Технология получения биопрепарата

Содержание

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ        2

ОПРЕДЕЛЕНИЯ          3 
ОБОЗНАЧЕНИЯ          3 
ВВЕДЕНИЕ          4

1 Основная часть          5

1.1 История открытия         5

1.2 Условия образования и биосинтеза стрептомицина   5

1.3 Источники минерального  питания и их роль в процессе  биосинтеза стрептомицина          7

1.4 Биологическая роль                 12

1.5 Применение                   12

2 Технология получения  биопрепарата      13

2.1 Физиолого-биохимические особенности развития

Streptomyces griseus         13

2.2 Ферментативная деятельность  продуцента стрептомицина  14

2.3 Промышленное получение стрептомицина     15

2.4 Получение наиболее активных штаммов стрептомицета - продуцента стрептомицина          15

 2.5 Подбор наиболее подходящей среды и установление режима развития стрептомицета          16

 2.6 Метод выделения и очистки стрептомицина    16

 2.7 Стабильность стрептомицина       18

2.8 Зависимость антибиотической  активности стрептомицина от  рН среды и ее состава           18

3 Собственные исследования        20

3.1 Материалы и методы        20

3.2 Результаты исследования       21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ          23

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОНИКОВ    24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные

ГОСТ 1770-74 Мерные колбы

ГОСТ 25336-82 Лабораторная посуда

ГОСТ Р-99 Термостат лабораторный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящей курсовой работе были использованы следующие определения  и сокращения:

Антибиотики (от греч. anti bios – против жизни) – химико-терапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной способностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований

Стрептомицеты  — род актиномицетов семейства стрептомицетовых  

(Streptomycetaceae) порядка Actinomycetales, является самым большим родом

семейства (более 500 видов)

кг – килограмм

т – тонна

мкг – микрограмм

мл – миллилитр

т.д – так далее

л – литр

ч – час

мин – минута

мг – миллиграмм

г – год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Антибиотики (от греч. anti bios – против жизни) – химико-терапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной способностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований.

 В зависимости от источника  получения различают шесть групп  антибиотиков:

- антибиотики, полученные  из грибов

- антибиотики, полученные  из актиномицетов; группа включает около 80 % всех антибиотиков. Основное значение имеют представители рода Streptomyces, являющиеся продуцентами стрептомицина, эритромицина, леомицетина, нистатина

- антибиотики, продуцентами  которых являются бактерии.

-антибиотики животного  происхождения;

- антибиотики растительного  происхождения

- синтетические антибиотики.

В данной работе будут рассмотрены  антибиотики,  полученные из стрептомицетов.

Стрептомицеты  — род актиномицетов семейства стрептомицетовых  

(Streptomycetaceae) порядка Actinomycetales, является самым большим родом

семейства (более 500 видов)

Стрептомицеты имеют огромное значение и в природе и в жизни человека. Они часто встречаются в почвах. Возможно, что запах сырой земли связан с жизнедеятельностью стрептомицетов. Многие из них образуют вещества, токсичные для бактерий и других групп микроорганизмов, но малотоксичные для человека и животных. Такие вещества называются антибиотиками и широко применяются в медицине. Достаточно сказать, что больше половины всех известных в настоящее время антибиотиков получены из стрептомицетов, и среди них такие хорошо известные, как стрептомицин, тетрациклин, эритромицин, ряд противоопухолевых антибиотиков и др.

Целью данной работы является: Получить стрептомицетовые антибиотики

Задачи курсового проекта: 

1.Изучить общую характеристику антибиотиков

2. Изучить технологию получения стрептомицина.

3. Изучить технологию производства стрептомицина в промышленных масштабах.

1 Основная часть.

1.1 История открытия.

Актиномицет, образующий стрептомицин, впервые был выделен в лаборатории  микробиологии Ратжеского университета в 1943 году.

Первое сообщение о  выделении антибиотика было сделано  Шатц, Буги и Васкманом в январе 1944 года. Антибиотик получил название стрептомицин (от родового названия актиномицетов Streptomyces, а организм, образующий этот антибиотик, был определен как Streptomyces griseus) Стрептомицин вырабатывают не только штаммы S. griseus, но и другие стрептомицеты: S. bikiniensis, S. raneus, S. humidus, S. reticuli, S. griseocarneus, S. mashuensis. Однако основным продуцентом стрептомицина признан S. Griseus.

 

1.2 Условия образования и биосинтеза стрептомицина.

З. Ваксман с сотрудниками в 1946 г. сообщил, что стрептомицин синтезируется при развитии S. griseus лишь в средах, содержащих в своем составе мясной экстракт, и рекомендовал для образования антибиотика следующую среду:

Таблица 1 – Состав среды  для образования стрептомицина (по З. Ваксману 1946)

Компоненты	Количество в 1 л водопроводной воды, г
Глюкоза	10
Пептон	5
Мясной экстракт	5
Хлорид натрия	5

 

рН такой среды устанавливается  в пределах 6,5-7,0. Мясной экстракт 3. Ваксман рассматривал не только как источник азота, но как продукт, содержащий какое-то «пробиотическое» вещество, без которого якобы антибиотик не вырабатывается.

Однако уже в том  же 1946 г. было показано, что мясной экстракт можно с успехом заменить дрожжевым, а позднее появились работы, показавшие, что образование стрептомицина  происходит в средах, где мясной экстракт заменен соевой мукой, или  кукурузным экстрактом, или гидролизатами, полученными из этих веществ. Более того, было установлено, что синтез антибиотика может происходить и на простых по составу синтетических средах. Таким образом, предположение 3. Ваксмана и его коллег о   возможности образования стрептомицина только в присутствии некоего «пробиотического» вещества, содержащегося в мясном экстракте, не подтвердилось. Эти примеры показывают, что в самом начале изучения условий выработки стрептомицина исследователи столкнулись с влиянием на процесс биосинтеза антибиотика различных компонентов сред, и в первую очередь источников азота, углерода, а также концентрации фосфора.

