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 (<30oC)
Roztwór kwasu 6-AP
�! Wytrącanie (pH 4.2 - 4.3 HCl lub H2SO4); Odsączanie; Przemywanie wodą i acetonem ,Suszenie
Kryształy kwasu 6-AP
2. Biogeneza cefalosporyny C.
CH3 O
O
NH2
COOH
H3C OH
HS OH
HOOC
L-Cys
NH2
NH2
L-Val
SYNTETAZA
L-AA-L-Cys
TRIPEPTYDU
ACV
L-AA-L-Cys-D-Val (DLL-ACV)
cyklaza
S CH3
NH
L
H2N
CH3
izopenicylina N
O
N
COOH (LLD)
O COOH
epimeraza
S CH3
NH
H2N D
CH3
penicylina N
O
N
COOH
(DLD)
O COOH
ekspandaza
NH S
H2N
deacetoksycefalosporyna C
O
N
COOH
CH3
O
COOH
oksygenaza
NH S
H2N
deacetylocefalosporyna C
O
N
COOH
CH2OH
O
COOH CoA CH2
acetylotransferaza
S
CH3
S
NH
H2N
O
N O CH3
COOH
O
COOH O
cefalosporyna C
3. Rozpoznać na rysunku: bioreaktor Frings i opisać.
1. Zasysane powietrze
2. Wydrążony wał mieszadła
3. Rura cyrkulacyjna
4. Wirujące urządzenie mieszająco-
napowietrzające
S
NH
H2N
deacetylocefalosporyna C
O
N
COOH
CH2OH
O
R
COOH
CoA CH2
karbamoilofosforan
S
R
CH3
R
S
NH
S
NH
N O CH3
O
N O NH2
4. Cefamycyny u
COOH O O
promieniowców.
COOH O
cefalosporyna C
O-karbamoilodeacetylocefalosporyna C
S-adenozylometionina
O2
O2
R
S-adenozylometionina
OCH3
S
NH
R
OCH3
S
NH
N O CH3
O
N O NH2
COOH O
O
7-a-metoksycefalosporyna C
COOH O
cefamycyna C
CEFAMYCYNA C
karbamoilofosforan
R
OCH3
S
NH
N OH
O
COOH
R
OCH3
OSO3H
S OH HO
NH
OCH3HO
N O
H3C
O
OH
cefamycyna A
OH
COOH O
cefamycyna B
5. Reaktor z mieszadłem kotwicowym rozpoznać i opisać.
1. Mieszadło kotwicowe
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła
6. Wyodrębnianie acylazy z E. Coli.
Zawiesina pohodowlana
�! Wirowanie lub filtracja
Biomasa
�! Dezintegracja komórek; Wirowanie
Supernatant
�! Wytrącanie białek (NH4)2SO4 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.
CH3
S
CH2 CO NH
CH3
N
O COOH
Me3SiCl/PCl5
Acylaza
penicylinowa
CH2COOH
Cl
CH3
S
CH2 C N
CH3
N
O COSiMe3
EtOH
OEt
H2N CH3 CH3
H+
S S
CH2 C N
CH3 CH3
H2O
N N
O COOH O COSiMe3
8. Mieszalnik z mieszadłem kotwicowym nierównoramiennym  opisać.
1. Mieszadło kotwicowe nierównoramienne
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła
5. Mieszadło nieruchome
8. Biogeneza cafamycyn. (patrz pkt. 4)
N
+
Br
H2N N
S CH3
S CH3 S CH3
Br2
HNO2
Br
CH3
CH3
CH3
N
N
N
O COOH
O COOH
O COOH
KMnO4/H3PO4
9. Synteza sulbaktamu i
O O
O O
S CH3
Br
sultamycyliny.
S CH3
CH3 H2, Pd/C
Br
CH3
N
N
O COOH
O COOH
sulbaktam
O
NH
S CH3
O
HOOC
CH3
N
N
H3C
O COOH +
N CH3
S
H3C
O O
O
O
OCH3
O
O
O
N
NH
S CH3
S
CH3
O
O O
N
H3C
O CH3
N CH3
O
O
O
O
sultamycylina
OCH3
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.
1. Doprowadzenie
powietrza
a) Urządzenie odpieniające:
2. Wlot piany
3. Wylot cieczy
4. Wylot gazu
b) Urządzenie mieszająco -
napowietrzające
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
+ H2O
�! �!
