Związki biologicznie czynne

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Związki biologicznie czynne"

Aleksandra Witkowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Związki biologicznie czynne

2 Aminokwasy Antybiotyki

3 Aminokwasy egzogenne: fenyloalanina histydyna izoleucyna leucyna lizyna metionina treonina tryptofan walina Aminokwasy endogenne: alanina arginina asparagina kwas asparaginowy cysteina glicyna glutamina kwas glutaminowy prolina seryna tyrozyna Na skalę przemysłową - produkcja kwasu glutaminowego, metioniny, lizyny. Zastosowanie preparaty paszowe oraz w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym.

kwas glutaminowy prolina seryna tyrozyna Na skalę przemysłową - produkcja kwasu glutaminowego,

4 Mechanizmy negatywnej kontroli metabolicznej Geny odpowiedzialne za biosyntezę danego aminokwasu kontrolują aktywność enzymów biorących udział w tym procesie, aby nie dopuścić do jego nadprodukcji: w środowisku zawierającym określony aminokwas w ilości wystarczającej do normalnego rozwoju komórki, zablokowana jest synteza enzymów biorących udział w jego wytwarzaniu; w warunkach nadmiaru aminokwasów hamowana jest aktywność wszystkich kluczowych enzymów szlaku metabolicznego lub tylko pierwszego enzymu w jego odgałęzieniu prowadzącym do wytworzenia danego aminokwasu. Przemysłową produkcję aminokwasów prowadzi się w warunkach rozregulowanego systemu kontroli, która prowadzi do nadprodukcji.

biorących udział w jego wytwarzaniu; w warunkach nadmiaru aminokwasów hamowana jest aktywność wszystkich kluczowych enzymów szlaku metabolicznego lub tylko pierwszego enzymu

5 Czynniki sprzyjające nadprodukcji aminokwasu wzrost przepuszczalności przez błonę cytoplazmatyczną - zwiększony transport aminokwasu na zewnątrz komórki spowodowany deficytem biotyny (do 5 g/dm 3 ), dodatkiem nasyconych kwasów tłuszczowych C 16 C 18, lub detergentów, odcinanie rozgałęzień szlaku metabolicznego przez wprowadzenie nadmiaru produktu tego rozgałęzienia, dodatek do podłoża prekursorów - substancji przeciwdziałających regulacji metabolicznej szlaku, mutageneza wprowadzenie mutantów ze zwiększoną aktywnością enzymów katalizujących biosyntezę danego aminokwasu.

rozgałęzień szlaku metabolicznego przez wprowadzenie nadmiaru produktu tego rozgałęzienia, dodatek do podłoża prekursorów - substancji

6 Nadprodukcja L-izoleucyny w komórce represja L-treonina 2-oksomaślan L-izoleucyna NH 4 + D-treonina Dodatek D-treoniny powoduje ominięcie represji produktem pierwszego etapu szlaku syntezy L-izoleucyny.

7 Produkcja kwasu L-glutaminowego Proces ten może przebiegać według dwóch różnych szlaków metabolicznych: w warunkach dużego stężenia jonu NH 4 + proces katalizuje dehydrogenaza glutaminianowa: NH oksoglutaran 2- + NADPH + H + L-glutaminian - + NADP + +H 2 O gdy stężenie jonu NH mmole/dm 3 udział biorą syntetaza glutaminowa i syntaza glutaminianowa. NH oksoglutaran 2- + NADPH + H + + ATP L-glutaminian - + NADP + + ADP + P i

2- + NADPH + H + L-glutaminian - + NADP + +H 2 O gdy stężenie jonu NH 4 + 2 mmole/dm 3 udział biorą syntetaza

8 bakterie - Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, źródła węgla glukoza, sacharoza, melasa, hydrolizaty skrobiowe, metanol, etanol, źródła azotu sole amonowe, amoniak, mocznik, makro- i mikroelementy, temperatura 32 o C, a następnie 38 o C, ph 8, Warunki prowadzenia procesu intensywne napowietrzanie (hamuje syntezę -ketoglutaranu powodującego zmniejszenie ilości kwasu glutaminowego), Wydajność procesu 100g/dm 3 po godzinach hodowli.

temperatura 32 o C, a następnie 38 o C, ph 8, Warunki prowadzenia procesu intensywne napowietrzanie (hamuje

9 Produkcja L-lizyny szczawiooctan L-asparaginian kinaza asparaginianowa semialdehyd asparaginianowy dehydrogenaza homoserynowa dihydrodipikolinian L-homoseryna L-lizyna L-metionina L-treonina Biosyntezę L-lizyny prowadzi się w warunkach wysycenia komórki L-treoniną i L-metioniną, co powoduje zablokowanie syntezy tych aminokwasów.

L-lizyna L-metionina L-treonina Biosyntezę L-lizyny prowadzi się w warunkach

10 Regulacja procesu Kinaza asparaginianowa hamowana jest przez jednoczesny nadmiar L-lizyny i L-treoniny (1 mmol/dm 3 ), a stymulowana przez L-izoleucynę i L-walinę. Aktywność dehydrogenazy homoserynowej regulowana jest niezależnie od aktywności kinazy asparaginianowej. Warunki prowadzenia procesu bakterie - Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, podłoże zawiera g/dm 3 biotyny, L-homoserynę lub L-treoninę, L-metioninę i L-izoleucynę, źródło węgla glukoza, etanol, kwas octowy, ph 7, temperatura 30 o C, napowietrzanie, czas trwania procesu 48 godzin.

