5

Gdy indukcja przez substrat- nagromadzanie substratu w fazie późnego wzrostu. Gdy następuje przeniesienie na metabolizm wtony przy zahmowniu wzrostu następuje synteza zwiększona metabolitów wtórnych.

W przypadku indukcji substratowej: jeśli wcześnie podano, a późno pojawiły się wtórne.

Podanie później - nie powodowało powstania wtórnych.

Wówczas musimy się zastanowić ,czy to nie miało wpływu na genom.

Represja kataboliczna - związana z szybkością metabolizmu, któa decyduje o grmoadzeniu się substancji, które mogą w jakiś sposób oddziaływać.

6

Represja kataboliczna operonu laktozowego.

Kiedy brak jest glukozy i laktozy

Gdy obecna jest glukoza i laktoza

9

Gdy wysoki poziom fosforanów, to w większości wypadków metabolizm związków wtórnych jest zahamowany.

Jeżeli dodamy sporo jonów w jakiejś tam formie, to ich wykorzystanie będzie niewielkie. Np. jony mogą być w słabo rozpuszczalnych związków.

Można tez podawać w postaci związków hydroksylowanych.

Musi zajść hydroliza i wciągnięcie ich do środka.

Jeśli jonów fosforanowych jest mało, powstaje miej ATP i poziom ATP jest odpowiedzialny za to, że organizm zaczyna odczuwać braki. Sygnał, że coś jest nie tak - metabolity wtórne.

ATP powstaje w glikolizie i cyklu krebsa. Organizm „myśli”, że nie ma szkieletów do metabolitów wtórnych.

10

Antybiotyk polienowy.

Jony fosforanowe wpływają na biosyntezę zaznaczonego fragmentu cząsteczki (kwas para aminobenzoesowy).

Reszta powstaje na szlaku poliketydowym.

Wysokie stężenie jonów fosforanowych - hamowanie syntazę para aminobenzoesanu, przez co hamuje przekształczenie kwasu choryzmowego w p-aminobenzoesan, kóry wykorzystywany jest do syntezy kandycydyny.

11

Cefalosporyna - regulacja fosforanowa.

Są 2 miejsca, na które jony fosforanowe mogą działać.

Jon fosforanowy wpływa na pobieranie glukozy ze środowiska. Nawet, gdy są nieduże stężenia glukozy w środowisku, to ją pobiera a co za tym idzie - represja kataboliczna

12

Fosfataza hamowana przez wysokie stężenie jonów fosforanowych.

Ufosforylowane metabolity pośrednie muszą być defosforylowane.

13

W metabolizmie pierwotnym i wtórnym równie może być hamowanie przez związek końcowy.

Hamowanie może mieć miejsce na poziomie substratu - np. walina, czy kwa alfa-aminoadepinowy. Substraty te powstają tak, że ich metabolizm jest hamowany na tej same zasadzie - inhibicja zwrotna.

W przypadku syntazy acetyloydroksykwasu, hamowanie aktywności enzymatycznej

a w przypadku syntazy hoocytrynianowej hamowanie idzie na poziomie syntezy enzymu i aktywności enzymu w środowisku.

Obok waliny inhibitorem może być izoleucyn, która przez ten sam enzym może być wytwarzana ale z innym substratem wyjściowym.

Albo możemy powodować mutacje regulatorowe - aby nie był y wrażliwe na końcowe produkty, albo dodać metabolitów pośrednich, które są poza pierwszym enzymem, np. dac homocytrynian, a w drugim przypadku, jakiś acetylohydroksykwas.

Penicylina działa na poziomie powstawania tripeptydu i tutaj też można dać albo mutację, która wpływa na niewrażliwość enzymu na końcowy produkt, albo usuwać penicylinę ze śrowdowiska - zwiększy to produkcyjność.

14

Regulacja jonem amonowym

Może być to związane z dostępnością substratu. W przypadku biosyntezy penicyliny, o której wykorzystywane są 3 aminokwasy, jeśli jonów amonowych nie ma , to automatycznie nie ma penicyliny - bo muszą powstać te aminokwasy.

