Биологическая трансформация органических соединений

Описание: Биологическая трансформация является одним из основных типов биотехнологических процессов. В данной работе мы раскроем понятие биологической трансформации, рассмотрим типы этих процессов, технологические методы, применяемые в биотехнологии и промышленности, проанализируем преимущества и недостатки микробиологических методов по сравнению с химическими и раскроем некоторые важные для промышленного применения реакции.
Реферат содержит 1 файл: 

биотрансформация органики.doc

298.50 Кб | Файл microsoft Word  открыть 
Не получается скачать реферат Биологическая трансформация органических соединений? - Техническая поддержка

биотрансформация органики.doc

Федеральное агентство  по образованию

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО 

                                                        

                                                         

Кафедра методики преподавания

биологии и экологии

 

 

 

 

реферат

 

Учебная дисциплина

Биотехнология

Тема: Биологическая трансформация органических соединений

         Выполнил: студент 4 курса, 411 группы

                                                             дневного отделения, специальности

                                                  «Биология (пед)»                                           

                                                             Мамченкова Полина Владимировна

                                                              Проверил: к.б.н., доцент

                                                                             Глинская Елена Владимировна

.

 

Саратов – 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                      

3

1.

ПОНЯТИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ  ТРАНСФОРМАЦИИ                 

4

2.

ГРУППЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ  ТРАНСФОРМАЦИЙ                  

6

 

2.1.

Окисление                                                                           

7

 

2.2.

Восстановление                                                                   

8

 

2.3.

Декарбоксилирование                                                         

9

 

2.4.

Дезаминирование                                                                

10

 

2.5.

Процесс разделения рацемических соединений на оптические антиподы                                                          

 

11

3

ГРУППЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  МЕТОДОВ                                 

12

 

3.1.

Трансформация в периодических условиях с использованием растущей культуры                                 

 

13

 

3.2.

Использование неразмножающихся клеток                      

14

 

3.3.

Трансформация спорами                                                     

15

 

3.4.

Применение  дезинтегрированных клеток                          

16

 

3.5.

Использование для трансформации  выделенных из микроорганизмов ферментных препаратов, в т.ч. в иммобилизованной форме                                                     

 

 

17

 

3.6.

Трансформация при помощи иммобилизованных клеток микроорганизмов                                                                

 

18

 

3.7.

Непрерывные методы                                                         

19

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                               

20

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ                        

21


 

ВВЕДЕНИЕ.

Биологическая трансформация  является одним из основных типов  биотехнологических процессов. В данной работе мы раскроем понятие биологической трансформации, рассмотрим типы этих процессов, технологические методы, применяемые в биотехнологии и промышленности, проанализируем преимущества и недостатки микробиологических методов по сравнению с химическими и раскроем некоторые важные для промышленного применения реакции.

 

1. ПОНЯТИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Под биологической трансформацией органических соединений понимают высокоспецифичные физико-химические и биохимические реакции, приводящие к изменению отдельных участков в молекулах органических веществ, осуществляемые микроорганизмами с помощью их ферментов. При этом в каждой из них принимает участие только один или несколько ферментов, катализирующий определенную реакцию или группу сходных реакций.

Недостатки микробиологических методов следующие:

  1. ферменты работают в жидкой среде, превращая субстрат в растворенном виде в сравнительно невысоких концентрациях;
  2. культивирование микроорганизмов – процесс, требующий энергетических затрат.

Поэтому методы микробной  химии рентабельны при производстве средних масштабов(не более сотен или тысяч тонн в год) и в тех случаях, когда необходима тонкая перестройка достаточно сложных молекул(углеводы, стеарины, антибиотики, алкалоиды и др.).

Преимущества в выборе микробных реакций как альтернативных или дополнительных в химическом синтезе заключаются в следующем:

  1. Высокая специфичность ферментов дает возможность преобразовывать нестабильные молекулы, исключая нежелательные побочные реакции.
  2. Микробные реакции могут использоваться для функционализации определенных связей в молекуле с использованием простых технологических схем, в то время как аналогичные химические перестройки обычно требуют трудоемких многостадийных синтезов.
  3. Кислородосодержащие и другие функциональные группы могут быть введены стерео- или региоспецифично.
  4. Много одиночных химических реакций могут проходить в одну стадию. При химическом синтезе требуется гораздо большее количество стадий.
  5. Микробная трансформация веществ проходит в мягких условиях: при pH, близком к нейтральному, давлении в 1 атм., температуре около 30°C, поэтому ей могут быть подвергнуты соединения, чувствительные к высоким температурам, кислотам и основаниям.
  6. Иногда по ряду причин получить соединение микробным путем дешевле, чем синтезировать химически, поэтому неудивительно, что многие антибиотики и некоторые востребованные в медицине стероидные гормоны получают этим путем.

 

2. ГРУППЫ ТРАНСФОРМАЦИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

Микроорганизмы способны к широкому кругу трансформаций органических соединений:

    • реакции окисления;
    • реакции восстановления;
    • декарбоксилирование;
    • реакции дезаминирования;
    • образование гликозидов, например синтез мальтозы из глюкозы дрожжами;
    • гидролиз, включая гидролиз эфиров, амидов и других соединений;
    • реакции метилирования;
    • этерификация, в том числе фосфорилирование и ацетилирование;
    • дегидратация;
    • реакции конденсации;
    • аминирование и амидирование;
    • реакции диметоксилирования;
    • нуклеотизация;
    • галогенирование;
    • деметилирование;
    • ассиметризация;
    • рацемизация;
    • изомеризация.

Рассмотрим некоторые  из этих реакций:

 

2.1. ОКИСЛЕНИЕ

Реакции окисления объединяют гидроксилирование неактивированного углерода, реакции окисления олефинов, окисление аллильной группы, микробиологическое гидроксилирование ароматического кольца, окисления ароматических соединений с разрывом кольца, β-окисление жирных кислот, дегидрирование, окисление карбонильной группы в карбонильную и карбоксильную, альдегидной в карбоксильную, метильной в карбоксильную, дегидрогенизация циклических спиртов, окисление аминогруппы в нитрогруппу, окисление циклопарафинов до циклокетонов, смешанные типы окисления.

В качестве примера можно рассмотреть  дегидрирование стероидов с целью  получения антивоспалительных стероидных препаратов преднизона, преднизолона и их производных:

 

Рис. 1. Окислительное дегидрирование кортизона

 

2.2 ВОССТАНОВЛЕНИЕ

Страницы:    123   следующая
Поиск по сайту

Предметы