Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 19
Текст из файла (страница 19)
При этом во второй фазе наблюдается потребление организмом ряда веществ, образовав. шихся в первую фазу развития. Открытие двухфазности в процессах брожения имеет важное теоретическое и практическое значеяие. Результаты, полученные прн изучении различных типов брожения в динамике развития культур, показали, что продукты жизнедеятельности микроорганизмов по ходу их развития претерпевают изменения как в качественном, так и в количественном отношении. На разных этапах раз- вития культуры наблюдаются различные соотношении продуктов обмена. Здание закономерностей микробиологического процесса позволяет сознательно вмешиваться в него на определенных этапах развития культуры и изменять течение процесса в направлении, нужном для экспериментатора или практики.
Основные закономерности двух фаз процессов брожения, открытые Шапошниковым, характерны и для многих микроорганизмов, образующих антибиотики. Однако необходимо сразу же отметить„что двухфазный характер процессов развития микроорганизмов и образования ими антибиотических веществ имеет свои особенности. Биосинтез многих антибиотиков осуществляется микроорганизмами на определенном этапе нх развития.
Эта закономерность характерна для бактерий (ВасИиз Ьгетз, Вас. зиЬВВз и др.), микроскопических грибов (Репгс!Иит сйгужзуепигн, АзрегйВ«из «илггйайи и др.) и для большинства актиномнцетов, образующих ценные антибиотики — стрептомицин, хлортетрацнклин, окситетрациклин, новобиоцин, аурантин и др. В условиях глубинной культуры процесс развития организма н биосинтеза антибиотика проходит в две фазы (рис.
1). В первой фазе развития культуры, или, как ее иногда называют, троп офа не «фаза сбалансированного роста микроорганизма), наблюдается интенсивное накопление биомассы продуцента (образование белков, нуклеиновых кислот, углеводов; происходит биосинтез ферментов н других соединений, принимающих участие в росте микроорганизма) „ связанное с быстрым потреблением основных ком- И, Фаза 1, 4~ада 2 понентов субстрата «ис- 2 точники углерода, азота, фосфора и др.) и с высоким уровнем поглощения кислорода. Одновременно с быстрым потреблением углеводов происходит образование некоторых ор, ь ганических кислот, что приводит иногда к снижению рН субстрата. В этот период развития протоплазма мицелия актино- 0 2гр Фд 72 96 !29 /М рйй 192 мицетов содержит значи- Время нультибирсбеная, ч тельное количество рибо- нуклеиновой кислоты Рно ц схема двухфазного пронессе Рпзпнтнн (рНК). Образования анысергопсусез лызепз н оорпзопенне сгРепто- тибиогика как правило мнцнна: не набл|одаетсн, а если синтез ссрепсппппппа.
3 — псппаьапеанпс 'успаапдпп. антибиотическое веецество 4 — посребпепае азат» аимппа», Б — аапснсппе ри среди и обнаруживается, то в незначительном количестве. Повидимому, зто связано с тем, за, азо что в фазе сбалансированного роста. синтез ферментов, прини- с мающих участие в образовании е' антибиотика, кодавлеи. Во второй Фазе развития, в именуемой в настоящее время ~- ~ в ~„5 идиофазой (фаза иесба- ь ! тт лаисированного роста микро- ~ 1 организма), наблюдается за- Ъ медление накопления биомас\ % сы или даже ее уменьшение, Ъ Д обусловленное тем, что основ- Ъ ные компоненты среды использованы организмом, а среда 'п о ю 7Р 96 !20 ууууу 1бй Гуя жизиедеятельиости, В культу- Вутелти лулептодиРоиоиол, ч ре начинают преобладать протеолитические процессы, среда рие 2.
Схсата Фппмиоопаиии биомассы стпбптомицста а первоа второй фавн обогащается продуктами автол ит и чаевого что приводит к ее подщелачи' Веаисжваа бееиаССЕ СтиситОМИЦЕта а СЛУаа» отсутствии автолиае мнцелиа. а — мтамо киви ванию. биомасса стпеитомицетв в случае отсутствие У актипомицетов во второй фазе базифилия протоплазмы отчетливо снижается, содержание РНК в мицелии падает. Базифилия ядерного вещества, наоборот, повышается, содержание ДНК в ием увеличивается. Анализ кривой, определяющей биомассу актиномицета во вторую фазу развития продуцеита антибиотика, позволяет констатировать, что оиа образуется в виде средней величины теоретически возможной биомассы актиномицета, в случае отсутствия автолвза его мицелия, и теоретически возможной биомассы при полном автолизе клеток актиномицета (рис. 2).
