CO TO SĄ LANTYBIOTYKI?

Lantybiotyki są zróżnicowaną grupą w dużym stopniu modyfikowanych antymikrobiologicznych peptydów, które są produkowane przez szeroka grupę bakterii kwasu mlekowego.

Ich cechą charakterystyczną jest obecność:

- układu lantioninowego (mostek siarczkowy między 2 resztami alaniny)

- nietypowych aminokwasów nienasyconych, np. dehydroalanina i dehydrobutyryna

Biosynteza lantybiotyków zachodzi na rybosomach, ma 2etapowy przebieg i obejmuje modyfikacje potranslacyjna.

Do najlepiej poznanego zwiazku z tej grupy nalezy:

NIZYNA - która jest antybiotykiem polipeptydowym wytwarzanym przez bakterie kwasu mlekowego Lactoccocus Lactis. Z mikrobiologicznego punktu widzenia jest ona bakteriocyną i jako jedyna jest produkowana na skalę przemysłową.

Dlatego jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym jako naturalny konserwant E234. Niszczy ona bakterie Gram+ przez tworzenie porów w błonie cytoplazmatycznej, natomiast nie ma wcale wpływu na Gram-.

JAKIE ZADANIA SPEŁNIAJĄ KOLEKCJE KULTUR MIKROORGANIZMÓW?

1) Gromadzenie i przechowywanie szczepów mikroorganizmów.

2) Prowadzenie prac badawczych mających na celu odkrycie nowych szczepów mikroorganizmów o pożądanych cechach.

3) Klasyfikacja i identyfikacja mikroorganizmów.

METODY LICZENIA BAKTERII :

Zgrubny podział metod na metody tradycyjne oraz nowoczesne. Metody tradycyjne polegają na zliczaniu bakterii w sposób 'manualny', pod mikroskopem.

Przykłady zliczania tradycyjnego:

Metody DEFT (Direct Epifluorescent Filter Technique ) i Metoda Filtrów Membranowychh.

DEFT - zliczanie pod mikroskopem osadzonych na fluoroscencyjnym filtrze komórek bakteryjnych (rozróżnienie na żywe i martwe komórki).

Metoda Filtrów Membranowych - analogiczna metoda co DEFT, jednakże tu zliczamy całe kolonie bakteryjne wyrosłe na podłożu po przeniesieniu bakterii osadzonych na filtrze.

Metody zautomatyzowane np. metoda posiewów spiralnych oraz posiew ezą, metoda roll tube. Używa się tu specjalnych urządzeń wykonujących posiewy i zliczających komórki bakteryjne.

Metody zliczania komórek automatycznymi metodami biofizycznymi

1) pomiar zmętnienia

2) impedancja, konduktancja podłoża

3) metody radiometryczne, kalorymetria

4) cytometria przepływowa

biochemicznymi

1) pomiar zmian aktywności poszczególnych enzymów np. dehydrogenaz

2) pomiar zmian stężeń odpowiednich metabolitów np. ATP, pirogronian (przykład na pomiar stężenia ATP- enzym lucyferaza)

PODAĆ KILKA PRZYKŁADÓW PRODUKTÓW WYTWARZANYCH DZIĘKI MIKROORGANIZMOM ZMODYFIKOWANYM GENETYCZNIE :

1) Somatotropina - ludzki hormon wzrostu (stosowany w leczeniu karłowatości przysadkowej)
2) Insulina ( złożona z 2 łańcuchów polipeptydowych A i B, produkowanych odrębnie jako łańcuchy hybrydowe przez 2 rodzaje zmodyfikowanych genetycznie bakterii. Następnie w sposób enzymatyczny łańcuchy A i B są oddzielane od hybryd z tymi 'niepotrzebnymi' fragmentami i scalane w funkcjonalne białko-insulinę).
3) Czynniki krzepnięcia krwi (jako lek dla ludzi chorych na hemofilię)

4) Rekombinowane immunoszczepionki (gen toksyny tężca wszczepiony do genomu bakterii kwasu mlekowego umożliwił stosowanie jadalnych szczepionek).

5) Somatotropina wołowa- 'mleczność' krów

6) Podpuszczka - do produkcji serów twardych

7) Enzymy : Lipazy, Proteazy, Glukanazy, Celulazy, Proteazy

PRODUKCJA W BIOTECHNOLOGII KWASU L-ASP

Kwas L-Asp wytwarzany jest dzięki z kwasu fumarowego i amoniaku (lub innego związku zawierającego azot) dzięki zastosowaniu enzymu aspartazy, która działa tutaj stereoselektywnie, gdyż otrzymujemy tylko jeden enancjomer L. L-Asp jest wykorzystywany m.in. do produkcji niskokalorycznego, wysokosłodkiego związku - aspartamu.

