85. Структура та біологічні функції ліпідів

Липиды – это ряд органических веществ, который входит в состав всех живых клеток. Нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных органических растворителях.

Липиды отличаются большим разнообразием химической природы, но настоящие липиды – это сложные эфиры жирных кислот и любого спирта.

Жирные кислоты - это небольшие молекулы с длинной цепочкой, которые состоят из атомов углерода (чаще 16 или 18), водорода и карбоксильной группы ( - СООН). Их углеродные хвосты гидрофобные, а карбоксильная группа гидрофильная, что легко образует эфиры. Жирные кислоты и липиды могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Существует три крупные группы липидов, различающиеся по химическому строению: простые липиды, сложные липиды и оксилипины.

В группу простые липиды наряду с ЖК входят соединения, содержащие одну длинную углеводородную цепь с функциональной группой, образованной из карбоксильной, или утратившие карбоксил.

Сложные липиды построены из нескольких блоков, соединенных между собой связями, расщепляющимися при гидролизе, чаще всего сложноэфирными или амидными. В этих липидах могут быть и простые эфирные связи. Сложные липиды обычно делят на две подгруппы, которые называют: 1-простые или нейтральные липиды и 2-сложные или полярные липиды.

Оксилипины образуются не из любых жирных кислот, как простые и сложные липиды, а только из некоторых полиеновых, в первую очередь содержащих 20 углеродных атомов. В литературе оксилипины чаще всего называют эйкозаноидами, из которых наиболее известны простагландины.

Важными группами липидов являются стероиды (желчные кислоты, холестирол, половые гормоны, витамин D), терпены ( каратиноды, витамин К,вещества роста растений – гиберилины), воски, фосфо- и гликолипиды, липопротеиды.

Функции липидов:

-энергетическая - при окислении липидов в организме выделяется энергия (при окислении 1 г липидов выделяется 39,1 кДж);

-структурная - входят в состав различных биологических мембран;

-транспортная - участвуют в транспорте веществ через липидный слой биомембраны;

-механическая - липиды соединительной ткани, окружающей внутренние органы, и подкожного жирового слоя предохраняют органы от повреждений при внешних механических воздействиях;

-теплоизолирующая - благодаря своей низкой теплопроводности сохраняют тепло в организме.

- регуляторная;

- смазывающая и водоотталкивающая;

- источник воды (метаболическая вода).

86. Характеристика водорозчинних вітамінів, біологічне значення.

Витамины – группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.

Витамины вносятся к разным типам. К ним относятся витамины В1(тиамин),В2(рибофлавин),В3(пантотеновая кислота), В5(витамин РР, никотиновая кислота, ниацин, никотинамид), В6(пиридоксин), В9(фолиевая кислота), В12(цианокобаломин), С(аскорбиновая кислота), Н(биотин).

Витамин B₁ - водорастворимый витамин, легко разрушается при тепловой обработке в щелочной среде. Фосфорилированная форма тиамина - тиаминпирофосфат - образуется в организме человека и является предшественником ферментов, которые играют существенную роль в обмене углеводов и, в частности, в процессах декарбоксилирования пировиноградной кислоты, -кетокислот. Витамин B₁ необходим для окислительного декарбоксилирования кетокислот, (пировиноградной и молочной), синтеза ацетилхолина, он участвует в углеводном обмене и связанных с ним энергетическом, жировом, белковом, водно-солевом обмене, оказывает регулирующее воздействие на трофику и деятельность нервной системы. Тиамин улучшает циркуляцию крови и участвует в кроветворении. Как и все витамины группы B, тиамин обладает хелатными свойствами.

Рибофлавин разрушается под действием света, плохо растворяется в воде (растворимость повышается при снижении рН) и спирте. Биологически активной формой рибофлавина является флавинадениндинуклеотид, синтезирующийся в организме человека в почках, печени и других тканях. Другое производное рибофлавина - рибофлавин-5-фосфорная кислота встречается естественном виде в дрожжах. Благодаря им обеспечивается нормальное течение окислительно-восстановительных процессов в организме.

Витамин B₂ интенсифицирует процессы обмена веществ в организме, участвуя в метаболизме белков, жиров и углеводов.Рибофлавин необходим для образования красных кровяных телец и антител, для дыхания клеток и роста. Он облегчает поглощение кислорода клетками кожи, ногтей и волос.

Одним из ценнейших качеств рибофлавина является его способность ускорять в организме превращение пиридоксина - витамина B₆- в его активную форму.

Витамин PP существует в двух формах - никотиновой кислоты и никотиномида. Ниацин - это единственный витамин, который традиционная медицина считает лекарством. Возможно, что он фактически является самым эффективным "лекарством", нормализующим содержание холестерина в крови, из всех существующих.Витамин РР - компонент В-комплекса, имеющий решающее значение для выработки энергии и поддержания благополучия на многих уровнях, особенно для здоровья сердца и оптимального кровообращения. Он участвует более чем в полусотне реакций, в ходе которых сахар и жир превращаются в энергию. Он также необходим для обмена аминокислот и участвует в превращении жиров в вещества, именуемые эйкозаноидами, - гормоноподобные агенты, управляющие метаболическими путями нашего организма. Ниацин - витамин, не знающий равных в контроле холестерина.