Следовательно, в культуре наряду с автолизирующимся мицелием происходит развитие гиф молодого мицелия актиномицета. Эти развивающиеся клетки микроба находится в совершенно иных условиях среды по сравнению с условиями, в которых они находились в первой фазе. Отличие определяется тем, что в субстрате в Этот период почти полностью отсутствуют многие исходные компоненты питания н среда во вторую фазу сильно обогащена определенными продуктами жизнедеятельности организма и продуктами автолиза клеток.
В период идиофазы происходит дерепрессия фер. ментов, участвующих в процессе биосинтеза антибиотика. Все зти факторы вместе взятые и определяют условия, способ. ствующие максимальному биосинтезу антибиотика. У ряда актиномицетов процесс образования антибиотика связав 83 Ваяряят яяяеляя, я 117 26 340 4 025 0 350 150 56 90 216 с развитием вторичного мнцелия и его жизнедеятельности в нных условиях среды, о которых говорилось выше.
В большинстве случаев максимум накопления антибиотика в среде наступает после максимума накопления биомассы. Разрыв в максимумах у разных организмов и в разных условиях культивирования бывает различным. Необходимо подчеркнуть, что принцип двухфазности развития большинства микроорганизмов — продуцентов антибиотическях веществ — характерен для нормально развивающихся культур. Иными словами, эта закономерность имеет место при развитии микроорганизмов в условиях периодического культивирования в среде, которая в процессе роста продуцента антибиотика изменяется самим организмом, а не экспериментатором, н организм засевается в субстрат не на стадии биосинтетнческой активности (40 — 06 ч), а спорами или молодыми (не более 20 — 24 ч) вегетативными клетками (мицелием).
При засеве среды большими объемами уже относительно старого по возрасту посевного материала (40 ч и более) можно не получить двухфазного характера развития продуцента аптибиотнка. При внесении больших объемов уже продуцирующего антибиотик мнцелня и культуральной жидкости, обогащенной продуктами жизнедеятельности организма, естественно, трудно ожидать наличии первой фазы, так как она уже прошла (закончилась) в п опессе подготовки посевного материала.
Ь сутствие способности к синтезу пенициллина у молодого мицелия Реп(с. сйгузопепит связано с тем, что условия среды, в которых он развивается, существенно отличаются от условий, в которых находится мнцелий гриба во вторую фазу развития, в течение которой н осуществляется биосинтез пенициллина. Отличие состоит в том, что в период первой фазы развития гриба в среде присутствует легкоусвояемый источник углерода, вызывающий катаболитную репрессию ферментов, участвующих в биосинтезе антибиотика. К началу второй фазы развития эти источники углерода, как правило, полностью потребляются грибом. Изучение закономерностей образования антибиотика культурой о(г. про(абсяк и возможности регулирования этого процесса показали, что образование антибиотика в этом случае происходит также во вторую фазу разТаблица !б Способность рвзновазрвстного мииелнв образовывать внтибнатическое вещество нв средвх с азотам н без взотв в крвткосрочных опытах (во Швпошникову, Бехтеревой и др., !9591 вития «ктиномицета, т.
е. в период исчерпания некоторых компонентов среды. Выяснение причин биосннтеза антибиотика в период второй фазы в острых (краткосрочных) опытах показало, что образованию антибиотика способствует отсутствие азота в среде (табл. 16). Выяснение причин, способствующих образованию антибиотика в период второй фазы развития микроба, позволило установить, что в эти процессы возможно вмешиваться и направлять нх в нужную сторону. Следовательно, можно сделать вывод, что биосинтез антибиотика культурой продуцента в большинстве известных случаев происходит в определенный период развития организма и при наличии определенного состояния субстрата, создаваемого самим микробом в период первой фазы его развития.
Этим определяется биологическая сущность двухфазного процесса развития микроорганизмов— продуцентов антибиотических веществ. СОВМЕСТНОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ И ЕГО РОЛЬ В БИОСИНТЕЗЕ АНТИБИОТИКОВ Со времени Р. Коха (1843 — 1910) и до настоящих дней микробиология базируется на одном из основных ее принципов — работы с чистыми культурами микроорганизмов.
Благодаря этому принципу в микробиологии решены многие крупные теоретические н практические проблемы. Вместе с тем современная микробиология, в первую очередь промышленная, накопила значительное число примеров, свидетельствующих, что процесс получения того илн ияого продукта жизнедеятельности или разложение ряда сложных веществ, в том числе и искусственно синтезирнованных полимеров, активнее происходит в смешанных культурах, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