PROCES BIOTECHNOLOGICZNY W KTÓRYM BIERZE UDZIAŁ ASPARTAZA

Proces wytwarzania L-Asparagnianiu z fumaranu i amoniaku (lub innego związku będącego nośnikiem grupy aminowej) z użyciem aspartazy. Jak wyżej.

13. ZASTOSOWANIE ENZYMÓW W PROCESACH PRZEMYSŁOWYCH, 3 KONKRETNE PRZYKŁADY(ASPARTAM, AKRYLAMID), REAKCJE :

1) produkcja aspartamu :

Z fumaranu i amoniaku przez aspartazę otrzymuje się L-Asparaginian. L-Asparaginian + ester metylowy L-Fenyloalaniny -> aspartam (dipeptyd). Ostatnia reakcja katalizowana jest przez termolizynę.

2) produkcja akryloamidu:

Specyficzna hydroliza akrylonitrylu zachodząca w temperaturze pokojowej w łagodnych warunkach (selektywność funkcyjna). W tej biotransformacji stosuje się mikroorganizmy, które wykazują dużą aktywność hydrolizującą nitryle, lecz nie mają aktywności amidazowej.

3) kwas 6-aminopenicylinowy z wykorzystaniem acylazy penicylinowej.

45. SPOSOBY WALKI Z INSEKTAMI:

Agrobacterium tumefaciens - zawiera plazmid Ti (tumor inducing), jest to naturalny wektor, który normalnie powoduje powstawanie narośli na korzeniach. Plazmid ten można zmodyfikować metodami inżynierii fanatycznej, tak aby można nim było transformować komórki roślinne. Można `podmienić' geny powodujące powstawanie narośli, na geny które chcemy wprowadzić do rośliny, np. geny Cry z Bacillus thuringiensis.

Plazmid Ti ma powinowactwo do materiału genetycznego roślin, które atakuje (niektóre rośliny motylkowe).
Bacillus thuringiensis - bakteria ta podczas sporulacji wytwarza krystaliczne białka toksyczne dla owadów. Białka te działają przez perforację owadziego jelita. Białka te są ponad 300 x bardziej skuteczne jako insektycydy niż związki naturalnie wytwarzane przez chryzantemy, ponad 80 tyś. x bardziej skuteczne niż insektycydy fosforoorganiczne (które są szkodliwe dla ludzi, bo blokują acetylopoliesterazę).

Białka Cry nie są dla ludzi szkodliwe, ponieważ nie mają oni receptorów dla tych białek.

Bakulowirusy (Baculoviridae) - są to wirusy owadzie, modyfikuje się je tak, aby były toksyczne dla określonego gatunku owadów.

Źródłem insektycydów mogą też być grzyby entomopatogenne, wytwarzające proteazy, enzymy chitynolityczne, lipazy oraz w różny sposób działające toksyny, powodujące śmierć owadów.
Inne bioisektycydy - avikkomycyny, spinozyny.

BIOSYNTEZA UKIERUNKOWANA I KOMBINATORYJNA

Ukierunkowana biosynteza - metoda manipulacji podłożem należąca do biotechnologii tradycyjnej, mająca na celu doprowadzenie do tego, aby metabolizm komórki przebiegał w danym kierunku. Stosuje się rożnego rodzaju dodatki do podłoża - czynniki ograniczające lub stymulujące.

a) Prekursory - zwykle wiadomo, w jako sposób przebiegają szlaki metaboliczne prowadzące do powstania określonego produktu, można to wykorzystać dodając odpowiedniego prekursora do pożywki. Np. kwas fenylooctowy ukierunkowuje biosyntezę penicyliny na syntezę benzylopenicyliny; sztuczne aminokwasy dodawane do podłoża powodują powstanie np. aktynomycyny.

b) Induktory - powodują rozpoczęcie syntezy alkaloidy◊ tyrozyna, Tyr ◊cefalosporyna, Val ◊metabolitu wtórnego, np. Met ergolowe;

c) Mutageneza - próby otrzymania w ten sposób zmiany proporcji syntezowanych metabolitów w kierunku zwiększenia produkcji danego związku, lub w celu badania szlaku biosyntezy tego metabolitu. Mutageneza w ujęciu tradycyjnym: ◊ izolacja pod względem wytwarzania interesującego metabolitu ◊szereg mutantów dedukcja szlaku◊badanie w którym miejscu jest mutacja metabolicznego.

Biotechnologia nowoczesna dysponuje biosyntezą kombinatoryjną, wykorzystującą techniki rekombinacji DNA metodami inżynierii genetycznej i biologii molekularnej. Większość enzymów szlaków biosyntez jest u bakterii kodowana przez układy klasterowe. Do danego operonu można dodać gen, którego produktu bakteria normalnie nie wytwarza.