Применение никотиномида рекомендовано при лечении следующих патологических состояний: диабед,остеоартрит. Витамин B₅ необходим для обмена жиров, углеводов, аминокислот, синтеза жизненно важных жирных кислот, холестерина, гистамина, ацетилхолина, гемоглобина.

Активностью витамина B₆ обладает группа соединений, производных пиридина (пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин), объединяемых общим названием "пиридоксин". Пиридоксин хорошо растворим в воде, спирте, нерастворим в эфире, жировых растворителях. Пиридоксин быстро разрушается под воздействием света, однако устойчив к действию кислорода и высоких температур. Играет важную роль в обмене веществ, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы, участвует в синтезе нейромедиаторов. В фосфорилированной форме обеспечивает в процессы декарбоксилирования, переаминирования, дезаминирования аминокислот, участвует в синтезе белка, ферментов, гемоглобина, простагландинов, обмене серотонина, катехоламинов, глутаминовой кислоты, ГАМК, гистамина, улучшает использование ненасыщеных жирных кислот, снижает уровень холестерина и липидов в крови, улучшает сократимость миокарда, способствует превращению фолиевой кислоты в ее активную форму, стимулирует гемопоэз.

К витамину B₉ можно отнести группу соединений - фолиевая кислота, фолацин, фолаты.

Витамин B₉ - водорастворимый витамин, он хорошо растворяется в воде при щелочных значениях pH. Легко разрушается при кулинарной обработке и на свету. Фолиевая кислота обладает акцепторными свойствами по отношению к водороду, и это определяет ее участие в окислительно-восстановительных процессах. Фолиевая кислота метаболизируется до тетрагидрофолиевой кислоты, являющейся кофактором ферментных систем, принимающих участие в переносе различных углеродных радикалов. Фолатные коферменты участвуют и биосинтезе пуриновых и пиримидиновых основыний, нуклеиновых кислот, аминокислот, а также увеличивают использование организмом глютаминовой кислоты и тирозина. Фолиевая кислота принимает активное участие в процессах регуляции функций органов кроветворения, оказывает антианемическое воздействие при макроцитарной анемии.

Витамин B₁₂ - единственный водорастворимый витамин, способный аккумулироваться в организме, - он откладывается в печени, почках, легких и селезенке.

Цианокобаламин - это кристаллический порошок темно-красного цвета без запаха. Цианокобаламин относительно стабилен на свету и при высоких температурах. Активной формой витамина B₁₂ является аденозилкобаламин , или кобамамин. Цианокобаламин обладает выраженным липотропным действием, он предупреждает жировую инфильтрацию печени, повышает потребление кислорода клетками при острой и хронической гипоксии. Витамин B₁₂ участвует в процессах трансметилирования, переноса водорода, активирует синтез метионина. Усиливая синтез и способность к накоплению протеина в организме, цианокобаламин оказывает также анаболическое воздействие. Повышая фагоцитарную активность лейкоцитов и активизируя деятельность ретикулоэндотелиальной системы, цианоокбаламин усиливает иммунитет. Низкий уровень цианокобаламина вдвое ускоряет развитие заболевания у людей, больных СПИДом.

Витамин С является водорастворимым витамином. Впервые выделен в 1923-1927 гг. Зильва (S.S. Zilva) из лимонного сока.

Витамин С - мощный антиоксидант. Он играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и потивоаллергическое действие.

87.Виділення та очистка цільового продукту.

Завершающей стадией бт-процесса является выделение и очистка целевого продукта.Даная стадия существенно различается для различных бт-производств. Это обьясняется следующими факторами:

1)исходные свойства культуральной жидкости;

2)локализация целевого продукта: внутриклеточная или неклеточная;

3)экономическая целесообразность.

По окончанию ферментации в ферментере находится культуральная жидкость, которая представляет собой двухфазную систему: твердая биомасса-представленна клеточной биомассой продуцента ,жидкая фаза это нативный раствор, котооый содержит остатки пит.вещ-в ,в том числе и внеклеточные целевые продукты.

Первой и обязательной операцией является сепарирование,тоесть разделение культуральной жидкости на указанные фракции. Сепарация проводится различными методами: фильтрование, центрифугирование, отстаивание, деконтация(слив надосадочной жидкости),седиментация.

После сепарирования получают фракцию клеточного гомогената, в котором среди прочих раствор-х вещ-в находится и целевое вещество.

Дальнейшие операции однотипны как для клеточного гомогената, так и для нативного раствора.

В ходе выделения целевого вещества происходит и его частичная очистка.

Осаждение растворенных вещ-в возможно физическими действиями: нагревание, охлаждение или концентрирование, разбавление; или химическими воздействиями в результате которых вещество переходит в малорастворимое состояние: экстракция и адсорбция.

Следующей операцией является очистка выделенного вещ-ва, в ходе которой происходит и частичное концентрирование продукта. Для очистки применяют различные варианты хроматографии, электрофорез, фракционное осаждение, адсорбция.

