1.2.Методы микробной трансформации органических соединений.

Современная методология микробной химии существенно отлича­ется от подходов, традиционных для начального этапа развития этой науки. Наиболее распространенными ранее методами были трансформация растущей культурой или отмытыми клетками, на­ходящимися в определенной фазе развития. Конец 50—60-х го­дов ознаменовался появлением ряда новых подходов — была об­наружена и стала использоваться ферментативная активность спор грибов и актиномицетов, выполнены основные работы по при­менению непрерывного культивирования для трансформации ря­да органических соединений, разработаны основные принципы использования поврежденных в различной степени клеток (высу­шенные клетки, ацетоновые порошки и др.), прочно вошли в практику ферментные препараты. В настоящее время существуют несколько методов микробной трансформации органических соеди­нений:

I. Использование ферментативных свойств интактных (нормальных) клеток:

1) трансформация растущей культурой в периодических усло­виях;

2) использование ферментативной активности микробных культур, находящихся в определенных фазах развития;

а) транс­формация суспензиями неразмножающихся вегетативных клеток;

б) трансформация спорами;

в) непрерывные процессы;

3) кометаболизм.

II. Методы, основанные на дезорганизации обменных процес­сов клетки:

1) применение в различной степени поврежденных и дезинте­грированных клеток;

2) ингибирование определенных участков метаболических пу­тей;

3) применение мутантов с блокированным синтезом опреде­ленных ферментов;

III. Конструирование штаммов с повышенной способностью к трансформации органических соединений.

IV. Использование фер­ментных препаратов, иммо­билизованных ферментов и клеток.

V. Политрансформации.

1.2.1.Трансформация растущей культурой в периодических условиях

Это наиболее простой ме­тод, применяемый в тех слу­чаях, когда микробная трансформация представля­ет собой процесс, продукты которого не используются данной культурой. Транс­формируемый субстрат может вноситься в культуру, растущую, используя какой-либо дру­гой источник углерода, как, например, при окислении 3-метилпиридина до никотиновой кислоты нокардиями, растущими за счет использования глюко­зы. В других случаях рост может происходить при использовании части молекулы субстрата, который в данном случае является и ростовым, и трансформируемым, например при окислении децилбензола до фенилуксусной кислоты. Ростовой частью в этом случае выступает алкильный заместитель (н-алкан) при бензольном кольце, который утилизируется микроорганизмами по схеме β-окисления жирных кислот. После прохождения 4 циклов β-окисления остается неусваиваемый остаток – молекула фенилуксусной кислоты, которая и является целевым продуктом.

Если ростовой субстрат является одновременно и трансфор­мируемым, то максимумы скоростей ростового и трансформаци­онного процессов совпадают. Поэтому воздействия, регулирую­щие рост клеточной культуры, соответственно влияют на накопление продукта транс­формации.

Если же ростовой и трансформируемый субстраты различны, то максимумы скоростей ростового и трансформационного про­цессов, как правило, сдвинуты во времени. Обычно наибольшая трансформирующая активность приходится на фазу замедления роста, когда скорость прироста биомассы начинает падать. Процесс трансформации может иметь место по окончании роста, т. е. когда максимальная удельная скорость трансформации соответствует стационарной фазе раз­вития культуры.