1. Wydzielanie kwasu 6-aminopenicylanowego.

Zawiesina poreakcyjna

↓ Oddzielenie biokatalizatora

Roztwór wyjściowy

↓ Schłodzenie, Zakwaszenie (pH 1.5-2.5); Ekstrakcja penicyliny kw. fenylooctowego

Faza wodna

↓ Neutralizacja (pH 7.8, NaOH); Zatężanie (<30

o

C)

Roztwór kwasu 6-AP

↓ Wytrącanie (pH 4.2 - 4.3 HCl lub H

2

SO

4

); Odsączanie; Przemywanie wodą i acetonem ,Suszenie

Kryształy kwasu 6-AP

2. Biogeneza cefalosporyny C.

COOH

HOOC

NH

2

O

NH

2

S

H

OH

O

NH

2

CH

3

C

H

3

OH

L-Cys

L-Val

L-AA-L-Cys

SYNTETAZA
TRIPEPTYDU
ACV

L-AA-L-Cys-D-Val (DLL-ACV)

N

S

O

CH

3

CH

3

COOH

NH

O

N

H

2

COOH

cyklaza

L

N

S

O

CH

3

CH

3

COOH

NH

O

N

H

2

COOH

epimeraza

D

N

O

NH

O

N

H

2

COOH

S

CH

3

COOH

ekspandaza

N

O

NH

O

N

H

2

COOH

S

CH

2

OH

COOH

oksygenaza

N

O

NH

O

N

H

2

COOH

S

COOH

O

CH

3

O

izopenicylina N
(LLD)

penicylina N
(DLD)

deacetoksycefalosporyna C

deacetylocefalosporyna C

cefalosporyna C

acetylotransferaza

S

CH

3

CH

2

CoA

3. Rozpoznać na rysunku: bioreaktor Frings i opisać.

4. Cefamycyny u
promieniowców.

1. Zasysane powietrze
2. Wydrążony wał mieszadła
3. Rura cyrkulacyjna
4. Wirujące urządzenie mieszająco-
napowietrzające

CEFAMYCYNA C

N

O

NH

O

N

H

2

COOH

S

CH

2

OH

COOH

deacetylocefalosporyna C

cefalosporyna C

S

CH

3

CH

2

CoA

R

N

O

NH

S

COOH

O

CH

3

O

R

N

O

NH

S

COOH

O

NH

2

O

R

O-karbamoilodeacetylocefalosporyna C

O

2

S-adenozylometionina

N

O

NH

S

COOH

O

NH

2

O

R

OCH

3

O

2

S-adenozylometionina

N

O

NH

S

COOH

O

CH

3

O

R

OCH

3

7-a-metoksycefalosporyna C

N

O

NH

S

COOH

OH

R

OCH

3

karbamoilofosforan

N

O

NH

S

COOH

O

R

OCH

3

O

OCH

3

OH

O

H

OH

cefamycyna C

cefamycyna B

OSO

3

H

C

H

3

O

H

OH

cefamycyna A

karbamoilofosforan

CH

2

CO NH

N

S

O

CH

3

COOH

CH

3

CH

2

Cl

CH

3

COSiMe

3

CH

3

O

S

N

N

C

Me

3

SiCl/PCl

5

CH

2

C N

N

S

O

CH

3

COSiMe

3

CH

3

OEt

EtOH

N

S

O

CH

3

COOH

CH

3

H

2

N

CH

2

COOH

Acylaza
penicylinowa

H+

H

2

O

5. Reaktor z mieszadłem kotwicowym rozpoznać i opisać.

6. Wyodrębnianie acylazy z E. Coli.

Zawiesina pohodowlana

↓ Wirowanie lub filtracja

Biomasa

↓ Dezintegracja komórek; Wirowanie

Supernatant

↓ Wytrącanie białek (NH

4

)

