Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Большинство изученных продуцентав антибиотиков — аэрабы,а потому для их аптималыюго развития необходима определенная степень аэрации среды. Известно, что степень аэрации служит одним из обычных способов изменения окислительно-восстановительных условий, которые являются основным средством изменения процессов обмена веществ у микроорганизмов, в там числе и процессов, связанных с образованием антибиотиков. Аэрирование культур осуществляется в основном тремя способами: а) путем продувания определенного объема воздуха через культуральную жидкость с одновременным ее перемешиванием или без него; б) путем встряхивания культуральной жидкости, находящейся в колбах, на специальных аппаратах (качалки,шюттель-аппараты) и в)путем выращивания микроорганизмов в виде пленки на поверхности питательной среды.
Наиболее совершенным методом аэрации следует признать ме'тод продувания воздуха через культуральную жидкость с одновременным ее перемешиванием. В этом случае степень аэрации культуры можно учитывать количественно. Степенью аэрации культуры, равной единице, является такая аэрация, при которой через определенный объем среды за одну минуту продувается такой же объем воздуха. Иными словами, степень аэрации равна единице, если через 100 л культуральной среды пропускается за одну минуту 100 л воздуха.
Если степень аэрации равна 0,5, то это означает, что через 100 л культуральной жидкости пропускается в минуту 50 л воздуха: ебьел ааеду.~а, л Степень аэрации = в 1 мин. вбьел среды, л Установлено, что если степень аэрации блпзка к единице, происходит максимальное накопление ряда антибиотиков (пенициллина, стрептомицнна и др.).
Уменьшение степени аэрации среды илв ее чрезмерное увеличение приводит к уменьшению выход» антибиотика. Интенсивность аэрации определяетсн скоростью поступления в реакцию кислорода, растворенного в единице объема среды. Для количественных результатов определения растворенного в среде кислорода часто используют специальные датчики. Наиболее удобны платиновые электроды, защищенные от окружающей среды газопроницаемой пленкой. Применение сульфитного метода при определении интенсивности аэрации позволяет получить лишь сравнительную оценку, но не дает данных по количественному содержанию кислорода в субстрате, Степень аэрации существенным образом влияет на биосинтез грамицидина С культурой Вас.
Ьгеои наг. 6. В. при выращивания ее в стеклянном сосуде при перемешивании среды с помощью магнитной мепеалкн (табл. !2). таз.шча и влиннпе взрвпии на биосинтез трамппиднна с прн продувании стерильного атмосферного воздуха через среду длн культивировании н перемешиаанин магнитной мемалной (по Коршунспу, 19621 Степень еераеее целы 0.8 1:0 1,5 1600 500 250 5,8 5.5 6,0 1600 500 200 1500 450 200 6.0 6.0 7,1 5,6 6,9 5,8 650 ЗОО 200 600 ЗОО 200 550 250 Г80 78 Следовательно, наилучшей в данных условиях опыта будет степень аэрации, равная 0,8. В этом случае отмечается хороший рост бактерий и высокий уровень образования грамнцидина (до 1600 мкг/мл). С увеличением степени аэрации до 1,0 и 1,5 наблюдается значительное снижение роста бактерий н уменьшение бносинтеза антибиотика.
Насыщение культуральной среды кислородом зависит не только от количества воздуха, пропускаемого через единицу объема среды, но н от способа перемешивания, скорости работы мешалок, состава среды и концентрации растворенных в ней веществ (табл. 13), а также от температуры культивирования. Для большего насыщения жидкости кислородом воздуха используются барботеры и различные типы мешалок. Через барботеры воздух проходит одной или несколькими тонкими струями и под Таблица /3 Влияние концентрации раствореннык в среде веществ на скорость растворения анси/рода 1по Грннюк, Бинбернт, 1960) Коннснтрвющ рлстворснннл Мв«онмлльнв» смарость рлстворвння юмлсртнл, мс/л/мнн Вола...
Глюксоа Глюкоза (ынв)т5Ол (М))в) в5Ов втаС) ИаС1 13,5 1О.О 6,3 1О,3 3',3 м,о )О,) 2.00 О 50 о 20 2,00 Таблица И Иптенснвность аэрацим в аависюности от объема среды и типа колб Условн» ! «ультнвнровлннн Потлощммо растворам срам)нтв, мт/л/и Обычные на 750 мл зао 670 11720 1920 2930 4260 90 На качалках 190 — 200 об/мин 200 100 50 150 100 50 100 С четырьмя отбойниками Те же Обычные на 750 мл Стационарные действием мешалки (обычно скорость вращения мешалки 200— 400 об/мии) распыляется, что создает условия для большего иасыщения среды кислородом. Чем выше скорость вращения мешалки, тем значительнее иасыщеиие культуральиой жидкости кислородом воздуха.
