26
UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ FACULTATEA DE BIOTEHNOLOGII MICROORGANISME UTILIZATE LA OBȚINEREA AMINOACIZILOR PROFESOR COORDONATOR: STUDENT: CHIORCEA ANDRA-GEORGIANA

Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Obtinerea aminoacizilor cu ajutorul microorgamismelor

Citation preview

Page 1: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ

FACULTATEA DE BIOTEHNOLOGII

MICROORGANISME UTILIZATE LA OBȚINEREA

AMINOACIZILOR

PROFESOR COORDONATOR:

STUDENT:

CHIORCEA ANDRA-GEORGIANA

2012

Page 2: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

CUPRINS

Capitol Pagina

1. Introducere…………………………………………………………………………...……2

2. Caracterizarea general a microorganismelor…………………………………..……….4

2.1. Microorganisme eucariote………………………………………………….…………5

2.1.1. Morfologia fungilor……………………………………………………...……………5

2.1.2. Producerea de proteine de către fungi………………………………………………5

2.2. Microorganisme procariote…………………………………………….………………6

2.2.1. Morfologia bacteriilor………………………………………………..……………….6

3. Metabolosmul bacterian………………………………………………………………….7

3.1. Considerații generale. Catabolism. Anabolism ………………………………………7

3.2. Catabolismul proteinelor și al aminoacizilor………………………………………….7

3.3. Anabolismul …………………………………………………………………………….8

3.3.1. Biosinteza aminoacizilor cu ajutorul microorganismelor………….………………9

4. Microorganisme utilizate la obținerea de aminoacizi…………………………..……..11

Bibliografie…………………………………………………………………...……………..16

1

Page 3: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

1. Introducere

Multe procese biotehnologice pot fi considerate ca având un nucleu alcătuit din trei

componente în care o parte se ocupă cu obținerea celui mai bun agent biologic pentru o anumită

funcție sau proces, a doua parte creează cel mai bun mediu pentru ca, agentul biologic să

funcționeze, și a treia parte se ocupă cu separarea și purificarea unui produs sau a unor produse

esențiale din procesele de fermentație.

În majoritatea exemplelor efectuate până acum, cea mai eficientă, stabilă și convenabilă

formă de agent biologic pentru un proces biotehnologic este un organism întreg și din acest motiv,

cea mai mare parte a biotehnologiei se învarte în jurul proceselor microbiene.

Microorganismele pot fi văzute atât ca fixatori primari ai energiei fotosintetice cât și ca

sisteme pentru producerea schimbărilor chimice în aproape toate tipurile de molecule organice

sintetice și naturale. Împreuna, ele au un imens lot de gene ce oferă un potențial aproape nelimitat,

biosintetic și degradant. Mai mult, microorganismele pot avea rate de creștere extrem de rapide față

de organismele mai mari cum ar fi plantele și animalele. De aceea, cantități mari de produse pot fi

obținute în condiții de mediu corespunzator, în perioade scurte de timp.1

Diversele microorganisme utilizate în microbiologia industrială aparțin principalelor tipuri

cunoscute: bacterii, fungi (drojdii și mucegaiuri) și microalge.

Microorganismele folosite în industrie trebuie să posede următoarele caracteristici:

Să fie culturi pure, atât lipsite de alte microorganisme vizibile la microscop, cât și

lipsite de virusuri;

Să crescă rapid și viguros după inoculare, pentru a obține cantități mari de inocul,

înainte de procesul industrial;

Să crească pe un substrat ieftin, pe care să îl transforme în cea mai mare parte si

într-un timp cât mai scurt;

Să tolereze cantitați mari de produs final fără sa îl metabolizeze, permițând

acumularea lui în mediu și separarea ușoară de alți produși;

Să nu producă substanțe toxice;

1 Vamanu A., Popa O., Câmpeanu G., Câmpeanu S., Vamanu E., Câmpeanu C., Biotehnologii microbiene, vol.22

Page 4: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Să manifeste rezistență la contaminare, fie prin capacitatea de creștere la pH

scăzut sau la temperaturi ridicate, fie prin elaborarea rapidă de inhibitori

microbieni;

Să fie stabile genetic, adică să-și conserve în timp caracterele biochimice, fără

riscul variațiilor genetice.