Na ogół wysokie stężenia jonów amonowych zwykle jednak hamują metabolizm wtórny. Żeby on działał potrzebne są niskie stężenia. Dlatego jony amonowe należy podawać w takiej formie związanej, aby powoli się uwalniał. Nie będzie to wpływało na metabolizm wtórny.

Wysokie stężenie jonów amonowych sprawia, że nie mamy substratu dla produkcji tego antybityku, bo należy się spodziewać, że jeśli jest wysokie stężenie jonów amonowych, to maślan, propipnian i ocan będąwykrozystywane do produkcji aminokwasów.

15

Kiedy organizmy przechodzą na metabolizm wtórny często działa droga, która jest aktywna przy niskich stężeniach jonów amonowych. Syntetaza przekształcająca glutaminian w glutaminę jest hamowana.

Hamuje się ten etap, w którym wykorzystywana est energia i ATP.

Wówczas nie mamy glutaminianu, który mógłby być wykorzystany do aminokwasów .

WYKŁAD 4a

1

Do biotransformacji mogą być wykorzystywane całe organizmy i komórki.

Kiedy wykorzystujemy całe organizmy, a kiedy enzymy przy biotransformacji?

Reakcje wymagające dostarczenia energii, ATP, nukleotydów - lepiej to robić w organizmie. Podawanie tak labilnych związków z zewnątrz, to ATP się samorzutnie rozpadnie, a NADH, czy NADPH ulegnie samorzutnie utlenieniu.

Organizm z kolei takie związki produkuje tanio.

Zaletą biotransformacji z wykorzystaniem enzymów, czy wykonywanej przez organizmy:

W odróżnieniu od reakcji chemicznych są bardziej specyficzne.

Jeśli jest wiele miejsc, które mogłyby ulec takiej reakcji, to zależy nam na tym, aby uległo specyficzne miejsce - regiospecyficzność. Specyficzność co do odpowiedniego wiązania. Np. rozróżnienie na poziomie L i D aminokwasów.

2

Rozdzielanie mieszanin racemicznych

Najstarsza metoda- rozdzielania pochodnych N-acetyloaminokwasów. W wyniku aminoacylazy z Aspergillus oryzae, nastepuje hydroliza wiązania estrowego i uwalniany jest wolny l-aminokwas, a acetylo pochodna D-aminokwasu jest zawracalna z powrotem do reaktora po racemizacji.

5 podstawione D-L-hydantoiny - enzym dokonuje rozwalenia wiązania estrowego - powstaje N-karbomoilopochodna. Osdzczepienie reszty acylowej doprowadza do D-fenyloglicyny.

Wykorzystywany w biotransformacjach penicylin.

3. Pochodne kaprolaktamu

Ziązki produkwoane do różnych syntez organicznych a z drugiej strony produkcja liziny z wykorzystaniem hydrolaz z drożdży

4

aminokwas niebiałkowy - D,L-mezodiaminopimelinowy.

Uwalniana jest lizyna, forma D jest zawracana.

W zależności od dekarboksylazy otrzymujemy alaninę lub beta-alaninę

Beta alanina jest aminokwasem niebiałkowym

Wykorzystywana do syntetazy kwasu pantoteinowego.

5

biotransformacje z wykorzystaniem liaz

Normalnie reakcja amoniakoliazy asparaginianowej jest wykorzystywana do pozyskiwania azotu aminowego - przez rośliny. W ten sposób również może powstawać fenyloalanina w reakcji odwrotnej do reakcji prowadzonej w organizmach przez amoniakoliazę fenyloalaninową.

6

Bakterie kwasu octowego (Acetobacer p.)

aldehyd octowy nam szkodzi - zasada shiffa.

Zredukowany cytochrom wymaga oksydazy cytochromowej

solanka spływająca po chruście z bateriami kwasu octowego - w tym wypadku funkcja natleniająca.

7

utlenianie cukrów

po utlenieniu powstaje glukozolakton.

Oksydaza glukozowa - wymaga tlenu, powstaje woda utleniona.

Lukonolakton moe ulegać rozpadowi do kwasu glukonowego.

8

produkcja kwasu askorbinowego

pewne procesy są przeprowadzane chemicznie, pewne biotechnologicznie.

Nie interesuje nas ilość etapów procesu, a wydajność.

---