Bakteriocyny - stanowią dużą, heterogenną grupę substancji chemicznych, o budowie białkowej, zdolnych do bakteriostatycznego lub bakteriobójczego działania w stosunku do licznych gatunków bakterii. Jednym z ich głównych producentów są szczepy należące do gatunku Lactobacillus acidophilus, syntetyzujące bakteriocyny o dość szerokim spektrum aktywności, hamujące między innymi bakterie chorobotwórcze z gatunków Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa czy Mycobacterium spp.

Bakteriocyny:

- syntezowane są najczęściej pod kontrolą genetyczną genów zlokalizowanych na plazmidach, które jednocześnie niosą genetyczne determinanty oporności producenta na działanie obecnej w środowisku bakteriocyny;

- różnią się masą cząsteczkową, wrażliwością na działanie enzymów proteolitycznych, termostabilnością oraz zakresem aktywności (bakteriocyny o wąskim i szerokim spektrum aktywności) i sposobem działania na drobnoustroje; Na podstawie tych kryteriów dokonuje się podziału bakteriocyn;

- wykazują tendencję do zbijania się w agregaty oraz łączenia się z innymi cząsteczkami obecnymi w płynach hodowlanych.

Na jakość i ilość wytwarzanych bakteriocyn wpływa skład i konsystencja podłoża oraz warunki hodowli (temperatura, pH, napowietrzanie, wiek hodowli). Aktywność bakteriocyn zależy od temperatury, pH, ciśnienia osmotycznego, obecności proteaz, czy substancji hydrofobowych w pożywce.

Mechanizm działania bakteriocyn:

1. bakteriocyna przenika przez ścianę wrażliwych komórek;

2. oddziałuje z błoną cytoplazmatyczną;

3. tworzy hydrofilowe kanały w błonie;

4. następuje utrata potencjału błonowego;

5. zahamowanie procesów energetycznych zachodzących w strefie błony cytoplazmatycznej;

6. inaktywacja komórki i jej śmierć.

Bakteriocyny mają zastosowanie w przemyśle:

1. spożywczym;

Nizyna, wykryta w roku 1920, wykorzystywana jest do konserwacji żywności w ponad 50 krajach. Obecnie podejmuje się próby wykorzystania tej bakteriocyny w leczeniu owrzodzeń układu pokarmowego wywołanych przez Helicobacter pylori.

b) piekarniczym;

c) mleczarskim;

d) weterynaryjnym.

L-antybiotyki stanowią jedną z dwóch głównych klas bakteriocyn, wytwarzanych przez bakterie gramdodatnie (należące do rodzajów Lactobacillus, Staphylococcus, Lactococcus, Bacillus, Enterococcus).

Są to peptydy, których cząsteczka zawiera aminokwas tioeterowy lantioninę, a czasem również 3-metylolantioninę (np. nizyna, subtylina, epidermina).

NIZYNA jest jak dotąd jedyną bakteriocyną produkowaną na skalę przemysłową, która może być stosowana w żywności i łączona z innymi biokonserwantami.

Nie można jej otrzymać syntetycznie, dlatego do tego celu wykorzystuje się bakterie Lactococcus lactis

* Niszczy bakterie gram(+) (Clostridium, Bacillus,Lactococcus,Lactobacillus) przez tworzenie porów w błonie cytoplazmatycznej;

* Nie ma wpływu na bakterie gram(-), drożdże i pleśnie, ponieważ ich dodatkowa błona zewnętrzna jest nieprzepuszczalna dla nizyny;

* Jest nietoksyczna dla organizmów wyższych;

* Jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym jako:

naturalny konserwant (E234) - do konserwowania produktów żywnościowych, tj. mleka spożywczego, napojów mlecznych, serów, produktów mięsnych i rybnych. Jej dodatek do produktów mięsnych, serów topionych, jak i do mleka przy produkcji serów, zapobiega rozwojowi bakterii masłowych, a tym samym wzdymaniu

Obecnie podejmuje się próby wykorzystania tej bakteriocyny w leczeniu owrzodzeń układu pokarmowego wywołanych przez Helicobacter pylori.

UKIERUNKOWANA SYNTEZA - manipulacja podłożem

Każdy proces rozwojowy, wtedy kiedy rozpoczyna się produkcję jakiegoś związku metodą fermentacji obejmuje testowanie setek różnego rodzaju dodatków do podłoża, które mają służyć jakie czynniki organiczające bądź stymulujące.

