Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Крайният етап в биотехнологични процеси

Клон, пречистване и модификация на продукти

Изолиране на продуктите на биосинтеза

Общата схема на този етап на процеса е показана на Фиг. 12. Ако продуктът е локализиран в рамките на клетките, те унищожи, отстраняване на клетъчните отломки и възстановени продукти от изяснени среда; продуцирания продукт се извлича директно от средата.

За да се разделят на биомаса или клетъчна култура течност с помощта на сепаратори, центрофуги, филтър - преса, вакуум - барабанни филтри, ротационни вакуумни филтри, утаители. Изборът на оборудване зависи от kultirovaniya скалата, клетъчен тип, свойствата на средата.

Фиг. 12. Разпределение на биосинтетични продукти

За изолиране на клетки от големи обеми от културална среда (търговски наличен) високоскоростен центрофугиране се използва от съответните полу-непрекъснати центрофуги. Клетъчната суспензия се подава непрекъснато към барабана за центрофуга, клетките са концентрирани в него, избистрената течност се отстранява. Когато барабана е изпълнен с отложения клетки центрофугата се спира и клетките се събират. Недостатъци на този метод - необходимостта да се спре процеса, възможността за изтичане на микроорганизми от околната среда, невъзможността да се премахне напълно клетките и средата.

Алтернативен метод за изолиране на клетки от културалната среда - през мембраната на филтруване. Но процеса на филтриране бързо забавя поради натрупването на клетки на повърхността на филтъра. филтрува средно налягане Повишена дава временен ефект, тъй като клетките запушват порите, образувайки по-малко пропусклив слой.

Последният етап на биотехнологични процеси - изолиране на желания продукт - варират значително в зависимост от продукта се натрупва в клетката или се освобождава в културалната течност или продукт за клетъчна биомаса. Най-трудно е да се разделят вътреклетъчното продукт. По този начин клетките трябва да бъдат отделени от културалната среда, подлагането им на фрактура, и след това се пречиства на желания продукт от остатъци от разрушени клетки.

Изолирането на продукта е значително улеснено, ако тя се отделя в производител на културата течност. Ето защо, един от най-неотложните проблеми на промишлените биотехнологии е да се осигури микробни щамове, секретиращи възможно най-голям брой продукти в значителни количества.

разделяне и пречистване технология до голяма степен се определя от естеството на желания продукт. В някои случаи е възможно да не се използва внимателно пречистване на продукта, ако тя притежава желаната активност в суров държавата, и от чужди вещества, ако тези примеси не са изпитали някакви нежелани лекарствени реакции по време на неговото използване. Някои традиционни биотехнологични процеси обикновено изключват етап разделяне продукт.



Унищожаването (дезинтегриране) клетки. За тази цел се използват различни химични, биологични и физични методи. Всички процедури трябва да са едновременно достатъчно трудно да се унищожат клетъчната стена, и са достатъчно меки, за да се избегне разграждането на протеина. (Промяна в структурата на крайния продукт).

клетъчните стени на различни микроорганизми състав на полимери за тази цел не съществуват метода на razruscheniya.

Грам-положителни микробната клетъчна стена се състои от дебел слой пептидогликан и остатъчен -atsetilglyukozamina N N - ацетилмураминовата киселини, свързани с пептидни мостове.

При Грам-отрицателните бактерии клетъчна стена и покрита с тънък слой от липиди отвън.

Клетъчна стена на дрожди се състои от плътен слой на частично фосфорилиран Mannat и бета - глюкани.

Нисши гъби клетъчни стени имат многослойна, състояща се от алфа и бета глюкани, гликопротеини и хитин.

Съставът и здравината на стената на камерата, зависи от условията на култивиране, процентът на клетъчния растеж, фазата, в която се събират, концентрират, условия на съхранение клетки и дали избраната микроорганизма на експресиране на клонирания ген.

химичния метод за унищожаване на клетъчните стени - алкално третиране. Ако протеинов продукт не се разгражда при рН от 10.5-12.5, е възможно лесно да лизират големи количества от бактериални клетки. Например, рекомбинантен човешки растежен Harmon много просто изолиран от Е. Coli клетки чрез обработка с натриев бикарбонат при рН 11. След третиране с алкален не е практически жизнеспособни единични клетки, които автоматично решаване на проблема на изтичане на рекомбинантен микроорганизма.

