Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Для фазы характерны быстрые рост и развитие актнномицета с энергичным использованием основных компонентов субстрата и максимальным потреблением кислорода. Масса мицелия достигает максимума, протоплазма клеток базофнльная с высоким содержанием рибонуклеиновой кислоты (РНК), ДНК нн ранних стадиях развития отсутствует, обнаруживается только через 12 ч развития. рН среды вначале несколько снижается, затем постепенно повышается. Образование стрептомицнна незначительное. Вторая фаза.
Для этой фазы характерно медленное потребление оставшихся в среде питательных веществ. Рост актиномицета замедляется, резко снижается потребление кислорода. Содержание РНК в мицелни падает, базофилия ядерного вещества повышается, содержание ДНК в нем увеличивается. Основная масса мицелия подвергается автолизу, что приводит к увеличению аммиачного азота и неорганического фосфора, В период второй фазы происходит максимальноеобразоввниестрептомицина, как правило, при достижении максимума биомассы. Иными словами, максимальное накопление антибиотика в культуральной жидкости происходит в период, когда в культуре автолитнческие процессы начинают преобладать над процессами роста. Однако было бы неправильно считать, что выделение стрептомицина в окружающую среду связано с тем, что он освобождается из клеток мицелня в результате их автолиза.
Если бы это было так, то следовало бы ожидать, что в процессе развития актнномицета в его мицелии накапливается стрептомицин. Но прямые опыты показали, что количество антибиотика, свнзанное с клетками мнцелня, по ходу развития организма мало меняется. Содержание стрептомицина в мицелии ъ1ожет меняться в зависимости от состояния мицелия. Таким образом, можно считать вполне доказанным, что биосинтез стрептомицина осуществляется развивакпцимся мицелием во вторую фазу роста актиномицета (в специфических условиях среды, характеризующейся, с одной стороны, истощением основных питательных компонентов и, с другой, обогащением субстрата продуктами жизнедеятельности актиномицега и продуктами нвто- лиза клеток).
Определение наличия веществ, содержащихся в культуральной жидкости продуцента стрептомицнна 51г. дуайена н конце процесса бносинтеза антибиотика, показало, что в культу- ральной жидкости находятся минеральные (зольные) элементы, белки, нуклеиновые кислоты, жиры, стрептомицин, аминокислоты, полнсахариды и другие вешества. Ферментатнвная деятельность продуцеита стрептомицина Способность актиномнцета — продуцента стрептомицина — использовать сложные белковые соединения связана с его возможностью превращать этн соединения в более простые азот- н углеродсодержашие вещества с помощью мошного ферментного аппарата. Изучение ферментативной деятельности 51г. дг(зеиз показало, что он содержит фермент амнлазу, образующийся как на среде с глюкозой, так и на среде с крахмалом.
Однако на среде, содержащей крахмал, активность амилазы несколько выше, чем на среде с глюкозой. Использование сложных белковых соединений, содержащихся в растительных и животных продуктах (соевая мука, жмых, казеин и др.), связано с наличием у актиномицета активных протеолитическнх ферментов, которые образуются актиномицетом в значительных количествах одновременно с биосинтезом стрептомипина. Наряду с образованием протеолнтическнх (казеинолитических) ферментов 56. йт(зеиз способен синтезировать фибринолитнческие вещества — специфические протеазы, обладаюшие способностью лизировать тромбы крови. Образование протеолитических ферментов зависит от скорости роста актиномицета, состава применяемой среды и от штамма продупента стрептомицина.
Тэк, на среде с крахмалом протеаз образуется больше, чем на среде с глюкозой. Прн наличии в среде 4~)й глюкозы протеолнтическая активность культуральной жидкости актиномнцета в течение всего процесса развития остается на более высоком уровне, чем на среде с 1%-ной глюкозой. В процессе развития организма основная масса этих ферментов выделяется в окружающую среду. Оптимальной реакцией среды, прн которой проявляется активность протеолитических ферментов продуцента стрептомицина, будет реакция прн рН в пределах 8 — 8,2.
Кислая реакция (рН 4,8— б,'б) подавляе~ активность ферментов; аналогичное действие происходит и в сильпошелочной среде (рН около 9). При глубинном выращивании 5(г. яг(зеиз выделяет значительно больше протеаз в среде с низким содержанием азота. Явление это, по всей вероятности, связано со специфической реакцией актиномицета на понижение содержания усвояемых форм азота в среде. Кроме того, выделение протеаз зависит от источняка азота. При наличии в среде белка образование протеаз наиболее низкое, высокое — на среде с пептидамн и еще выше — на средах, содержаших аминокислоты. 209 Катионы калия стимулируют рост актиномицета н образование протеза. Выделенные из культуральной жидкости Блг.
йгрзеиа яротеолитические ферменты содержат трнпсин, и пенсии. Из продуцента стрептомицнна удалось выделить протеазу, способную гидролнзовать почти все пептндные связи белков, осуществляя их гндролиз до свободных аминокислот. Необходимо отметить, что прямой зависимости между образованием стрептомицвна и накоплением актиномицетом гидролитнческих ферментов — протеаз и амнлаз — нет. При выращивании актнномицета на средах, содержащих моче- вину, или на соевых средах без мочевниы удается обнаружить фермент уреазу. Культура Иг. йпзеиа кроме указанных ферментов образует фенилманнозндазу — фермент, гидролизующий фенил-а.0-маннозу. Фенилманнозидаза в основном выделяется в среду, окружающую актиномицет, но в небольших количествах может содержаться и в мицелии актнномицета.