Microorganismele care îndeplinesc aceste condiții pot fi izolate din natură sau obținute din

colecții de culturi.

2. Caracterizarea generală a microorganismelor

3

Page 5: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Celula este unitatea de bază a organismelor vii, multe dintre acestea fiind unicelulare, în timp

ce altele sunt multicelulare, făcând posibilă specializarea celulară. Toate celulele conțin un fluid

(matricea de bază), înconjurat de o membrană citoplasmatică, alcatuită în principal din lipide și

proteine. Acestea conțin, de asemenea, acizi nucleici, cărăușii fizici ai informației genetice, alături

de ribozomi, care sunt implicați în sinteza proteică. Celulele se impart în două categorii: procariote

(fig.1), caracterizând grupurile archae și eubacterii, și eucariote (fig.2), ce cuprind fungii,

protozoarele, algele si alte plante, precum și animale.2

Fig. nr.1. Celula bacteriană

Fig. nr.2. Celula eucariota

2.1. Microorganisme eucariote

2 Matei, F., Microbiologie aplicată4

Page 6: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

2.1.1. Morfologia fungilor

Fungii sunt organisme eucariote care posedă un nucleu înconjurat de o membrană nucleară și

nucleoli. Respirația celulară are loc în mitocondriile prezente în citoplasmă care prezintă un sistem

elaborat al membranei interne.

Studiul fungilor face obiectul micologiei, care este cea mai veche disciplină de

microbiologie. Este recunoscut de mult timp rolul fungilor în descompunerea materiei organice și de

aceea ei sunt considerați asemănători cu mucegaiurile.

Fungii dispun de o mare varietate de forme și mărimi, dar ei sunt împarțiți în două grupuri:

mucegaiuri și drojdii. Mucegaiurile se referă la fungii filamentoși și micelieni, care sunt formați

dintr-o rețea de filamente nunite hife. Drojdiile sunt predominant fungi unicelulari, de formă

rotundă, ovală sau alungită. Drojdiile formează rar structuri multicelulare, spre exemplu, Candida

boidinii, formează lanțuri celulare numite pseudomicelii sau pseudohife.

2.1.2. Producerea de proteine de către fungi

Datorită faptului că celula de Escherichia coli poate produce endotoxine și pirogeni cu efecte

secundare în produsele farmacologice, au fost cercetate alte specii ca gazde pentru clonarea de gene.

Primul fung care a avut succes a fost drojdia Saccharomyces cerevisiae, deoarece nu produce toxine

și elimină produșii în mediul de cultură. Kluyveromyces lactis a fost gasită ca o gazdă eficientă

pentru sinteza și secreția de prochimozină bovină. Acesta este convertită într-o enzimă de

importanță comercială în închegarea laptelui, chimozina, utilizată în industria brânzeturilor.

Hansenula polymorpha este de asemenea utilizată ca gazdă pentru producția de proteine

heteroloage. De asemenea cateva specii de Aspergillus, un gen important în tehnologia de

fermentație pentru secreția eficientă a diferitelor enzime, sunt utilizate ca gazde pentru expresia

genelor mamiferelor.

2.2. Microorganisme procariote

5

Page 7: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

2.2.1. Morfologia bacteriilor

Bacteriile reprezintă un grup de microorganisme procariote, unicelulare, de dimensiuni

microscopice, cu morfologie variată și cu un echipament enzimatic mai mult sau mai puțin complex

în funcție de specie.

Fiecare bacterie prezintă o formă și dimensiuni caracteristice, dar supuse, îmtre anumite

limite, variabilitații în funcție de condițiile mediului înconjurător, de vârsta celulelor, iar pentru

unele specii și de etapele ciclului lor evolutiv.