Основният метод за унищожаване на микроорганизмите биохимични клетъчни - използва лизиране ензими. Например, яйчен белтък лизозим лесно хидролизира клетъчната стена на Грам-положителни бактерии. За унищожаването на Грам-отрицателни бактерии клетки с помощта на лизозим и EDTA. клетъчните стени на дрожди и плесени за се хидролизира с един или повече ензими: fosfomannazoy, β-1,2 и β-1,6-глюканаза, хитиназа - drozhzheliticheskim комплекс или препарат. Ензимно лечение на високо специфичен и се провежда при меки условия лизиране.

Клетките могат да бъдат унищожени чрез физични методи: не-механично (осмотичен шок или бързото повторно замразяване и размразяване), механична (ултразвукова обработка, сблъскване, хомогенизиране налягане). Механично разрушаване е високо ефективни, особено ултразвукови излъчватели, generiruyuschimim високочестотни звукови вълни. Дезинтегранти ултразвуков генератор се състои от транзистор ултразвукови вълни, пиезоелектричен или магнитострикционни датчик, един набор от работещи камери (апарат на базата на ултразвукова разпръсквател UZDN-1, Русия).

С голям брой клетки с балистични dyzentirigatsiyu, се извършва във високоскоростни топкови мелници, където се поставя концентрирана суспензия на клетки. мелница камера е запълнена с инертен абразивен материал (стъкло, полимерни гранули 1 мм в диаметър). Content разбърква бързо острието набучени върху оста. Повечето клетки са унищожени от срязване стрес в резултат от бързото движение на топки един към друг, повърхностите на перките и камерата. Условия за оптимално клетъчно разрушаване е избран чрез промяна на броя и формата на остриетата, като се разбърква скорост, брой и размер на топки, геометрия камера, температура, концентрация на клетки (клетъчни телефони на компанията «Willi A. Bachhotem», Швейцария, «Гифорд Wood Co», USA).

Сблъскване - клетъчна суспензия от висок вискозитет директен натиск върху фиксирана повърхност, голямо количество енергия, за да унищожат клетките стои на мястото на контакт. Активността на клетъчни протеини в разрушаването на клетките от сблъсък се намалява леко.

методи за екструзия (спукването на клетъчната суспензия чрез отваряне на капилярна) са предназначени да се справят с течни или замразени клетъчни суспензии. Диаметърът на отвора работни матриците, вариращи от няколко милиметра до една десета от своите акции. В gidroekstruderah налягане достига 2000-4000 кг / см 2 в екструдера на твърдата фаза - 10000-50000 кг / см2. След екструзия, налягането се освобождава внезапно, което води до клетъчен лизис. Екструзия се произвежда от дезинтегриращи «Manton Gaulin» (САЩ), LKB (Швеция).

Допълнителната обработка. След разрушаването на клетъчните отломки се отделя чрез центрофугиране на ниска скорост или микрофилтрация мембрана.

Последният етап е производството на всяка микробиологична изолиране на желания продукт от културалната среда и нейното пречистване. Така желаният продукт може да бъде биомасата или клетки, или всеки продукт на клетъчния метаболизъм. Ако желаният продукт се намира в клетката (или натрупва част на клетъчните структури или черупката), е endometabolitom ако бъде освободен в течността от клетъчната култура - exometabolite.

В повечето случаи, предварителното извличане endometabolitov необходимо унищожаване на клетки. Въпреки това, този процес не е удобно да се извършва директно в културалната среда, се екстрахира от реактора, и клетка концентрат след отстраняване на културалната среда. Следователно, първият етап на отделяне на по-голямата част от микробиологични продукти на синтеза е да се отделят микроорганизми, произвеждащи биомаса от културалната среда. Така различни методи могат да бъдат използвани в зависимост от вида на използваните микроорганизми.

За да се разделят на бактериални култури, използвани вакуумни филтри: смукателни филтри, лентови, барабанни, камерни. Филтрация бактериални суспензии включва големи трудности са причинени от малкия размер на клетка, високи суспензии вискозитета и големия брой на микрочастици примеси. Следователно, етапът на филтруване обикновено се предхожда от предварителна обработка на суспензии с цел максимално възможно коагулация на клетките и примеси в по-големи и лесно се филтрува частици. Коагулацията прилага няколко типа: термични, органични и неорганични киселини, неорганични соли на електролити (Na 2 SiO 3, Na 2НРО 4), които реагират с Са2 + йони, които са в течността за култура да образуват слабо разтворими съединения.