Wszystkie te poczynania zawierają się w dziedzinie zwanej UKIERUNKOWANĄ BIOSYNTEZĄ, ponieważ mają w różny sposób doprowadzić do tego, że metabolizm będzie przebiegał w takim kierunku jaki nas interesuje.

Bada się przede wszystkim :

• Prekursory - zwykle wiadomo w jaki sposób przebiegają szlaki metaboliczne prowadzące do otrzymania danego produktu, dlatego łatwo Można zauważyć co można zastosować jako prekursor danego związku , żeby rozpocząć produkcję . W ten sposób odkryto, że dodatek kwasu fenylooctowego ukierunkowuje biosyntezę penicylinę w kierunku otrzymania benzylopenicyliny. Specyficzne aminokwasy dodawane do podłoża powodują że otrzymujemy odpowiednie aktynomycyny , czyli tyrozyny

• Induktory - powodują rozpoczęcie syntezy metabolitu wtórnego. W ten sposób odkryto, że poszczególne aminokwasy powodują iż poszczególne komórki mikroorganizmów zaczynają produkować np. : Met - cefalosporyna C ( antybiotyk β- laktamowy) , Val - tyrozyna , Try - alkaloidy ergotowe.

• Mutageneza - próby otrzymania w ten sposób zmiany proporcji syntezowanych metabolitów, w kierunku zwiększenia produkcji tego co nas interesuje lub badania szlaku biosyntezy tych metabolitów (produkcja nowych metabolitów, nowymi szlakami). Mutageneza ( w ujęciu tradycyjnym powoduje, że otrzymuje się szereg mutantów. Potem izoluje się je ( te które nas interesują pod względem wytwarzania przez nie żądanego metabolitu) i bada, co w takim mutancie jest defektywne - co można wydedukować i co dodać by zwiększyć syntezę . Można opisać dany szlak biosyntezy

Enzymy w rozdziale optycznie czynnych aminokwasów:

Albo enzymatycznie syntezuje się odpowiednie pochodne aminokwasów i wtedy (ponieważ enzymy działają tylko na jeden z enancjomerów) uzyskuje się zmodyfikowaną pochodną tylko jednego z enancjomerów, albo rozdziela się enzymatycznie zsyntezowane chemicznie odpowiednie pochodne.

Rozdział mieszanin racemicznych - wykorzystywane metody to jednocześnie metody dające tzw. rozdział kinetyczny, bo enzym będzie zawsze działał tylko na jeden z enancjomerów: albo będzie modyfikował jeden z aminokwasów w mieszaninie racemicznej (enzymy: proteazy, oksydazy, aminoacylazy; reakcje: estryfikacji, acylacji, oksydacyjnej deaminacji), albo będzie działał na jeden z enancjomerów pochodnych aminokwasów: na chemicznie otrzymanych amidach lub estrach aminokwasów przeprowadza się hydrolizę proteazami, esterazami lub lipazami.

Wykorzystuje się reakcje estryfikacji, acylowania, oksydacyjnej deaminacji (stosowane enzymy: proteazy, oksydazy, aminoacylazy) - wtedy jest to metoda polegająca na modyfikacji mieszaniny racemicznej aminokwasu, albo różne pochodne aminokwasu (amidy, estry - mieszaniny racemiczne) poddaje się reakcji hydrolizy albo transestryfikacji (enzymy: protezay, esterazy, lipazy).

Ciekawą grupą metod jest synteza pochodnych hydantoin i hydroliza za pomocą enzymów występujących u mkroorganizmów - hydantoinaz oraz hydroliza aminonitryli przez nitrylazy lub hydrolazy nitrylowe. Wykorzystuje się to w produkcji semisyntetycznych antybiotyków, gdzie potrzebne są aminokwasy niebiałkowe o odpowiedniej konfiguracji (najczęściej D).

Biokonwersja hydantoin

Synteza hydantoiny odpowiedniego aminokwasu nie stanowi z chemicznego punktu widzenia problemu. Hydantoinaza hydrolizuje pierścień hydantoinowy do odpowiedniej pochodnej N-karbamyloaminokwasowej, drugi izomer z mieszaniny racemicznej hydantoiny pozostaje nietknięty.

Na pochodną N-karbamylowoaminokwasową działa się następnie amidohydrolazą z innego gatunku bakterii - w wyniku hydrolizy amidu otrzymuje się D-aminokwas z teoretyczną wydajnością enancjomeryczną 100%. Obie reakcje mają zastosowanie w przemyśle (obecnie dysponuje się hydantoinazami działającymi i na izomer D i na L).