Forma și dimensiunile bacteriilor sunt elemente importante pentru diferențierea și

clasificarea lor. Morfologia tipică a bacteriilor este dată de aspectul pe care îl prezintă celulele

tinere, active din punct de vedere fiziologic, în condiții favorabile de mediu.

În general, la bacterii, se disting trei tipuri morfologice fundamentale:

Cocoid (rotund);

Bacilar (alungit-cilindric);

Spiralat (cilindrice, alungite, dar care prezintă curburi ale axului longitudinal)

3. Metabolismul bacterian

3.1. Considerații generale. Catabolism. Anabolism

6

Page 8: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Celula bacteriană, deși simplă ca structură, reprezintă un sistem complex și organizat, capabil

să îsi sintetizeze propriile macromolecule, plecând de la monomeri cu greutate moleculară mică.

Energia necesară sintezelor celulare este asigurată, la cele mai multe bacterii, de oxidarea enzimatică

a substratului lor nutritiv.

Metabolismul bacterian poate fi, deci, definit ca totalitatea reacțiilor biochimice prin care

energia și substanțele biogene sunt luate din mediu și utilizate pentru biosinteza componenților

celulari și creștere sau pentru alte activități vitale (mișcare, luminiscență).

Reacțiile biochimice specifice metabolismului se încadrează în două tipuri de căi metabolice.

Reacțiile prin care se eliberează energia (exergonice) constituie catabolismul sau procesele de

dezasimilație, iar reacțiile prin care se consumă energie (endergonice) corespund anabolismului sau

proceselor de asimilație.

Creșterea celulei este rezultatul unei stânse interdependențe dintre procesele metabolice,

deoarece o parte din energia eliberată în urma catabolismului și unii metaboliți intermediari cu un

număr variabil de atomi de carbon sunt utilizați în biosinteza macromoleculelor celulare.

3.2. Catabolismul proteinelor și al aminoacizilor

Proteinele din mediul ambiant, sau de cultură, din cauza moleculelor lor mari, înainte de a

pătrunde în celula bacteriană, sunt hidrolizate enzimatic în peptide cu moleculă mică. Enzimele

proteolitice (exoenzime) sunt raspunzătoare de hidroliza proteinelor în peptide, iar peptidazele

(endoenzime) hidrolizează peptidele în aminoacizi. Ansamblul reacțiilor care asigură hidroliza

proteinelor până la aminoacizi poartă numele de proteoliză. Bacteriile care posedă proteaze

exocelulare și care sunt capabile să utilizeze proteinele ca unică sursă de azot și chiar de carbon, se

numesc proteolitice. Din acestă grupă fac parte atât bacterii aerobe (Bacillus subtilis, Bacillus

anthracis, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Proteus vulgaris, unele tulpini de

stafilococ și streptococ) cât și bacterii anaerobe, dintre care unele foarte active (Clostridium

histolyticum, Clostridium sporogenes). Proteazele bacteriene prezintă un interes industrial deosebit

atât în industria pielăriei, textilă și a detergenților cât și în industria alimentară și farmaceutică.

Polipeptidele rezultate în urma acțiunii proteazelor, vor fi hidrolizate, în continuare, în

aminoacizi sub acțiunea pentidazelor endocelulare.

7

Page 9: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Unele specii bacteriene, aerobe și anaerobe, lipsite de proteaze, posedă numai peptidaze ceea

ce le permite folosirea peptonei ca unica sursă de N și C.

Aminoacizii eliberați în urma proteolizei sunt folosiți în proteinosinteză iar surplusul va fi

catabolizat pe mai multe căi din care dezaminarea și decarboxilarea sunt cele mai importante.

3.3. Anabolismul

Structurile esențiale ale celulei bacteriene sunt constituite dintr-un numar mare de

macromolecule, pe care celula trebuie să-i sintetizeze plecând de la monomerii mediului de cultură

sau de la cei furnizați de căile metabolismului intermediar.