Warunki prowadzenia procesu bakterie - Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentum, podłoże zawiera 25-30 g/dm 3

11 Antybiotyki

12 Antybiotyk specyficzny inhibitor procesów biologicznych. ( antybioza oznacza brak możliwości współżycia między dwoma mikroorganizmami). Penicylina odkrycie r. (Aleksander Fleming), oczyszczenie 1939 r. (Florey, Chain), produkcja na skalę przemysłową 1942 r., zwiększenie wydajności procesu r. (zastosowanie grzyba Penicillium chrysogenum, mutacja gazem musztardowym, promieniowaniem UV i rentgenowskim wydajność 7 g/l), współczesne mutanty wydajność 20 g/l.

(Aleksander Fleming), oczyszczenie 1939 r. (Florey, Chain), produkcja na skalę przemysłową 1942 r.

13 Producenci antybiotyków bakterie - Bacillus, Pseudomonas (500 różnych antybiotyków), grzyby Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Cephalosporium (1000 antybiotyków), promieniowce Streptomyces. Charakterystyka należą do różnych grup chemicznych: od prostych, małocząsteczkowych związków (cykloseryna) do wielkocząsteczkowych polipeptydów (erytromycyna), zaburzają przyswajanie substancji niezbędnych do życia mikroorganizmów, mają działanie bakteriobójcze (penicyliny, cefalosporyny, aminoglikozydy) lub bakteriostatyczne (tetracykliny), w małych dawkach hamują procesy przemiany materii mikroorganizmów wytwarzane przez mikroorganizmy, rośliny, zwierzęta i człowieka

Charakterystyka należą do różnych grup chemicznych: od prostych, małocząsteczkowych związków (cykloseryna) do wielkocząsteczkowych polipeptydów (erytromycyna),

14 Zastosowanie antybiotyków infekcje bakteryjne u ludzi i zwierząt, terapie przeciwnowotworowe cytostatyki, stymulacja wzrostu, zwiększenie produkcyjności zwierząt, konserwacja żywności.

15 Rodzaje antybiotyków -laktamowe (penicyliny, cefalosporyny), aminoglikozydowe połączenia glikozydów z aminocukrami (streptomycyna, gentamycyna), pochodne naftacenu tetracykliny, makrolidowe duże cykliczne cząsteczki (erytromycyna), polipeptydowe i glikopeptydowe (gramicydyna).

gentamycyna), pochodne naftacenu tetracykliny, makrolidowe duże

16 Mechanizm działania antybiotyków uszkadzają strukturę i funkcje ściany komórkowej: hamują usieciowanie peptydoglikanu (penicyliny, cefalosporyny), hamują polimeryzację peptydoglikanu (wankomycyna), tworzą kanały w błonie, pozwalające na szybszy przepływ kationów (10 7 /sek,) w stosunku do naturalnych przenośników (np. gramicydyna < 10 3 /sek), hamują syntezę białek: hamują przemieszczanie się rybosomów (anybiotyki aminoglikozydowe, np. gentamycyna), hamują wiązanie aminoacylo trna (tetracyklina),

szybszy przepływ kationów (10 7 /sek,) w stosunku do naturalnych przenośników (np.

17 hamują syntezę kwasów nukleinowych: hamują aktywność topoizomeraz np. gyrazy (cyprofloksacyna, sparfluoksacyna, kumermycyna), powodują powstawanie przerw w szkieletach cukrowofosforanowych (nitrofurazon), hamują syntezę prekursorów kwasów nukleinowych (azaseryna, showdomycyna), hamują replikację DNA (cytostatyki), blokują aktywność polimerazy RNA (ryfamycyn, streptowarycyn).

szkieletach cukrowofosforanowych (nitrofurazon), hamują syntezę prekursorów kwasów

18 Mechanizmy oporności na antybiotyki inaktywacja antybiotyku w wyniku jego enzymatycznej hydrolizy np. rozkład antybiotyków -laktamowych (penicyliny) przez -laktamazy, które katalizują rozkład pierścienia -laktamowego, modyfikacja antybiotyku przez wprowadzenie do jego cząsteczki różnych podstawników zmieniających swoistość jego działania (np. acetylacja), zmniejszenie przepuszczalności błony dla danego antybiotyku, aktywne usuwanie antybiotyku z komórki na skutek działania specjalnych pomp (oporność na tetracykliny), zmiana w miejscu docelowego działania antybiotyku, np. zmiany w białku wiążącym penicylinę lub zmiany w podjednostkach rybosomu, wytworzenie alternatywnego szlaku metabolicznego zastępującego szlak zablokowany w wyniku działania czynnika przeciwbakteryjnego (oporność na sulfonamidy, trimetoprim - cytostatyki).

zmieniających swoistość jego działania (np.

Podobne dokumenty

Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek

Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek Metabolizm białek Ogólny schemat metabolizmu bialek Trawienie białek i absorpcja aminokwasów w przewodzie pokarmowym w żołądku (niskie ph ~2, rola HCl)- hydratacja, homogenizacja, denaturacja białek i