2

SO

4

lub PEG; Rozpuszczanie w wodzie

Roztwór białek

↓ Chromatografia adsorpcyjna lub jonowymienna; Dializa; Ultrafiltracja

Stężony roztwór acylazy

↓ Wytrącanie; Krystalizacja; Wirowanie

Czysty enzym

7. Enzymatyczna i chemiczna hydroliza penicyliny G.

1. Mieszadło kotwicowe
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła

8. Mieszalnik z mieszadłem kotwicowym nierównoramiennym – opisać.

8. Biogeneza cafamycyn. (patrz pkt. 4)

9. Synteza sulbaktamu i
sultamycyliny.

1. Mieszadło kotwicowe nierównoramienne
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła
5. Mieszadło nieruchome

N

S

N

H

2

CH

3

CH

3

COOH

O

HNO

2

N

S

N

+

CH

3

CH

3

COOH

O

N

Br

2

N

S

Br

CH

3

CH

3

COOH

O

Br

N

S

Br

CH

3

CH

3

COOH

O

Br

O

O

KMnO

4

/H

3

PO

4

H

2

, Pd/C

N

S

CH

3

CH

3

COOH

O

O

O

sulbaktam

N

S

NH

CH

3

CH

3

COOH

O

O

N

O

O

CH

3

OCH

3

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

O

O

O

+

N

S

NH

CH

3

CH

3

O

O

N

O

O

CH

3

OCH

3

O

O

O

O

N

S

CH

3

C

H

3

O

O

O

sultamycylina

10. Interdyscyplinarne zastosowanie biotechnologii.

Biotechnologia jest interdyscyplinarną dziedziną nauki, obejmującą różne kierunki technicznego wykorzystania
materiałów i procesów biologicznych. Biotechnologia korzysta ze zdobyć wielu dziedzin nauki, np.: ekologii,
mikrobiologii, biologii komórki, genetyki, biochemii, biologii molekularnej, chemii, inżynierii, informatyki, matematyki,
fizyki czy ekonomii. Jest natomiast wykorzystywana m.in. w ochronie zdrowia, ochronie środowiska, rolnictwie,
przemyśle spożywczym, przemyśle chemicznym, do otrzymywania surowców, nośników energii, w analityce oraz wielu
innych dziedzinach życia...

11. Bioreaktor CHEMAP.

13. Wydzielanie i oczyszczanie cefalosporyny C.

Zawiesina pofiltracyjna

↓ Schłodzenie do +10 st.C; zakwaszenie do pH 5,5 (kwas octowy); dodatek ziemi okrzemkowej

Bębnowy filtr próżniowy

↓

↓

Filtrat

↓ 1. zakwaszenie do pH 2,8 – 3,0 (kationit); 2.ogrzewanie w 37

o

C – następuje rozkład penicyliny N;

3. schłodzenie do 0

o

C

Kolumna z anionitem silnie zasadowym (eliminacja anionów)

↓

Kolumna z anionitem słabo zasadowym (elucja cefalosporyny C)

↓ Elucja kwasem octowym i pirydyną (pH 5,0 – 5,5, temp. 0

o

C)

Eluat

↓ 1. Zatężanie; 2. Wytrącanie bezw. acetonem 3. Filtracja; 4. Suszenie pod zmniejszonym ciśń.

Surowa cefalosporyna

↓ Rozpuszczenie w wodzie; Neutralizacja rozc. NaOH

Kolumna z kationitem (usuwanie pirydyny)

↓ 1. Zatężanie (próżnia); 2. Krystalizacja; 3. Wirowanie; 4. Przemywanie etanolem, suszenie

Sól sodowa cefalosporyny C

1. Doprowadzenie
powietrza
a) Urządzenie odpieniające:
2. Wlot piany
3. Wylot cieczy
4. Wylot gazu
b) Urządzenie mieszająco -
napowietrzające

+ H2O

Grzybnia odpadowa

12. Synteza cefaleksyny (na forum było, że cefalotyny, ale to chyba błąd) z penicyliny V.

O

O

N

O

CH

3

COOK

CH

3

S

N

H

CH

3

COOCH

2

CCL

3

CH

3

S

N

ClCOOCH

2

CCl

3

-CO

2

CH

3

COOCH

2

CCL

3

CH

3

S

N

O

COOOH

Cl

(CH

3

CO)

2

O

DMF

O

H

N

S

CH

2

CH

3

Cl

3

CCH

2

O

O

H

S

N

CH

3

O

O

OCH

2

CCl

3

O

N

S

COOCH

2

CCl

3

CH

3

O

N

O

C

6

H

5

H

O

PCl

5

pirydyna
benzen

N

S

COOCH

2

CCl

3

CH

3

O

N

O

C

6

H

5

Cl

CH

3

OH

N

S

COOCH

2

CCl

3

CH

3

O

N

O

C

6

H

5

OCH

3

H

2

O

N

S

COOCH

2

CCl

3

CH

3

O

H

2

N

C

6

H

5

COOH

NCOOC(CH

3

)