Macromoleculele celulare sunt polimeri constituiți dintr-un număr variabil de monomeri

identici (homopolimeri) sau diferiți (heteropolimeri), dispuși linear sau ramificat. Prin hidroliză,

polimerii eliberează subunitațile (monomerii) constituente ceea ce dovedește că ei se formează prin

reacții de deshidratare și că monomerii se asamblează prin legături anhidrice. În biosinteză

monomerii sunt în prealabil activați prin cuplarea lor cu o moleculă macroergică, dupa care are loc

încorporarea lor în polimer (Tabelul nr.1).3

Tabelul nr. 1. Activarea monomerilor

Polimerul Monomerul Monomer

activat

Agentul

activator

Tipul de

legătură

Proteine Aminoacizi Aminoacil-AMP

Aminoaci-ARNt

ATP,ARNt Peptidică

Polizaharide Monozaharid Monozaharid-

NDP

NTP (nucleozid

trifosfat)

Glicozidică

Acizi nucleici Nucleozide

monofosfat

Nucleozide

trifosfat

ATP Fosfodiester

3.3.1. Biosinteza aminoacizilor cu ajutorul microorganismelor

3 Vamanu A., Popa O., Câmpeanu G., Câmpeanu S., Vamanu E., Câmpeanu C., Biotehnologii microbiene, vol.1

8

Page 10: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Aminoacizii necesari pentru sinteza proteinelor de către microorganisme pot fi găsiți ca

atare, în mediu, de unde provin, de regulă, din acțiunea enzimelor proteolitice extra- sau

intracelulare. În cazul microorganismelor cultivate pe medii cu azot anorganic sau cu un număr

restrâns de aminoacizi, toți aminoacizii sau respectiv cei care lipsesc, trebuie sintetizați în cursul

metabolismului.

Obținerea de aminoacizi cu ajutorul microorganismelor are urmatoarele particularități:

- Asemenea celor mai multe căi biosintetice, căile de biosinteză ale celor aproximativ 20 de

aminoacizi sunt, în cea mai mare parte, diferite de cele utilizate pentru degradare și se realizează

prin intermediul unor secvențe multienzimatice diferite, dintre care unele sunt foarte complexe;

- Căile biosintezei sunt intricate cu cele ale catabolismului, deoarece mulți acizi organici,

care aparțin metabolismului intermediar al glucidelor, sunt folosiți ca precursori ai aminoacizilor;

- Cu excepția histidinei, care urmează o cale de biosinteză izolată, ceilalți 19 aminoacizi

naturali sunt derivați pe căi biosintetice ramificate, având ca punct de plecare un număr relativ mic

de precursori metabolici care pot fi grupați în funcție de originea lor biosintetică în 6 “familii”

(Tabelul nr. 2.).

Aceasta modalitate de biosinteză prezintă o serie de avantaje decurgând în primul rand, din

faptul că un numar limitat de compuşi servesc ca substrat pentru sinteza tuturor aminoacizilor, spre

exemplu: oxalilacetatul este folosit pentru biosinteza a 6 aminoacizi, -cetoglutaratul pentru 4, iar

piruvatul pentru 3.

În același timp, acest mecanism limitează numarul enzimelor (aproximativ 100) care

participă la formarea aminoacizilor naturali şi favorizează intrarea în joc a mecanismelor de reglare

(represia sintezei şi retroinhibiţiei), când formarea sau funcţia lor este inutilă. In sfârşit, frecvent,

căile metabolice ale biosintezei unor aminoacizi sunt parţial comune ca, de exemplu, cele pentru

“familiile” oxalilacetat şi piruvat.

Tabelul nr. 2.

Precursorii pentru biosinteza aminoacizilor

9

Page 11: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Căile de biosinteză au fost precizate cu ajutorul mutantelor bacteriene auxotrofe pentru unul

sau mai mulţi aminoacizi, la care pierderea unei enzime dintr-o secvenţă metabolică conduce – ca

regulă generală - la acumularea în mediu a precursorului imediat al etapei afectate de mutaţie.

