Общая характеристика аминокислот и основных способов их получения. Продуценты аминокислот и их производство с помощью ауксотрофных мутантов. Этапы биотехнологического получения глутаминовой кислоты. Микробиологический синтез лизина, методы его получения.
Аннотация к работе
ФГБОУ ВПО Уральский государственный аграрный университет Контрольная работа по дисциплине Основы биотехнологии переработки сельскохозяйственной продукции Выполнил студент 4 курса ГСП заочного образования по направлениюСреди наиболее важных для промышленности метаболитов можно выделить, прежде всего, аминокислоты, находящие применение во многих сферах производства: 1) в качестве пищевых добавок, например, лизином, триптофаном и треонином обогащают растительные белки, а метионин включают в блюда из сои; 2) в роли усилителей вкуса; 3) в медицине (лекарственные препараты, смеси для парентерального питания), а некоторые аналоги аминокислот используют в лечении психических заболеваний; 4) в химической и фармацевтической промышленности аминокислоты широко используют как предшественники в производстве детергенов, полиаминокислот, полиуретана и т.п.; 5) в сельском хозяйстве (кормовые балансирующие добавки). Основным недостатком химического синтеза является получение смеси аминокислот, состоящей из изомеров, относящихся как к D-так и к L-ряду, тогда как биологической активностью в организме человека и животных обладают лишь L-изомеры, а D-изомеры аминокислот не перерабатываются их ферментными системами, кроме того, некоторые из них токсичны для человека и животных. Исключением в этом отношении является аминокислота метионин, у которой биологически активными являются как D, так и L-изомеры, в связи, с чем данная аминокислота производится преимущественно путем химического синтеза. С помощью мутагенных факторов у таких ауксотрофных штаммов индуцируется мутация, в результате которой прекращается или ингибируется синтез одного из продуктов, оказывающих регуляторное воздействие на ферментные системы, катализирующие образование данной аминокислоты, в результате чего концентрация этой аминокислоты в клетках мутанта и в культуральной жидкости повышается. В процессе двухступенчатого синтеза аминокислоты вначале получают ее предшественник (часто наиболее дешевым химическим синтезом), а затем с помощью ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, превращают предшественник в аминокислоту, при этом образуется только L-изомеры.Лизин относится к числу соединений, которые живые организмы не производят самостоятельно, и должны получать в готовом виде для синтеза собственных структурных и функциональных белков. Кристаллические аминокислоты должны быть добавлены в корм, когда количество содержащегося протеина в них уменьшается, а это в свою очередь является основной причиной почему метионин и лизин гидрохлорид изначально использовались в кормах. Например, вклад лизина в поставки протеина может быть оценен таким образом: простейшие выражения ниже иллюстрируют замену источника протеина (соевого шрота) на фуражное зерно (или кукурузу) и лизин. Лизин можно получать и химическим путем - из капролактама, но этот процесс является сложным, многостадийным и дорогим; кроме того, он недостаточно эффективен еще и потому, что половина готового продукта - не L-лизин, а его оптический D-изомер, который не усваивается организмами, а разделить их очень трудно и дорого. Процесс синтеза аминокислот (лизина, треонина, метионина, изолейцина) начинается фосфорилированием аспарагиновой кислоты с участием аллостерического фермента аспартаткиназы, активность которого ингибируется совместным действием двух аминокислот - лизина и треонина, если они накапливаются в клетках бактерий в избыточной концентрации.