Далее проводят концентрирование, котрое осуществляется методами обратного осмоса: ультрафильтрация и выпаривание. В результате выпаривания получают густые сырообразные растворы, если целевой продукт выпускать в жидк.состоянии, то эта стадия явл-ся завершающей.

Если требуется более полное удаление влаги, то следующая операция обезвоживание или сушка.

Не обязательно, но зачастую необходимыми явл-ся операции модификации и стабилизации биопрепаратов.

88. Будова та принцип дії екстрактора шнекової безперервної дії для вилучення ферментів з культур грибів

В микробиологической промышленности экстрагирование применяется для извлечения ферментов из культур грибов, выращенных поверхностным способом, моносахаридов из твердой фазы после гидролиза полисахаридов.

Для экстрагирования биологически активных веществ применяют экстраторы периодического(экстракторы и диффузные установки) и непрерывного (диффузоры и диффузные батареи, колонные экстракторы вертикального, горизонтального и роторного типа) действия.

Шнековый вертикальный экстрактор состоит из трех колонн – спускной(загрузочной), подъемно - разгрузочной и поперечно – горизонтальной. Внутри каждой колонны расположены перфорированные шнеки, снабженные индивидуальным приводом с частотой вращения от 0,25 до 3 мин-1. Внутренний диаметр всех колонн 600мм, длина рабочей зоны 10000мм.

Твердая фаза культуры гриба подается шнековым питателем в верхнюю часть загрузочно – спускной колонны, перемещается перфорированным шнеком вниз и через переходный горизонтальный участок колонны поступает в подъемную колонну. Экстрагент подается через распределительное устройство в параллельную загрузочно – подъемную колонну противоточно. Культура гриба из загрузочно-спускной колонны поступает через переходный горизонтальный участок колонны в подъемную колонну и после отжима выгружается.Вода поднимается в загрузочно-спускную колонну, непрерывно насыщаясь, и после прохождения через фильтр в верхней части подъемной колонны выводится.

90. Структурна модель днк Уотсона і Крика.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – биологическая макромолекула, носитель генетической информации во всех эукариотических клетках. Трехмерная модель пространственного строения двухцепочечной ДНК была описана в 1953 г. Дж. Уотсоном и Френсисом Криком. Согласно этой модели молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, которые образуют правую спираль (винтовую линию) относительно одной и той же оси. Направление цепей взаимно противоположное. Структура ДНК – полимер, структурной единицей которого является нуклеотид. Нуклеотид состоит из: азотистого основания: пуринового – аденин (А) или гуанин (Г) или пиримидинового – цитозин (Ц) или тимин (Т); углевода дезоксирибозы (пятиуглеродное сахарное кольцо); остатка фосфорной кислоты (НРО3*). Двойная спираль ДНК правосторонняя. 10 пар оснований составляют полный оборот 360о, следовательно, каждая пара оснований повернута на 36 о вокруг спирали относительно следующей пары. Сахарофосфатный остов располагается по периферии двойной спирали, а азотистые основания находятся внутри и их плоскости перпендикулярны оси спирали . Между основаниями образуются специфические водородные связи, в результате чего осуществляетсяся так называемое уотсон–криковское спаривание. Аденин всегда образует водородные связи с тимином, а гуанин с цитозином.

Такая закономерность называется комплементарностью. Комплементарность это определенная последовательностей оснований в противоположных цепях ДНК. Данная закономерность очень важна для репликации ДНК.

92.Контроль якості б/т продуктів. Товарні форми біопрепаратів.

Все товарные формы с точки зрения получения разделяют на 3 группы:

1)Прпараты имеющие в товарном продукте в качестве основного компонента жизнеспособные клетки продуценты

2)Препараты в составе которых входит инактивированная биомасса

3)Биопрепараты на основе продуктов метаболизма продуцента

Эти товарные формы могут выпускаться в более или менее очищенном виде.

В неочищенном состоянии продукты представляют собой смесь, содержащую различные вещества, среди которых имеется и определенное количество целевого вещества. Количество целевого вещества определяется гостами и ТУ.

Высокоочищенные препараты выпускаются в кристаллическом гомогенном состоянии.

Все товарные формы разделяются по содержанию влаги: жидкие продукты и сухие продукты влажность которых не превышает 7-8%.

Биопрепараты котролируются по двум системам контроля:

1)правила лабораторной практики

2)правила производственной практики.

Лабораторная практика предполагает предклинические и клинические испытания.

Предклинические – проверка на природную обсемененность, на патогенность, на острую, подострую и хроническую токсичность, на спец.токсичность (концентрогенность, антигенность), лекарственная зависимость, мутагенность, безопасность для микроорганизма. Проводятся фармакологические испытания, и фармакодинамики(проверяется сила действия препарата).

Препараты прошедшие предклиническую проверку подвергаются клинической провери на волонтерах и добровольцах.

Препараты прошедшие первый уровень контроля, допускаются к промышленному производству, которое контролируется правилами производственной практики.