Са 2 + + Na 2 SiO 3 ® Casio 3 + 2Na +


Са2 + + Na 2НРО 4 ® CaHPO 4 + 2Na +

Получените частици от седиментни улавяне клетки от микроорганизми и примеси.

Процесът на коагулация се подобрява чрез използване на комбинация от методи, такива като киселина и топлина, и термичната коагулация на електролита. Един ефективен метод за лечение на коагулация на суспензии на полиелектролити високо молекулно тегло - флокуланти. По този начин за разлика от обичайната форма флокули коагулация или утаяване насипно структура, която значително подобрява процеса на филтриране.

В резултат на коагулация и флокулация големи частици преди филтруване може да бъде подложен на утаяване (седиментация гравитачно), последвана от декантиране супернатантната течност, която след това може да се пречиства допълнително чрез филтруване.

Утаяване на по-голямата част от микробни клетки се класифицират като свиваем, който е уплътнен, така че по време скоростта на филтрация ще се намали значително. За да се улесни филтрирането на микробни суспензии и намаляване на различията в нивата на филтрационни използвани барабан филтър с наносен слой - полу-непрекъснато апарат. Преди работа по филтърната повърхност на барабана namyvayut дренажен слой на пълнежа е прах от диатомит, filtrperlita (смляно вулканични скали, съдържащи SiO 2 и Al 2 O 3) или дървесно брашно. Характерна особеност на такъв филтър (за разлика от конвенционалните вакуум барабан) е, че ножът, предназначена за отстраняване на утайките от барабана, има специална микрометър терен. С всяко завъртане на барабана, се подава в центъра на ножа, рязане nafiltrovanny утаява заедно с тънък слой дренаж, актуализиране, като по този начин за филтриране на повърхността; Следователно, скоростта на филтрация не се намалява.




За предварително концентрация (удебеляване) по-големи и по-тежки клетки на дрожди и микро-гъбички са широко използвани флотация. Основната движеща сила е появилото флотация, газови мехурчета се включват клетки и ги носят на повърхността. В резултат на това през слой от отработени култура течни форми на слой пяна, в която клетките са концентрирани. Процесът се извършва в специални устройства - Флотация в който се инжектира въздух и, в зависимост от дизайна, се диспергира с разпръсквател или ежектор гаси пяна и извеждане 4-6 пъти концентрирани клетъчна суспензия (Получаване на хлебна мая).

За по-нататъшно концентриране и отделяне на биомасата на гъбички и дрожди, използвани разделяне (еднослойна или многослойна)

за отделяне на суспензии и емулсии, както и центрофугиране за отделяне на клетките и твърди остатъци от хранителната среда. Тъй като дрожди суспензия удебеляване на 20-30 г / л до 550-600 г / л сгъстител separatora- използване тип плоча непрекъснато CAS-501 К-3, е необходимо последователно разделяне стъпки 2-3. С центрофуги различни дизайни успяват да отделят течности от култура бактерии, дрожди, филаментозни гъби. Наличието в културална течност вискозни компоненти, като например различни видове екзополизахариди декстран aubazidana, пулулан и т.н. Значително усложнява процеса на центрофугиране.

За извличане на желаните продукти endometabolitov си концентрат микробната биомаса се третират или с всяка клетка, без унищожаване на екстракта (екстракция на петролев етер biozhira фуражни дрожди биомаса екстракция полиен антибиотици) или клетките се разрушават чрез всеки от методите и продуктите, след това се екстрахира.

За унищожаване (разпадане) Клетките се набор от методи, които могат да бъдат приписани на три основни групи: физични, механични, химични и ензимни (ензим) методи. Всички процедури трябва да бъде достатъчно, за да унищожи клетъчната стена твърди и в същото време достатъчно мек за избягване на денатурация или унищожаване на целевия продукт. И тъй като клетъчните стени в различни организми са съставени от различни полимери (понякога сравними или по-добри от силата на най-добрите класове на стомана), тогава не съществува универсален метод за тяхното унищожаване, не съществува.

