Нужна помощь в написании работы?

Микробная трансформация — неполное превращение органических соединений ферментами микроорганизмов, сопровождающееся накоплением в среде продуктов этого превращения.

Микробные трансформации осуществляются одним или несколькими ферментами и поэтому не приводят к значительным изменениям структуры субстрата. Микробная трансформация проявляется как в образовании соединений, которые далее не используются данным микроорганизмом, так и во временном накоплении промежуточных продуктов в процессе использования различных органических соединений в качестве ростовых субстратов.

Примером первого типа процессов может служить окисление, п-ксилола в п-толуиловую кислоту, которая накапливается в среде и не метаболизируется некоторыми штаммами рода Nocardia при выращивании их в синтетической среде с глюкозой и п-ксилолом:

Тест на знание английского языка Проверь свой уровень за 10 минут, и получи бесплатные рекомендации по 4 пунктам:

  • Аудирование
  • Грамматика
  • Речь
  • Письмо

Проверить

Примером второго типа процессов является временное накопление глюконовой кислоты отдельными штаммами рода Pseudomonas в процессе роста на среде с глюкозой:

При этом глюконовая кислота после значительной аккумуляции в среде используется как источник углерода.

Микробная трансформация — естественное свойство микроорганиз-мов, широко распространенное в природе. Это свойство используется человеком в практической деятельности для получения ценных продуктов. Таким образом, микробы могут выполнять роль химических реагентов в органической химии. Поэтому микробную трансформацию, когда она используется в этих целях, называют ферментативной, микробной или микробиологической химией. Действительно, цели и подходы микробной трансформации близки целям и методам органической химии.

В микробной химии используются не только процессы трансформации, осуществляемые микроорганизмами в природе или в стандартных условиях культивирования но, различные биохимические,   генетические, микробиологические и технологические методы воздействия на метаболизм микробной клетки, позволяющие препаративно получать продукты неполного превращения органических соединений, используя микроорганизмы, у которых в обычных условиях способность осуществлять данную трансформацию не выражена.

Узнай стоимость написания работы Получите ответ в течении 5 минут. Скидка на первый заказ 100 рублей!

Таким образом, огромные возможности органической химии дополняются не менее широкими возможностями микробиологической, или ферментативной, химии. Методы химии и микробиологии, конкурируя между собой, дополняют друг друга. В различных случаях предпочтение отдается тому или другому подходу на основе сравнительной оценки их рентабельности, особенностей технологии, влияния производственных процессов на человека и биосферу в целом.

 Преимущества ферментативных методов по сравнению с химическими заключаются в следующем:

1)   специфичность   действия   ферментов   позволяет   осуществлять  весьма  тонкие   перестройки   молекул   разных   соединений с использованием простых технологических схем, в то время как аналогичные  химические   превращения   обычно  требуют   трудоемких многостадийных синтезов или вообще невозможны:

2)   «мягкие» условия действия ферментов, так как они функционируют обычно в водных, неагрессивных средах и при температуре не выше 100 °С;

3)   небольшое  количество  вредных для биосферы отходов  и побочных продуктов.

Последние две особенности характеризуют микробиологические методы как основу «мягкой технологии» в отличие от химических, которые по технологическим условиям и действию на биосферу являются «жесткими».

Недостатками микробиологических методов на современном уровне их развития по сравнению с химическими являются следующие. Ферменты функционируют в большинстве случаев в водной среде, а большинство субстратов как правило плохо растворимы в воде. Поэтому в процессах приходится использовать растворы низкой концентрации, что приводит к низкому выходу целевого продукта с единицы объема аппарата. В связи с этим, а также некоторыми другими трудностями, связанными с культивированием микроорганизмов (необходимость асептических условий, интенсивного массообмена и обработки больших количеств микробной массы или культуральной среды, загрязнением целевого продукта биотрансформации питательными веществами и продуктами их метаболизма  и др.), крупнотоннажное производство на основе методов микробиологи-ческой трансформации требует высоких энергетических затрат.

Поэтому на современном этапе методы микробной химии рентабельны, прежде всего, в тех случаях, когда необходимы тонкие перестройки достаточно сложных молекул, таких, как углеводы, стерины и стероиды, антибиотики, алкалоиды, простагландины, некоторые аминокислоты, нуклеотиды и др., если речь идет о производстве средних масштабов — не более чем сотен или тысяч тонн в год.

Поделись с друзьями