Hydrolazy nitrylowe

Otrzymanie odpowiedniego nitrylu aminokwasu jest też prostą reakcją wymagającą określonego aldehydu, donora grupy aminowej (tu: amoniak) i HCN. Otrzymany nitryl można poddać działaniu hydrolazy nitrylowej (biokatalizator: komórki bakterii Rhodococcus), co daje odpowiedni amid hydrolizowany amidazą do aminokwasu. Inna hydrolaza - nitrylaza - hydrolizuje nitryl bezpośrednio do aminokwasu.

3 podejścia do regeneracji kofaktorów

1) dodatkowa reakcja enzymatyczna - jak w naturze - kofaktor reakcji redox regeneruje się w innej reakcji redox, czyli do systemu trzeba dodać dodatkowy enzym, np. w przypadku otrzymywania fenylomleczanu z fenylopirogronianu, do redukcji substratu potrzebny jest odpowiedni donor protonów i elektronów - zredukowany NADH, enzym: dehydrogenaza fenylopirogronianowa, do regeneracji zredukowanego NADH używa się drugiego enzymu - dehydrogenaza alkoholowa (w systemie znajduje się alkohol etylowy)

2) zastosowanie kofaktora o zwiększonym ciężarze cząsteczkowym - najczęściej immobilizuje się kofaktor wiążąc go z makromolekularnym czynnikiem, np., NAD połączono z glikolem polietylenowym zwiększając jego ciężar do 10 000 - 20 000, dalej umieszcza się go w reaktorze membranowym wraz z enzymem, opisana strategia jest modyfikacją pierwszej - też wymaga drugiego systemu enzymatycznego, tu: dehydrogenazy mrówczanowej, oba enzymy znajdują się w tym samym miejscu (zimmobilizowane w matrycy) i regenerują in situ kofaktor reakcji redukcji, wykorzystuje się to w produkcji L-tert-leucyny przez niemiecką firmęDegussa AG.

3) prostym i atrakcyjnym jednocześnie rozwiązaniem jest zastosowanie całych komórek i dodatkowego źródła węgla - przykład procesu wykorzystywanego przez firmę ELI LILLY do produkcji benzodiazepin - grupy związków wykorzystywanych jako leki nasenne, uspokajające, przeciwdepresyjne, w reakcji enancjoselektywnej redukcji substratu niezbędnego do produkcji następnego produktu przejściowego, z którego powstają potem benzodiazepiny wykorzystuje się komórki mikroorganizmów przeprowadzające tę reakcję w odpowiednim miejscu, jako źródło węgla stosuje się glukozę - dostarcza ona nie tylko źródła węgla (energii), ale i ekwiwalentu redukcyjnego: komórki utleniają glukozę redukując przy okazji NAD, glukozy zużywa się 2 kg/kg produktu, cały proces jest więc opłacalny

1. Dlaczego produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym?

Z wyjątkiem ostatnich etapów - filtracji, oddzieleniu drożdży przez wirowanie itp. - produkcja piwa jest ściśle oparta na procesach biologicznych:

a) przygotowanie słodu - naturalny proces kiełkowania nasion jęczmienia, podczas którego następuje enzymatyczny rozkład skrobii i białek zapasowych (przy udziale własnych enzymów ziarna: alfa i beta-amylazy, solubilazy beta-glukanu, bet-glukanazy i endopeptydaz). Słód to przede wszystkich mieszanina cukrów przyswajalnych przez drożdże,

b) przygotowanie brzeczki - w procesie ekstrakcji z chmielem, wciąż działają alfa-amylazy wytwarzające cukry na potrzeby drożdży,

c) fermentacja z udziałem drożdży - drożdże rozkładają cukry: sacharoza, glukoza, fruktoza, maltoza i maltorioza; wytwarzają: etanol, alkohole fuzlowe, octan etylu, zw. karbonylowe, zw. siarki.

UZDATNIANIE BIOKATALIZY:

1) poszukiwanie biokatalizatorów o niezwykłych właściwościach

2) wprowadzanie zmian w molekularnej strukturze biokatalizatorów ( mutacja punktowa)

3) opracowanie odpowiedniej formy biokatalizatora (immobilizacja)

4) inżynieria środowiska reakcji

Dlaczego enzymy są stosowane w rozpuszczalnikach organicznych?

Zmieniając rozpuszczalnik zmieniamy specyficzność enzymu. Możemy także wpływać na kierunek reakcji, którą przeprowadza (np. przeprowadzenie reakcji zupełnie odwrotnej do tej występującej w naturze).

* enzymy proteolityczne (np. chymotrypsyna) w chloroformie prowadzą syntezę wiązań peptydowych, a nie hydrolizę; dodatkowo usuwa się produkt lub prowadzi reakcję w układzie dwufazowym, by przesunąć równowagę w kierunku syntezy,

* podobnie jest z enzymami hydrolizującymi wiązania estrowe, które w rozp. org. prowadzą ich syntezę (synteza tłuszczy podobnych do tych występujących w maśle kakaowym, z oleju palmowego lub oliwy z oliwek),

* laktaza z grzybów - w naturze syntezuje kondensaty związków aromatycznych, w rozp. org. wykorzystano go do tworzenia oligomerów estrogenów.