Физическите методи включват балистична метод разрушаване на клетката с помощта ballotini мъниста, кварцов пясък, смилане на клетките в диск мелница, прегазване, замразени в течен азот или сух лед в клетките; екструдиране на клетката с високо налягане (2-5 атм) през тесен прорез или дупка; gazodekompressionnaya дезинтеграция, въз основа на създаването на камера с разградими материали и високо налягане, бързо я анулира, в резултат на разкъсване на клетъчните стени; Ултразвукова разпадане.
Ензимни методи се основават на използването на литични ензими, които разрушават клетъчната стена: лизозим освободен от протеина и яйцата главно разрушава бактериални клетъчни мембрани; ензимен комплекс, съдържащ се в стомашния сок или охлюв градински охлюв произведени от някои видове от актиномицети лизиране мембрани на еукариотни клетки, по-специално гъбички.


Химични методи се основават на разпадането на разрушаване на клетъчната мембрана под въздействието на основи, киселини, детергенти, инхибитори на клетъчна стена синтез.

Избор на метод на разпадане се определя от целите на работата: за вътреклетъчни ензими са най-приемливи балистични и екструдиране процеси; ензимни методи са широко използвани в научните изследвания за изолиране на интактни различни субклетъчни структури (органели, мембрани, и т.н.), както и за получаване на протопласти. Прилагане на химични методи за микробно разграждане води до нарушаване на целостта на клетъчните структури, инактивиране на ензимите. Ето защо, химични методи, използвани обикновено за приготвяне на храна и biozhira протеин от мая.

В резултат на метода за обработка на клетъчната биомаса съгласно една от разпадане се получава хомогенат съдържащ непрекъснати клетки, прекъснато клетъчните мембрани, мембранни фрагменти, множествена клетъчна структура, която може да бъде отделена чрез филтруване. Голяма част от-endometabolitov вещества отива в културалната течност или извличане на разтвора.

Освен това изолиране и пречистване на желаните продукти от културалната среда или екстракти зависи от тяхната химическа и физическа природа.

За възстановяване на такива съединения като алкохоли, карбонилни съединения, киселини и техни производни, по-голямата част на антибиотици, витамини, алкалоиди, които се използват рутинни методи и техники, използвани в химическата технология (дестилация, изпаряване, екстракция, прекристализация, сублимация, и т.н.). Като пример, разделяне екстракция технология пеницилин на от културалната среда.

Модерни производствени бензилпеницилин включва етап на дълбоко производство култивиране микроорганизъм, последвано от възстановяване на желания продукт от културалната среда.

В първия етап на мицел от културалния бульон се филтрува (обикновено ротационни вакуумни филтри, постоянно). Културален бульон филтрат (роден разтвор) след това се подлага на предварителна обработка (допълнително филтриране с активен въглен).

Изолиране на нативния разтвор пеницилин се основава на способността на пеницилин киселина, разтворена в бутилацетат, е неразтворим във вода. калиева сол на пеницилин В, напротив, е лесно разтворим във вода и неразтворими в бутилацетат. В производството след Добавя трансфера на родния почистване магазина решение химикал в колекцията на родния разтвора преди екстракцията 0.03-0.06% тегл. Dezemulgatora (avirol) за по-добро разделяне на емулсията.

Роден разтвор подава към колектора на емулгатор, който се доставя едновременно разтвор от 12,9% H 2 SO 4 и охладени бутил. Емулгаторът се смесва трите компоненти и екстракция на бензилпеницилин (киселина) бутил ацетат. Метод температура се поддържа между 10-12 0 ° С, рН - 2,8 ± 3,0. В такъв рН рязко намалява степента на дисоциация на карбоксилните групи на молекулите на бензилпеницилин в недисоциирана състояние те преминават в органичната фаза (бутилацетат) .Bolee силни киселини и други електролити се дисоциират и следователно не разтворим в бутилацетат; остават във водната фаза, почти всички минерални компоненти, аминокиселини, разтворими протеини. След това емулсията се подава в екстрактора, където се обработват допълнително с бутилацетат.