De asemenea, un rol important în elucidarea acestor căi a avut-o urmărirea repartizării

atomilor marcaţi (14C) în produsul final al biosintezei sau în intermediarii săi, precum şi izolarea şi

purificarea enzimelor care catalizează diferitele etape ale procesului. S-a demonstrat că nevoile

nutritive ale bacteriilor auxotrofe pentru un anumit aminoacid pot fi satisfăcute nu numai de acest

aminoacid, ca atare, ci şi de precursorii săi.

4. Microorganisme utilizate la obținerea aminoacizilor

10

Precursorul Aminoacizii produşi Numele “familiei”

Piruvat Alanina, valina, leucina Piruvat

Oxalilacetat Acid aspartic, asparagina, metionina, treonina, izoleucina, lizina

Aspartat

-cetoglutarat Glutamat, glutamina, arginina,

prolina

Glutamat

3-fosfoglicerat serina, glicocol, cisteina Serina

Fosfoenolpiruvat eritrozo-4-

fosfat

Fenilalanina, tirozina,

triptofan

Aromatica

Fosforibazil-pirofosfat + ATP Histidina ----

Page 12: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Microorganismele diferă în ceea ce priveşte capacitatea lor de a sintetiza aminoacizi. Unele

bacterii (de exemplu: Leuconostoc mesenteroides ) nu pot creşte decât dacă găsesc în mediu 16

aminoacizi diferiţi. Acestă categorie de microorganisme nu se poate dezvolta decât în mediile

bogate în aminoacizi preformaţi, prin descompunerea substanţelor de provenienţă proteică. Alte

bacterii, ca E. coli, pot sintetiza toţi aminoacizii necesari pornind de la NH3. Deşi cele mai multe

microorganisme necesită o forma redusă de N, ca amoniacul, numeroase bacterii şi fungii pot utiliza,

ca şi plantele superioare, nitriţii sau nitraţii.

Biosinteza aminoacizilor pune două probleme fundamentale, reprezentate de sinteza

“scheletelui format din atomi de C” şi fixarea gruparii NH2.

În unele cazuri, de exemplu, în sinteza alaninei de la piruvat, se sintetizează în primul rand

“scheletul de C”, iar gruparea NH2 este adaugată ulterior printr-o reacţie de transaminare.

Fig. 3. Sinteza alaninei de la piruvat

În alte cazuri, “scheletul de C” derivă direct de la intermediari ai ciclului acizilor

tricarboxilici, de exemplu, ac. aspartic de la oxalilacetat şi ac. glutamic de la cetoglutarat. La

rândul lor, aceşti doi aminoacizi devin precursori ai altor aminoacizi.

Biosinteza aminoacizilor aromatici ( L-tirozina, L-fenilalanina şi L-triptofanul) este foarte

complicată şi este iniţiată printr-o condensare între fosfoetanolpiruvat (PEP) şi eritrozo-4-fosfat,

pentru a produce un intermediar fosforilat cu 7 atomi de C. Acesta suferă o ciclizare, pentru a forma

acid 5-dehidroquinic, care devine ciclul aromatic al produşilor finali. Adiţia unei noi molecule de

PEP la un ultim intermediar hidroaroatic – acidul 5-fosfoshikimic – furnizează atomii de C pentru

11

Page 13: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

lanţurile laterale ale tirozinei si fenilalaninei. Produsul acestei a doua condensări, acidul chorismic

este situsul primei divergenţe metabolice. În continuare, el poate fi convertit fie la acid prefenic,

precursorul fenilalaninei şi al tirozinei, fie la acid antranilic, precursorul triptofanului.4

Biosinteza Histidinei urmează o cale complet independentă și este realizată de 9 enzime,

care asigură formarea acestui aminoacid, pornind de la 5-fosforibazil-1-pirofosfat (PRPP), ATP și

glutanină. Este probabil calea cea mai complicată din cauza naturii intermediarilor și a faptului că se

suprapune unei părți din sinteza ciclului purinic. Acest fenomen este ilustrat și de originea atomilor

de carbon și azot din structura moleculei histidinei, dintre care 5 atomi de carbon derivă de la riboză,

un atom de la glutamină și un fragment C-N de la ATP, prin desfășurarea ciclului adenină al

acestuia (fig.4). Restul ciclului adenină al ATP poate fi reciclat, prin introducerea în calea de sinteză

a purinei și în refacerea ATP.

