Тема 13. Конструктивний обмін мікроорганізмів

Функціональне значення біосинтетичних процесів у клітині. Потреба різних груп мікроорганізмів у вихідних речовинах для процесів анаболізму. Значення асиміляції неорганічних речовин для ряду мікроорганізмів.

Автотрофна фіксація СО₂. Характеристика автотрофних мікроорганізмів. Потреби мікроорганізмів у сполуках азоту, акумуляція амонійних і нітратних форм азоту. Біохімічні механізми фіксації молекулярного азоту. Мікроорганізми, які здійснюють цей процес.

Основні закономірності біосинтезу мікроорганізмами мономерних сполук – попередників біополімерів. Особливості біосинтезу мікробною клітиною основних біополімерів: білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів, вторинних метаболітів.

Стадії синтезу білка. Транскрипція – утворення матричної РНК на ДНК бактеріальної хромосоми. Особливості трансляції в прокаріотів біосинтезу білка на рибосомах за участю тРНК та мРНК.

Взаємозв’язок конструктивних і енергетичних процесів. Питання регуляції метаболічних реакцій у клітині. Механізм індукції та репресії синтезу ферментів. Схема Жакоба та Моно. Регуляція шляхом зміни активності алостеричних ферментів.

Тема 14. Мікробний синтез

Розвиток мікробіологічної промисловості. Використання мікробного синтезу та ферментативного каталізу в промислових масштабах із метою одержання цінних біологічно активних речовин.

Технологічні переваги мікроорганізмів. Типова схема мікробіологічного виробництва; поживні середовища, очищення та стерилізація повітря, одержання посівного матеріалу, виробниче культивування, кінетика росту мікроорганізмів, виділення харчового продукту, контроль виробництва продуктів мікробного синтезу. Премікси. Виробництво кормових білкових продуктів. Проблема дефіциту білка та засоби його ліквідації. Дріжджі як джерело одержання кормових білкових продуктів, їх властивості. Сировинна база

Біологічно активні речовини промислового виробництва:

• ферменти. Їх номенклатура. Технологія виробництва. Поверхневий та глибинний способи культивування. Імобілізовані ферменти ;

• амінокислоти. Біосинтез лізину, глутамінової кислоти, триптофану. Продуценти, їх культивування. Технологія. Використання;

• вітаміни. Синтез ціанкобаламіну (В₁₂), рибофлавіну (В₂), каротиноїдів, ергостерину. Перевага мікробного синтезу вітамінів. Продуценти, їхня характеристика;

• антибіотики немедичного призначення. Ефективність їх використання у тваринництві. Препарат тетрацикліну (теравіт, біовіт), бацитрацину, грізину, гігроміцину Б, нізину, тріхоміцину. Продуценти, їх характеристика.

• замінник плазми крові – декстран. Його одержання. Продуценти. Застосування;

• мікробна трансформація речовин. Трансформація стероїдів. Мікроорганізми, які використовуються в процесі трансформації. Технологія. Застосування;

• мікробні патогени. Їх специфічність і перевага над хімічними препаратами. Характеристика бактеріальних препаратів. Продуценти. Технологія. Вірусні препарати.

Тема 15. Антибіотики, їх природа та властивості. Виробництво та сфера застосування антибіотиків

Визначення поняття “антибіотики”. Значення антибіотиків як хіміотерапевтичних засобів, що використовуються в медицині. Досягнення в біології, хімії, генетиці, пов’язані з антибіотиками. Внесок вітчизняних вчених І.І. Мечникова, В.А. Манасеїна, А.Г. Полотебнова, Н.А. Красильникова, Г.Ф. Гаузе, З.В. Єрмольєвої у вивченні мікробного антагонізму. Історія відкриття антибіотиків. Створення високорозвиненого виробництва антибіотиків на основі мікробного синтезу.

Поширення продуцентів антибіотиків у природі. Класифікація антибіотиків в залежності від походження: бактеріальні (граміцидин, поліміксини, нізин тощо), грибкові (пеніциліни, цефалоспорини), актиноміцетні (стрептоміцин, тетрацикліни, еритроміцин тощо), антибіотики вищих рослин (аліцин, рафанін) та тварин (лізоцим, екмолін, еритрин). Активність антибіотиків, поняття про одиниці дії. Вибірковість, спектр дії.

Характер і механізми біологічної дії антибіотиків. Антибіотики – інгібітори синтезу клітинної стінки, які порушують функції мембран, синтез білка, нуклеїнових кислот.

Основні етапи промислового одержання антибіотиків: значення розробок способів глибинного вирощування продуцентів, створення сприятливих умов біосинтезу, розробки технології виділення та очистки антибіотиків, селекції промислових високоактивних штамів (роботи С.І. Аліханяна та його школи).

Використання антибіотиків у медицині, ветеринарії, тваринництві, харчовій і кормовій промисловості, а також як тонких реактивів – інгібіторів у біохімічних дослідженнях. Основні принципи раціонального використання антибіотиків під час лікування інфекційних захворювань. Ефективність антибіотикотерапії. Побічні дії антибіотиків: прояви токсичності, дисбактеріозів, алергізації, виникнення стійкості до препарату. Механізм виникнення стійких форм, біохімічні основи антибіотикорезистентності. Шляхи подолання стійкості. Нові напрямки у вченні про антибіотики: одержання напівсинтетичних препаратів (напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини), їх особливості та перспективи використання в медицині.