12. Produkcja semisyntetycznych penicylin i przykłady semisyntetycznych antybiotyków:

Najbardziej znaną penicyliną semisyntetyczna jest AMPICYLINA - jest ona najprostsza i jako pierwsza została wprowadzona do lecznictwa; ANOKSYCYKLINA - zmodyfikowana ampicylina, ma ona korzystniejsze właściwości farmakologiczne.

Otrzymywanie semisyntetycznych penicylin:

Penicyliny semisyntetyczne powstają z kwasu 6-AMINOPENICYLINOWEGO (6-APA). Kwas ten można otrzymać na drodze chemicznej lub enzymatycznej hydrolizy penicyliny G lub V. Penicylinę do 6-APA hydrolizuje acylaza penicylinowa. 6-APA można tez otrzymać z penicyliny poprzez produkt pośredni: diacylopenicylinę.

Acylaza penicylinowa jest enzymem dezaktywującym penicyliny (beta-laktamy). Używa się tego enzymu w postaci wolnej lub immobilizowanej, lub w postaci całych, wolnych lub immobilizowanych komórek mikroorganizmów (bakterie produkują acylazy bardziej specyficzne do penicyliny G, grzyby - do penicyliny V).

6-APA aryluje się odpowiednim łańcuchem bocznym i powstaje semisyntetyczna penicylina (połowa procesu produkcyjnego na drodze biokatalitycznej - acylaza penicylinowa, druga polowa ja drodze chemicznej - dodanie łańcucha bocznego).

6-APA aryluje się odpowiednim łańcuchem bocznym - nie aryluje tylko ACYLUJE!!!
nic juz wiecej nie pisze bo generuje głupie błędy

Ekstremofile

EKSTREMOFILE - mikroorganizmy bytujące w środowisku, w którym panują skrajne warunki pod określonym względem (np. temperatury, ciśnienia, zasolenia, pH).

Ekstremozymy - są to enzymy wyizolowane z ekstremozymów (zachowują one aktywność w warunkach, w których inne enzymy zawodzą) w artykule podano również pojęcie ekstremozymów jako „narzędzi do przeżycia”, co świadczy o ich roli.

Charakterystyka poszczególnych grup:

TERMOFILE
* Organizmy ciepłolubne szeroko rozpowszechnione w przyrodzie.

* Dzieli się je na: względne termofile (optimum wzrostu od 45 do 65oC np. Lactobacillus thermophilus), bezwzględne termofile (optimum wzrostu od 65 do 85oC np. Bacillus thermodiastaticus), ekstremalne termofile = hipertermofile (optimum wzrostu )85oC np. Pyrococcus furiosus ).

* Żyją w gorących źródłach, w nawozie, glebie, fermentujących resztkach roślinnych (siano, tytoń), w jelitach niektórych zwierząt.

* Enzymy pochodzące od tych organizmów, tzw. termoenzymy są stabilne w wysokich temperaturach (amylazy, ksylanazy, proteazy, DNA polimerazy).

Właściwości enzymów termostabilych:

* Duże znaczenie mostków solnych, których zniszczenie w termostabilnej α- amylazie prawie całkowicie znosi całą jej odporność na wysoką temperaturę.

* Zwiększona liczba oddziaływań hydrofobowych.

* Zwiększenie ilości Ile i stosunku Arg/(Arg+Lys).

* Zmniejszone rozmiary miejsc aktywnych.

* Zmniejszenie rozmiarów pętli powierzchniowych (łączących struktury drugorzędowe białka).

* Glikozydazy z hipertermofili jako jedne z najlepiej poznanych termoenzymów.

Termofile - zastosowanie:

* W reakcji PCR (Thermus aquaticus)

* W przemyśle farmaceutycznym wykorzystuje się dehydrogenazy drugorzędowych alkoholi odporne na substancje denaturujące

* W reakcjach prowadzonych w fazie gazowej

* W biokopalnictwie

* W reakcjach transestryfikacji

* W syntezie oligosacharydów, peptydów, fosfolipidów

* W reakcjach ligazy DNA

ACIDOFILE

* Mikroorganizmy rosnące w kwaśnym środowisku.

* Do organizmów takich należy np. Alicyclobacillus acidocaldanius, będący w stanie żyć przy pH równym nawet 0,8.

* Organizmy te często są również termo- czy halofilami.

* Swoje zastosowanie znalazły w oczyszczaniu metali (np. ekstrakcji miedzi z pirytu) oraz odsiarczaniu węgla.