 

Источники азота.

Для развития стрептомицета и биосинтеза стрептомицина в синтетических средах наиболее благоприятны аммонийные соли. Нитраты в качестве единственных источников азота продуцентом стрептомицина не используются, но при добавлении к среде дрожжевого экстракта стрептомицет начинает их потреблять. По-видимому, невозможность использования стрептомицетом нитратов связана с отсутствием у него доноров водорода, что восполняется добавлением к среде дрожжевого автолизата. Вместе с тем присутствие нитрата натрия в среде, содержащей

кукурузный экстракт, приводит к изменению всего процесса обмена веществ стрептомицета.

Так, концентрация KNO3, равная 0,25%, препятствует вовлечению в обмен  веществ стрептомицета молочной кислоты, находящейся в кукурузном экстракте; при 0,5% KNO3 кислота потребляется, а при 1% она не только используется организмом, но и образуется им вновь.

 

Источники углерода.

Наилучшим источником углерода для развития S. griseus и образования антибиотика, по данным большинства авторов, считается глюкоза. Стрептомицет хорошо растет в средах с глюкозой, фруктозой, галактозой, ксилозой, мальтозой, лактозой или крахмалом, но не растет в средах с арабинозой, рамнозой, сахарозой, рафинозой, сорбитом, дульцитом. Продуцент стрептомицина не может гидролизовать сахарозу и рафинозу.

Способность использовать тот  или иной источник углерода и  продуцировать  антибиотическое вещество зависит  от штамма стрептомицета.

Почти все штаммы, образующие стрептомицин, могут использовать животные жиры, растительные масла или жирные кислоты (олеиновая, пальмитиновая) в  средах, не содержащих глюкозу. Масла  способствуют увеличению биомассы стрептомицета, ускоряют потребление источников азота и вместе с тем замедляют использование глюкозы. Влияние масел зависит прежде всего от вида масла, состава среды и штамма стрептомицета. Путь использования масла стрептомицетом, по-видимому, тот же, что и для других организмов: гидролиз до глицерина и жирных кислот с последующим C-окислением их. Спирты, за исключением маннита и глицерина, непригодны для роста стрептомицета и синтеза антибиотика. Из органических кислот молочная, пировиноградная и лимонная в синтетических средах стимулируют образование стрептомицина. Использование смеси яблочной и янтарной кислот в среде, содержащей основные аминокислоты, способствует значительному увеличению продуцирования антибиотика. Вместе с тем винная кислота, не повышая выхода стрептомицина,положительно влияет на рост стрептомицета.

 

1.3 Источники минерального питания и их роль в процессе биосинтеза стрептомицина.

Жизнедеятельность продуцента стрептомицина и его биосинтетическая активность обеспечиваются наличием в  среде таких компонентов, как  фосфор, железо, кальций и другие минеральные вещества.

 

Фосфор.

Фосфор имеет важное значение в развитии S. griseus и образовании антибиотика. Увеличение концентрации фосфора в среде до определенного

предела усиливает выработку  стрептомицина, дальнейшее же повышение  содержания фосфора, не оказывая заметного  влияния на рост мицелия, снижает  образование антибиотика. Избыток  фосфора в среде влияет на биохимический  состав цитоплазмы, изменяет цикл развития стрептомицета и нарушает некоторые физиологические функции клеток. Значительное увеличение содержания неорганического источника фосфора ускоряет потребление углеводов и подавляет развитие стрептомицета, а следовательно, и выработку стрептомицина. При избытке фосфора в среде, содержащей глюкозу, увеличивается накопление пировиноградной кислоты, но такой закономерности не наблюдается в случае использования крахмала.

Таблица 2 – Зависимость  образования стрептомицина от концентрации фосфора в среде

Концентрация (NH4)2HP04, мг/мл	Стрептомицин, мкг/мл, на 8-е сутки	Концентрация (NH4)2HPO4, мг/мл	Стрептомицин, мкг/мл, на 8-е сутки
2,000	170	0,020	300
0,600	570	0,006	200
0,200	675	0,002	130
0,060	530	0,000	25

При недостатке в среде  фосфора жизнедеятельность актиномицета значительно изменяется, что связано с нарушением усвоения углеводов, азота и с потребностями в кислороде. Все это ограничивает рост мицелия продуцента (он становится физиологически неполноценным), содержание фосфора в нем уменьшается и способность к биосинтезу антибиотика снижается.

Таким образом, свойство мицелия образовывать антибиотик тесно связано с количеством фосфора в нем. При развитии стрептомицета в среде, содержащей глюкозу, мясной экстракт и пептон, происходит быстрое потребление неорганического фосфора: количество его за период развития культуры снижается со 118 до 1 мкг/мл. Потребление фосфора стретомицетом в большей мере зависит от исходной концентрации этого элемента в субстрате. Так, на среде с исходным количеством фосфора, равным 29 мкг/мл, к 48-му часу потребляется 21 мкг/мл, а при исходной концентрации, равной 128 мкг/мл, количество потребленного фосфора возрастает до 118 мкг/мл за тот же период. Эти данные указывают на то, что в зависимости от начальной концентрации фосфора в среде существенно меняется качество выросшего мицелия стрептомицета, а следовательно, и условия образования стрептомицина.