Понятие о вторичных метаболитах жизнедеятельности микроорганизмов

ИНФОРМАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

к лабораторному занятию по курсу «Биотехнология» для студентов 4-го курса фармацевтического факультета и ФПИГ по специальности «Фармация» по теме:

«Получение лекарственных средств как продуктов вторичного метаболизма. Биосинтез антибиотиков, стероидов»

Понятие о вторичных метаболитах жизнедеятельности микроорганизмов

Из всех продуктов, получаемых с помощью микробных процессов, наибольшее значение имеют вторичные метаболиты. Вторичные метаболиты, называемые также идиолитами, это низкомолекулярные соединения, не требующиеся для роста в чистой культуре. Они производятся ограниченным числом таксономических групп (в основном нитчатыми бактериями, грибами и спорообразующими бактериями). Эти метаболиты представляют собой смесь близкородственных соединений, относящихся к одной и той же химической группе, являются биологически активными веществами: одни из них обладают антимикробной активностью, другие являются специфическими ингибиторами ферментов, третьи - ростовыми факторами, многие обладают фармакологической активностью. К вторичным метаболитам относятся антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений и токсины. Фармацевтическая промышленность разработала сверхсложные методы скрининга (массовой проверки) микроорганизмов на способность продуцировать ценные вторичные метаболиты.

Рост микроорганизмов можно охарактеризовать как S - образную кривую (ярко выраженную двухфазность). Первая стадия - стадия быстрого роста, или логарифмическая, для которой характерен синтез первичных метаболитов. Далее наступает фаза медленного роста, когда увеличение биомассы клеток резко замедляется. Микроорганизмы, производящие вторичные метаболиты, вначале проходят стадию быстрого роста, тропофазу, во время которой синтез вторичных веществ незначителен. По мере замедления роста из-за истощения одного или нескольких необходимых питательных веществ в культуральной среде микроорганизм переходит в идиофазу; именно в этот период синтезируются идиолиты. Идиолиты, или вторичные метаболиты, не играют явной роли в процессах метаболизма, они вырабатываются клетками для адаптации к условиям окружающей среды, например, для защиты. Получение такого рода веществ послужило основой для создания целого ряда отраслей микробиологической промышленности. Первым в этом ряду стало производство пенициллина; микробиологический способ получения которого был разработан в 1940-х годах и заложил фундамент современной промышленной биотехнологии.