ALKALOFILE
* Organizmy żyjące w środowisku zasadowym

* Do grupy tej należy np. Clostridium paradoxum żyjące w ściekach wodnych przy pH oscylującym w okolicach 10

* Jako ochronę przed zasadowym środowiskiem posiadają jako dodatek do peptydoglikanu specjalne kwaśne polimery bogate w glutaminian, asparaginian i kwas fosforowy

Alkalofile - zastosowanie:

Enzymy pochodzące z tych organizmów mają zastosowanie głównie w przemyśle detergentów. Najszerzej stosowanymi enzymami alkalofilowymi do detergentów są:

* Proteazy - służą do usuwania włosia ze skór w garbarstwie (reakcja jest prowadzona w zakresie pH 8 10) - służą do usuwania żelatynowego pokrycia filmów wykorzystywanych do zdjęć Roentgena

* α - amylazy- dodawane do proszków do prania

* Cyklomaltodekstryno glukonotransferazy- do produkcji cyklodekstryn

* pullulanazy- hydrolizują wiązania α-1,4 i α-1,6 glikozydowe, dodawane do płynów do mycia naczyń

* cellulazy - dodawane do proszków do prania

* ksylanazy - używane do wybielania zamiast związków chloru

* pektynazy - do produkcji papieru

HALOFILE
* Organizmy odporne na wysokie zasolenie środowiska

* Bakterią należącą do tej grupy jest np. Halobacterium halobium, które jest wstanie bytować w środowisku 30% NaCl

* Odporność ich wynika z faktu, że we wnętrzu ich komórek akumulowane są jony K+

* Stosuje się je m.in.. w produkcji biopolimerów, a także w syntezie oligopeptydów zawierających glicynę

Właściwości enzymów halofilnowych:

* Wysoka zawartość (do 20%) Glu i Asp na powierzchni enzymu, co powoduje przyciąganie zhydratowanych jonów do powierzchni enzymu i zmniejsza tym samym napięcie na granicy białko- rozpuszczalnik i zapobiega precypitacji

* Mniejsza zawartość silnie hydrofobowych reszt aminokwasowych (Trp, Tyr, Phe), co rekompensuje wysokie zasolenie środowiska

* Bardzo rozległe sieci par jonowych, których efektywność wzrasta wraz ze wzrastającym stężeniem soli

BAROFILE, METALOFILE, RADIOFILE I MIKROAEROFILE

* Barofile - organizmy żyjące w wysokich ciśnieniach

* Metalofile - organizmy żyjące przy wysokiej koncentracji metali

* Radiofile - organizmy żyjące przy wysokim promieniowaniu

* Mikroaerofile - organizmy rosnące przy ( 21% stężeniu O2

Ekstremofile ze względu na swe właściwości podzielone zostały na kilka grup:

Ekstremofile Właściwości Enzymy Zastosowanie
termofile Wysoka temperatura Amylazy,ksylanazy,proteazy,DNA polimerazy Piekarnictwo, browarnictwo, detergenty,
psychrofile niska temperatura Proteazy, dehydrogenazy, amylazy Dojrzewanie serów, biowskażniki, detergenty
acidofile Niskie pH Utlenianie siarki Odsiarczanie węgla
alkalofile Wysokie pH Celulazy, proteazy Detergenty
halofile Wysokie stężenie soli Biopolimery, oligopeptydy
barofile Wysokie ciśnienie Całe mikroorgan. Żele,granulki skrobi
metalofile Wysoka koncentracja metali Całe mikroorgan. biomineralizacja
radiofile Wysokie promieniowanie Całe mikroorgan. Oczyszczanie miejsc skażonych radionuklid
mikroaerofile Wzrost (21%O2 Całe mikroorgan.
Jeżeli chodzi o ich wykorzystanie to nie prowadzi się hodowli takich mikroorganizmów z wiadomego powodu - warunki jakie są przez nie wymagane są trudne do stworzenia w laboratorium. A poza tym wiąże się to z kosztami. Dlatego też stosuje się metody rekombinacji DNA- wprowadza się geny takich ekstremofilnych bakterii do mikrobów pospolicie występujących.

Enzymy drobnoustrojów psychrofilnych

Mikroorganizmy można podzielić na 3 grupy w zależności od temperatury, w jakich żyją:

* psychrofile (T opt = 10- 20oC)

* mezofile (T opt = 25-40oC)

* termofile (T opt = 50-55oC)

PSYCHROFILE to organizmy bytujące w niskich temperaturach. Można je spotkać w zimnych wodach słodkich i morskich, w lodzie lodowców, w roślinach i ektotermicznych zwierzętach, żyjących w chłodnym klimacie a także w mrożonej lub chłodzonej żywności.