Перемешивание культуральиой жидкости способствует равномерному распределению питательных веществ и перемещению их к клеткам микроорганизма. Перемешиваиие обеспечивает также удаление с поверхности клеток продуктов обмена и ливиса клеток, более равномерное распределение кислорода в культуральиой жидкости. Все зто улучшает условия развития микрооргаиизмов и повышает их физиолого-биологическую активность, связаииую с биосинтезом антибиотиков При культивировании микрооргаиизмов в колбах иа качалках степень азрации среды зависит от числа оборотов качалки в минуту и объема культуральиой жидкости: чем меньше объем среды в колбе, тем выше ее азрапия. Поглошеиие кислорода средой увеличивается, если вместо обычных конических колб применяются колбы с отбойииками (табл. 14).
Степень аэрации культур, ныращнваемых и виде пленки на понерхностн жидкой среды, можно регулнронать изменением площади развития организма н толщины слоя жидкости. С увеличением площади разантия организма и уменьшением слоя жидкости аэрацня культуры будет большей. Интенсивность аэрации (скоростеь с которой кислород вступает н реакцию) зависит от объема среды, условий перемешиаания культуральной жидкости и температуры (табл. 15). Таблнца /б Влннвне темнературы н степени перемевснванна среды длн культнвнрованнв на ннтенснвность аарацнн (цо Егороаоб, 19671 Услс»»»»улы»»»рч»»»»» 8,82 Стационарные .
Прн качании: 160 об/мнн 200 об/мнн 280 об/мнн Стацнонарные .. Прн кнчаннн 280 об/мнн Стационарные . Прн качании 280 об/ннн Стационарные . Прн качании 270 об/мнн 400 8,82 8.66 8,62 7,02 7,02 5,22 8,82 7.02 6,04 6,20 5,06 5,22 700 1200 1400 580 18ОО 800 2100 ПОО 2400 920 1300 3100 690 2460 900 2900 1200 3!70 40 Приведенные а табл.
15 данные показынают„что растворимость кислорода н среде зависит только от температуры культинироаания микроорганизмов: с понышеннем температуры растнорнмость кислорода уменьшается. Однако интенсивность аэрации существенно изменяется и зависимости от объема среды (с увеличением объема среды интенсивность аэрации уменьшается), условий перемешнвания (поаышенне числа оборотов качалки способствует увеличению интенсивности аэрации) и температуры (с повышением температуры аозрастает скорость вступления кислорода и реакцию). Таким образом, с повышением температуры и условиях глубинного культивирования микроорганизмов интенсивность аэрации среды резко возрастает.
Интенсивность аэрации культуры продуцента того или иного антибиотика должна коррелироаать с составом среды. С поаышенкем концентрации компонентов среды для развития продуцситов ряла антибиотиков (пенициллина, стрептомицнна, ноаобиоцина, хлортетрациклнна, окситетрациклина н др.) интенсивность аэрации культуры необходимо поиышать. Изменения условий аэрации приводит не только к изменению процесса обеспечения продуцента антибиотика кислородом, удалению из среды углекислого газа и других летучих продуктов метаболизма, но и к изменению характера обмена веществ организма. Так, например, в условиях ухудшения аэрации среды для развития 51г„аигео~ас~епз в культуральной жидкости повышается содержание летучих органических кислот и снижается биосинтез тетрациклина.
Следовательно, только при учете всех особенностей культивирования организма, при изучении влияния различных компонентов субстрата, физико-химических и физических факторов среды можно определить способность микроорганизма образовывать антибиотическое вещество. Создавая организму разнообразные условия культивирования, мы тем самым выясняем, какие нз них наиболее благоприятны для выявления потенциальных возможностей биосинтеза антибиотиков. Вмешиваясь в процесс развития продуцентов антибиотиков путем изменения условий их культивирования, мы добиваемся более высокого уровня биосинтеза этих биологически активных вешеств. Однако необходимо иметь в виду, что у высокопродуктивных штам« мов микроорганизмов может иметь место ретроингибирование, иля ингибирование биосинтеза антибиотика по принципу обратной связи.
Это явление может быть связано с ингибированием одного из ферментов начальной стадии биосинтеза молекулы антибиотика. или же с подавлением образования иРНК для вполне определенного фермента. Указанные процессы следует иметь в виду при изучении условий биосинтеза антибиотиков и находить пути нх устранения. О ДВУХФАЗНОМ ХАРАКТЕРЕ РАЗВИТИЯ ПРОДУЦЕНТОВ РЯДА АНТИБИОТИКОВ Еще в 1929 г. В. Н. Шапошников на примере апетонобутилового брожения впервые показал, что многие бродильные процессы, осуществляемые бактериями, протекают в две фазы. В первую фазу брожения в связи с интенсивным размножением бактерий происходит накопление в субстрате относительно окисленных продуктов (уксусной, масляной кислот). Во вторую фазу, когда в культуре автолитические процессы начинают преобладать над процессами роста, в субстрате накапливаются относительно восстановленные продукты (ацетон, бутиловый спирт).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
