммы, ауксотрофные мутанты,регуляторные мутанты и ауксотрофные регуляторные мутанты. Про- Введение в биотехнологию. Учеб. пособие -44-