Fig. 4. Originea atomilor de C și N din structura histidinei (5 atomi de C de la riboză)

Această cale, numai aparent neeconomică, asigură o conexiune intimă între biosinteza

histidinei și cea a nucleotidelor purinice: ATP este degradat în cursul sintezei histidinei, dar

produsul acestei degradări poate reintra în calea de sinteză a purinei într-o etapă relativ avansată a

procesului respectiv.

Biosinteza obținerii acidului glutamic. Acidul L-glutamic este primul aminoacid obținut

prin biosinteză. Este folosit în terapeutică în tratamentul unor afecțiuni ale sistemului nervos central,

în realizarea unor preparate farmaceutice antialergice și în boli de nutriție.

4 Zarnea, G., Tratat de microbiologie generală, vol.212

Page 14: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

Cel mai important microorganism producator este Micrococcus glutamicus cu caracteristici

comune genului Corynebacterium și Brevibacterium, și anume: bacteria în formă de bacili scurţi,

Gram + , imobili, aerobi; necesită biotină ca factor esențial de creștere. Forma bacteriilor variază în

funcție de compoziția mediului. Alte microorganisme producatoare pot fi Brevibacterium flavum și

Brevibacterium lactofermentum.

Biosinteza acidului glutamic de către Corynebacterium glutamicum se realizează pornind de

la glucoză și ioni de amoniu. Glucoza este oxidată la citrat, iar acesta mai departe la -cetoglutarat

(prin ciclul Krebs) care, prin aminare reductivă, se transformă în acid glutamic.

În cursul oxidării de la citrat la -cetoglutarat, intervin două NADP-dehidrogenaze specifice

acestui microorganism, care actionează cuplat. Microorganismul poate folosi pentru degradarea

glucozei până la piruvat atât ciclul glicolizei, cât și pe cel al pentofosfaților.

În condiții de aerare predomină calea pentofosfaților, favorizând acumularea acidului

glutamic. În condiții anaerobe, predomină ciclul glicolizei și în acest caz se formează acid lactic. De

aici reiese importanța deosebită pe care o are aerarea de-a lungul procesului. În afară de condițiile de

aerare, alt factor important este conținutul de biotină. Această vitamină are rol cheie în biosinteza și

acumularea glutamatului în mediu. Un conținut maxim de biotină determină o creștere maximă a

microorganismelor, dar descrește cantitatea de glutamat; invers, un conținut scăzut de biotină,

mergând până la deficient, determină acumularea unor cantități mari de glutamat.

Biosinteza producerii Lizinei. Lizina este un aminoacid utilizat în cantități importante în

alimentația animalelor și a omului. Lizina a fost izolată în 1889 din hidrolizat de proteină de către

Drechsel. Se cunosc două procedee de obținere a acestiu aminoacid: sinteza în două etape și sinteza

directă.

Sinteza în două etape se bazează pe obținerea, în primă etapă, a acidului diaminopimelic,

utilizând o mutantă de E. coli pornind de la glucoză, în cultură sub agitare și aerată. În a doua etapă,

acidul diaminopimelic obținut este supus acțiunii unui al doilea microorganism. Enterobacter

aerogenes, care posedă diaminopimelic-decarboxilază, enzimă ce produce decarboxilarea acidului

diaminopimelic la lizină; cultura de Enterobacter aerogenes este supusă acțiunii agenților chimici

(butanol, toluen) sau fizici (ultrasunete) pentru a elibera enzima.