Filtrat
Grzybnia odpadowa
�! 1. zakwaszenie do pH 2,8  3,0 (kationit); 2.ogrzewanie w 37oC  następuje rozkład penicyliny N;
3. schłodzenie do 0oC
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. 0oC)
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
12. Synteza cefaleksyny (na forum było, że cefalotyny, ale to chyba błąd) z penicyliny V.
H
N S CH3 S CH3
O ClCOOCH2CCl3
CH3 CH3
O N -CO2 N
O COOK COOCH2CCL3
Cl
O CH3
COOOH
O
O
O
H
H
S CH3
S
S CH2
(CH3CO)2O
CH3 DMF N CH3
N
N
O COOCH2CCL3
Cl3CCH2O
O OCH2CCl3
H
PCl5 C6H5
C6H5
N S N S
pirydyna
O O
benzen
O Cl
N N
CH3 CH3
O O
COOCH2CCl3 COOCH2CCl3
CH3OH
C6H5
H2N S N S
O
H2O
N OCH3 N
CH3 CH3
O O
COOCH2CCl3 COOCH2CCl3
C6H5 COOH
O H
O H
odblokowanie
D
N S
C6H5 N S
H NCOOC(CH3)3 C6H5
H N N
N
CH3 NH3
O
CH3
O C O
COOCH2CCl3
COO
OC(CH3)3
CEFALEKSYNA
13. Mieszalnik z mieszadłem turbinowym.
1. Mieszalnik turbinowy
2. Zbiornik
3. Płaszcz grzejny
4. Stojak napędu mieszadła
5. Mieszadło nieruchome
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.
H3
C
S
CH2 NH
C
O
C
H
3
N
O COOH
faza organiczna
pH 2.5 pH 7
faza wodna
C
H3
S
H2 C N
C O H
H3
C
N
COOH
O
Synteza metycyliny
OCH3
H2N
S CH3
+
CH3
N
COOH
O COOH
OCH3
N N
DCCI (N,N'-dicykloheksylokarbodiimid)
O
NH NH
DCC (N,N'-dicykloheksylomocznik)
OCH3
CH3
N
S CH3
H3CO
CH3
O
N
O COOH
metycylina
16. Ogólny schemat procesu biotechnologicznego.
SZCZEP
SUROWCE
BIOSYNTEZA
ENERGIA
NAMNOŻENIE
PODLOŻE
INOKULUM
STERYLIZA
CJA
KONTROLA
POWIETRZE
BIOREAKTOR
ENERGIA
ODDZIELENIE
MATERIAA
Y I ZAGOSPODAROWANIE
BIOMASY
SUROWCE
PRODUKTÓW
ODPADOWYCH
IZOLACJA
PRODUKTU
KONTROLA
LABOR.
OTRZYMYWANIE
FORMY
HANDLOWEJ
PRODUKTU
BIOGENEZA PENICYLINY G
CUKRY GLIKOZA
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
NH2 H2N
COOH H2N
HOOC HOOC
SH
L-ą-AA
HOOC
(Kwas ą-aminoadypinowy) L-Cys L-Val
syntetaza ACV
D-Val
NH2
O COOH
SH
HOOC
N
L-a-AA-L-Cys
H
(L-ą-aminoadypinoilo)-L-ą-cysteina)
syntetaza ACV
H
O N
NH2
O
COOH
HOOC
N
H SH
syntaza IPN(cyklaza)
H
L
H2N N L S
COOH O N
D
izopenicylina N
O COOH
O
cylaza/amidaza
SCoA
+ acylotransferaza
H
N S
H2N OH
O N
COOH O
O COOH
L-ą-AA
SYNTEZA CEFAMANDOLU
Z KWASU 7-AC I KWASU MIGDAA
OWEGO
H2N S
N O CH3 +
O
COOh O
COOH
D
OH
H2N S
HCOOH
N N
Ac2O N S
N
O
N
COOH
CH3
COOH
BSA(SPRAWDZIć
D
STRUKTURE ZE STR 164)
CH
O
H
O
SOCl2
(CH3)3SI N S
N N
N S
N
O
COCl
N
COOSi(CH3)3
D
CH3
CH
O
O
O
OCH H
N S
D
N N
O N S
N
O
N
COONa
CH3
CEFAMANDOL NAFAT