сн,он н ! ~ сн сн ~~н нгг и он н-П- Нленииманноза Предполагают, что фенилманнозидаза способна также гидролнзовать в культуре актиномицета маннозидострептомицин с отделением от него маннозы: псина. $ нн етреитомииин Маииозниострептолилнллн 210 аа еь $~ аа Ю а в РН— Рис. ЗО. )(ействие рН иа тидролиз феиилмаииозы (А) и маииозидострептомииииа (Б) под действием феиилмаииозидазы (по Нпс(сеп)!и!! е( а(., !ВЗ4) Оптимальное значение рН, необходимое для активности фермента фенилманнозидазы, равно 8,0 (рис. 30), температурный оптимум около 40'С, а при 50'С фермент почти полностью ннактивируется (рис.
31). Фермент чувствителен к условиям аэрации — ухудшение аэрации культуры вызывает заметное снижение его активности. Способность фенилманнозидазы осуществлять гидролиэ маннозидострептомицина оказывает существенное влияние на выход стрептомицина в процессе развития актиномицета, Молекула маннозидостреитомицина состоит из остатка стрептомицина и Р-маннозы, причем манноза присоединена к четвертому ато- гаа му углерода Х-метил-).-глюкозамин- кь !аа ного остатка стрептомицина. Про- й цесс превращения маннозидостреп- й !ба томицина в стрептомнцин может ф иа осуществляться как в аэробных, так н в анаэробных условиях. Но по- Й скольку анаэробиоз снижает активность фермента, то, по-видимому, и - аа процесс превращения маннозидной а аа формы стрептомицнна в стрептомицнн будет затруднен.
Однако было показано, что при бносинтезе стй лтомицииа маннози- к а,, ~,,р л-,а-, а а5. дострептомицин не является пчедшественником стрептомиципа, так ! Темпе пе! а 'а Р УР ~'а же, как и последний, не может рассматриваться предшественником дигидрострептомицина. Рис. 31. Влаикие температуры аа активность феиилмаииозидазы (по Нос(сепппП е1 а1., 1954) У 5тг.
йг!зеив открыт фермент трансамидиназа, который может переносить группы мочевииы от аргинина нлн канаванина к'орнитину нли и!дроксиламину, но не может превращать глицин в гликоцпамин. Позднее было показано, что специфическая активность трансамидиназы, выделенной из мицелия актиномнцета, примо пропорциональна скорости образования стрептомицина микроорганизмом. В 1956 г. была описана система дегуанидаз у продуцента стрептомицина: система проявляет активность при рН 7,5, Эта ферментаая система обладает способностью от!цеплять гуанидииовые группировки от 1.-аргинина, гуанидоуксусной, гуанидопропиоиовой и гуанидомасляной кислот, а также от стрептидина и стрептомицина.
Предполагают, что зта система способна принимать участие в разрушении стрептомицина, которое иногда имеет место в конце пропесса развития продуцента антибиотика. Изучение путей биосинтеза стрептомицииа Изучение путей бносинтеза того или другого вещества может осуществляться успешно при условии знания химической природы изучаемого соединения.
С треп тем пи ! !!чН ! Н!Ч ! Н !Ч Н+-С !! ~ — Н!и !мн, !! ! Нт!и ! ! Н ! ! ! ! ! ! ! ! !. 4 Нт ОН О и Х о и Ю О 3 %~ и ! к и ц ~-3 3 С~рептомиции О! !А) СНΠ— СНтО Н в дитидрострептомипиие (В~ СН1 — СНтОН в тидроксиетрептомациие н,и — с=нн ! мн 1 <сн,1и 1 сннн, ! соон Лргииии 1ги н2н — с=мн ! ь — сн, ! сн, ! соон Креииии (~'и) ~4 Ы о н он н,н — с=нн 1 нн, Ггииидии 1ЧЩ и ~к — ~и"-ир мни Моиоииии ОХ) Ниози1 щ 213 При гидролнзе стрептомицина разбавленными кислотами он распадается на два вещества (стрептиднн и стрептобиозамин).
СщНщ,О,иб)т + НиО -+. СиН,иОи)Ч» + СмНМОи)4 Сирииоиииии ср ии ои .и Стрептидин — 1,3-дигуанидиио-з,4,б,б-тетраоксицнклогексан сильное основание. Стрептидан (П) не обладает антибиотической активностью Стрептобиозамин — своеобразный дисахарид ()П); в его составе имеется азотсодержащая часть, получившая название 1)-метил-).-глюкозамии (1У), и втораи (не содержащая азота) часть в стрептоза (У).
В результате химического изучения стрептомицина накопился материал, позволивший установить пространственную конфигурацию молекулы стрептомицина (Г). Установлено, что остаток стрептобиозамнна присоединен к 4 углеродному атому стрептидина. Рассматривая химическую структуру стрептомицииа, нетрудно заметить, что сгрептидииовая часть сильно насыщена азотом. Простой расчет показал, что в стрептидине отношение азота к углероду в 2,5 раза выше, чем в белках (в белках зто отношение равно примерно 0,30, а в стрептидине — 0,75, во всей молекуле стрептомицииа — 0,33). Эти данные позволяют рассматривать стрептидин кчк своеобразный иколлектор» избыточного азота, образуемого в процессе жизнедеятельности актиномнцета. Исходя из втой гипотезы, Егоровым еще в 1951 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