Sinteza directa este cea mai utilizată metodă și folosește un singur microorganism. Pornind

de la Corynebacterium glutamicum și utilizând ca agenți mutageni radiații UV sau , s-au obținut o

serie de mutante biochimice, toate fiind mutante auxotrofe pentru diferiți aminoacizi. Cea mai utilă

13

Page 15: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

este o mutantă de homoserină şi biotină. Se utilizează și mutante auxotrofe de homoserină sau

mutante reglatoare de Brevibacterium lactofermentum.

La Corynebacterium glutamicum si Brevibacterium există două puncte critice, în care

biosinteza poate fi limitată:

1. Producerea aspartatkinazei, a cărei activitate poate fi inhibată printr-o inhibiție feed-back

de prezența simultană a unui exces de lizină și treonină in mediu. Nici unul dintre

aminoacizi nu exercită inhibiție separat, ci numai impreună;

2. Devierea de la homoserină, prin homoserin-dehidrogenază.

Pentru a fi eliminate aceste două blocări printr-o singură mutație, există trei modalitați:

- Utilizarea mutantelor auxotrofe de homoserină sau homoserin-dependente;

- Utilizarea mutantelor sensibile la treonină sau metionină;

- Utilizarea mutantelor rezistente la un analog al lizinei: S-2-(aminoetil)-L-cisteina.

În prezent, prin tehnologiile de biosinteză se obține un număr mare de aminoacizi, iar

elucidarea mecanismului de biosinteză a permis ridicarea randamentului în faza de fermentație și

optimizarea lui. Unii aminoacizi, printre care acidul L-aspartic, L-fenilalanina, sunt obținuți prin

procese enzimatice de bioconversie; alții, printre care L-izoleucina, L-triptofan, sunt produși în

prezența unor precursori specifici, iar a treia clasă de aminoacizi, printre care acidul L-glutamic, L-

lizina și L-valina se obțin prin fermentații submerse.

Cei mai activi producători de aminoacizi de uz terapeutic sunt bacteriile din genul

Arthrobacter, Mycobacterium, Micrococcus, Corynebacterium.

La ora actuală, producerea de aminoacizi se realizează cu tulpini sălbatice (prototrofe),

obținându-se acidul L-glutamic, L-valina, D,L-alanina, L-Pro; cu mutante auxotrofe de aminoacizi,

când se produc Lys, Tre, Leu, Pro, Val, Asp; cu mutante auxotrofe de biotină, rezultatul fiind acid

L-glutamic; cu mutante reglatoare: Lys, Tre, Arg, Met; pornind de la precursori de biosinteză.

Alți aminoacizi importanți pentru industria farmaceutică, produși cu ajutorul

microorganismelor sunt: L-cisteina – obținută cu tulpini capabile să hidrolizeze acidul 2-amino-2-

tiozolin-4-carboxilic: Pseudomonas sp., E.coli, Bacillus brevis, Micrococcus sodenonsis; L-alanina,

obținută cu Pseudomonas dacunhae; L-arginina, utilizând tulpini de Corynebacterium glutamicum și

Bacillus subtillis; L-glutamina cu mutante de Brevibacterium flavum; L-izoleucina, cu Serattia

marcescens, Corynebacterium glutamicum sau E. coli.5

5 Matei, F., Microbiologie aplicată14

Page 16: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

15

Page 17: Microorganisme Utilizate La Obtinerea Aminoacizilor

BIBLIOGRAFIE

1. Zarnea, G., Tratat de microbiologie generală, vol.2, Editura Academiei Republicii

Socialiste România, București,1984, pag. 262-265

2. Florentina Matei, Microbiologie aplicată, Editura Printech, București, 2011, pag. 13-

15, 167-170.

3. Vamanu Adrian, Popa Ovidiu, Câmpeanu Gheorghe, Câmpeanu Sorin, Vamanu

Emanuel, Câmpeanu Carmen, Biotehnologii microbiene, vol.1, Editura Ars Docendi,

București 2003, pag. 13-15, 23,25,39,79,91,105-107

4. www.stireal.edu.md/biologie/candidat/microbiologie_ind.pdf

5. www.referateok.ro/referate/117_1211462183.doc

16