3

H

D

C

6

H

5

N

H

C

N

O

CH

3

COOCH

2

CCl

3

S

N

O

H

OC(CH

3

)

3

O

C

6

H

5

NH

3

N

O

CH

3

COO

S

N

O

H

CEFALEKSYNA

odblokowanie

13. Mieszalnik z mieszadłem turbinowym.

1. Mieszalnik turbinowy
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła
5. Mieszadło nieruchome

CH

2

CO NH

N

S

O

CH

3

COOH

C H

3

CH

2

CO NH

N

S

O

CH

3

COOH

CH

3

pH 2.5

pH 7

faza organiczna

faza wodna

14. Mechanizmy obronne producentów .

•

Brak miejsca uchwytu – enzymu, procesu, struktury subkomórkowej.

•

Miejsca uchwytu niewrażliwe lub zablokowane (osłonięte).

•

Zwielokrotnienie (nadprodukcja) liczby miejsc uchwytu dla antybiotyku.

•

Wytworzenie zastępczych procesów metabolicznych (by-pass).

•

Bariera transportu antybiotyku do miejsca uchwytu.

•

Transport antybiotyku poza komórkę.

•

Unieczynnienie antybiotyku przez wiązanie ze strukturami komórkowymi.

•

Enzymatyczna inaktywacja antybiotyku.

•

Biosynteza antybiotyku dopiero po fazie namnożenia komórek.

15. Reguła ekstrakcji penicyliny G.

Synteza metycyliny



















16. Ogólny schemat procesu biotechnologicznego.

SUROWCE

PODLO

ŻE

STERYLIZA
CJA

SZCZEP

NAMNO

ŻENIE

INOKULUM

ODDZIELENIE

BIOMASY

IZOLACJA

PRODUKTU

ZAGOSPODAROWANIE

PRODUKTÓW

ODPADOWYCH

KONTROLA

LABOR.

OTRZYMYWANIE

FORMY

HANDLOWEJ

PRODUKTU

BIOREAKTOR

KONTROLA

BIOSYNTEZA

POWIETRZE

ENERGIA

ENERGIA

MATERIAŁY I
SUROWCE

N

S

N

H

2

CH

3

CH

3

COOH

O

COOH

OCH

3

OCH

3

+

N

N

NH

NH

O

DCCI

(N,N'-dicykloheksylokarbodiimid)

DCC

(N,N'-dicykloheksylomocznik)

N

S

N

CH

3

CH

3

COOH

O

CH

3

O

H

3

CO

OCH

3

metycylina

CUKRY

GLIKOZA

HOOC

COOH

NH

2

H

2

N

SH

HOOC

HOOC

H

2

N

L-

α

-AA

(Kwas

α

-aminoadypinowy) L-Cys L-Val

HOOC

NH

2

N

O

H

COOH

SH

L-a-AA-L-Cys
(L-

α

-aminoadypinoilo)-L-

α

-cysteina)

HOOC

NH

2

N

O

H

N

O

H

SH

COOH

D-Val

N

S

COOH

N

O

H

O

H

2

N

COOH

L

L

D

N

S

COOH

N

O

H

O

SCoA

O

L-

α

-AA

O

H

2

N

COOH

OH

2-oksoglutaran acetylo-CoA acetylo-Ser L-Met pirogronian

m e t a b o l i t y p o s r e d n i e p r z e m i a n p o d s t a w o w y c h

syntetaza ACV

syntetaza ACV

syntaza IPN(cyklaza)

izopenicylina N

cylaza/amidaza
+ acylotransferaza

BIOGENEZA PENICYLINY G

D

O

OCH

CH

3

N

N

N

N

S

H

N

COONa

O

S

N

O

N

S

O

COOh

H

2

N

O

CH

3

O

OH

COOH

D

HCOOH
Ac

2

O

O

COOH

O

CH

D

SOCl

2

O

COCl

O

CH

D

N

N

N

N

CH

3

S

H

2

N

COOH

O

S

N

+

BSA(

SPRAWDZIæ

STRUKTURE ZE STR 164)

N

N

N

N

CH

3

S

N

COOSi(CH

3

)

3

O

S

N

(CH

3

)

3

SI

H

CEFAMANDOL NAFAT

SYNTEZA CEFAMANDOLU

Z KWASU 7-AC I KWASU MIGDAŁOWEGO