След екстракт бутил ацетат се промива с деминерализирана вода и се подлага на екстракция два етапа с воден разтвор на натриев бикарбонат при рН 7.3 -7.8. При тези условия, пеницилин е в дисоциирана състояние и лесно разтворими във водната фаза и практически неразтворим в бутилацетат. В тази стъпка не успее, почистена от примеси (предимно органични), които са по-слаби киселини, отколкото бензилпеницилин.

От втория антибиотик екстракт бикарбонат се екстрахира с бутил ацетат при рН 2.2-2.5.

Получената вторичен бутил ацетат Екстрактът се избистря чрез обработване с активен въглен, след това се замразява при -5 ° С в продължение на 20-30 минути, филтрува се парчета от ледени кристали и натриев сулфат дехидратират така бутилацетат екстракт.

Изолиране на калиева сол на бензилпеницилин екстракт бутилацетат се извършва чрез добавяне на изчислено количество наситен разтвор на калиев ацетат (разтвор на калиев ацетат се приготвя в отделен възел).

Получената калиева сол се пречиства допълнително чрез прекристализация от воден разтвор бутанол, получените кристали се филтрира, промива се и се суши с безводен бутанол.

Най-голямата трудност е изборът на протеиновите продукти на природата: ензимни препарати, протеинови антитела, ваксини, хормони и други физиологично активни вещества. Ето защо, по-отблизо в чертите на тяхното изолиране и пречистване на подготовката на ензимни препарати.

IV. Илюстративен материал: Приложено

V. Литература:

основният:

1. Egorova TA, Klunova SM, Zhivuhina EA Основи на биотехнологията. - M: Publishing.. център "Академия" - 2008 г. - 208 стр.

2. Евтушенко, Фомичев JK Въведение в биотехнологиите: Лекции. - Минск:. БСУ, 2002 г. - 105 стр.

3. Sazikin JO, Orekhov SN Chakaleva II Biotechnology: Учебник. - M: Publishing.. "Академия" Център. - 2006 г. - 256 стр.

4. SN Orekhov Pharmaceutical Biotechnology. Пътеводител за практическо обучение. - Инструкция. - Ед. Акад. RAM памети VA Биков, проф. AV Katlinskiy. - М .: GEOTAR Media, 2009 г. - 384 стр.

5. Elinov NP Химическа микробиология. - Инструкция. - M: Висше училище.. - 1989 448

6. Vorobyeva LI Промишлена микробиология. - Инструкция. - M: МГУ.. - 1989, 294, стр.

7. Biotechnology. Принципи и приложения. Trans. от английски език. / Ed. J. Хигинс, D. Най-добър, J. Jones. - M: Mir.. - 1988 г., 480.

8. Chueshov VI, Зайцев AI, ДВ Shebanova Промишлени технологии на лекарства. Volume 2. Харков, 2002.

9. микробен синтез Biotechnology (Ed Becker ME.) - Рига - 1980 година.

10. Biotechnology. (Респ. На редактора AA Баев). - M: Наука.. - 1984 г., 310 стр.

11. Пърт SJ. Основи на култивиране на микроорганизмите. М. - 1979

12. промишлена микробиология (изд Егоров NS.) - М., 1989

13. Процеси и апарати за химическата технология (Ed. PG Romankova). - LS - 1981 година.

още:

1. Berezov TT , Korovkina BF - Biological Chemistry (Ed IM Иванова.) - М., медицина - 1981

2. Никитин GA - Биохимични основа на микробиологични производства - Киев 1981 година.

3. G. Бритън - биохимия на естествени пигменти. М., World - 1986

4. Попова TV - Развитието на биотехнологиите в СССР - Москва, Наука - 1988

5. аспекти населението на биотехнологиите - Pechurkin NS, Bril'kov AV, TV Markenkova - Новосибирск - Наука - 1990

6. Специална списание: "Биотехнологии", "Фармация на Казахстан", "Лекарствена Newsletter" и други.

VI. Контролни въпроси (обратна връзка):

1. Какви са методите за разделяне на биомаса от течността на културата.

2. Какво е разпадането на и методите, използвани?

3. Каква е разликата между endometabolitom и exometabolite?

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Крайният етап в биотехнологични процеси

; Дата: 04.01.2014; ; Прегледи: 571; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.26
Page генерирана за: 0.098 сек.