Najlepszym reprezentantem psychrofili jest Polaromonas vacuolata.

Wśród tej grupy wyróżniamy także Achromobacter, Flavobacterium, Xantomonas, Serratia, Escherichia, Acinetobacter, Micrococcus, Moraxella czy Lactobacillus.

Drobnoustroje psychrofilne nie ograniczają się tylko do Procariota, występują licznie wśród drożdży, grzybów nitkowatych i eukariotycznych jednokomórkowych glonów.

Organizmy te przystosowały się do życia w skrajnych warunkach poprzez różnego rodzaju adaptacje np.: błon, konstrukcji bialka i enzymów (w błonach komórkowych psychrofilii występuje dużo nienasyconych, niekiedy nieregularnie rozgałęzionych kwasów tłuszczowych).

Stosowane strategie przy produkcji enzymów przez bakterie:

* wzmożona synteza enzymów

* szybszy metabolizm

* istotna rola białek szoku zimna (csp)

* adaptacja kinetyczna

* synteza izozymów

* zintegrowanie enzymów z komórką

!!!!Warto zwrócić uwagę, że adaptacje molekularne nie dotyczą zmian w miejscu aktywnym w cząsteczkach tych białek ( dokonano porównania w stosunku do mezofili), obejmują one jednak zmiany w składzie aminokwasowym

Właściwości enzymów psychrofilnych:

* rozluźnienie struktury drugorzędowej powoduje zwiększenie dostępności miejsca aktywnego (zwiększenie elastyczności cząsteczki), jak również ułatwia stworzenie kompleksu E-S przy ograniczonej dyfuzji

* Zwiększenie ilości naładowanych aminokwasów na powierzchni pętli zwiększa interakcje z rozpuszczalnikiem

* Czasami zmniejszenie ilości proliny w pętlach

* Zwiększony udział glicyny i zmniejszony Arg (Arg+Lys) - zwiększa elastyczność cząsteczki

* Zmniejszony stosunek aminokwasów zasadowych ( większa giętkość łańcucha polipeptydowego)

* Zmniejszenie ilości wiązań wodorowych i mostków solnych

Zastosowanie:

* jako dodatek do detergentów (użycie psychrofilnej lipazy wytwarzanej przez zrekombinowany mezofilny szczep Aspergillus oryzae pod handlową nazwą LipolaseŇ)

* do produkcji sztucznego śniegu i lodów

* dehydrogenazy stosowane w biosensorach

* do produkcji olejów mikrobiologicznych

* w przemyśle spożywczym np. w celu uzyskania mleka bezlaktozowego

* stosowane są w dojrzewaniu serów

* piekarnictwo i piwowarstwo

* ochrona środowiaska - biodegradacja ksenobiotyków

Enzymy hipertermofilne

Spotykamy je u bakterii i archeonów.

Pierwszym odkrytym hipertermofilem był żyjący w gorącym i silnie zakwaszonym źródle - archean Sulfolobus acidocaldalrius. Rósł i rozmnażał się w temperaturze 85 stopni. Innym przykładem jest Pyrolobus fumarii - rośnie w ścianach kominów (105stopni - temp optymalna dla rozwoju, podczas gdy 90 - hamuje jego wzrost!).

Zastosowanie:

* reakcja PCR przy wykorzystaniu hipertermofila Pyrococcus furiosus (T opt - 100)

* w procesie konwersji skrobi (oszczędność kosztów - nie trzeba by było przeprowadzać procesu chłodzenia)

Dodatkowe
Tak przy okazji co to są te Acheony?

Otóż podaczas badań nad ekstremofilami wyodrębniono jeszcze jena grupę organizmów. Charakteryzują się tym, że nie posiadają jądra - przypominają tym bakterie oraz posiadają geny które znajdują się u eukariota.

Proces powstawania Glu

Zastosowanie znajduje tylko izomer optyczny L-Glu. Wykorzystywany jest w przyprawach (glutaminian sodu) oraz w styntezach chemicznych. Wiele zastosowań mają jego pochodne (m.in. przy dyspergowaniu olejów podczas wycieków ropy z tankowców).

Jak wszystkie aminokwasy, Glu nie jest gromadzony w komórce. Kontrolę nad jego produkcją sprawują klastery genów (zorganizowane w operony) i mechanizm sprzężenia zwrotnego.

Dawniej pozyskiwano Glu ze zbóż bogatych w ten aminokwas z wykorzystaniem kwaśnej hydrolizy.
Używa się mikroorganizmów, które z różnych przyczyn nadprodukują L-Glu. Najważniejszym szczepem jest Corynebacterium glutamicum. Jako źródło węgla podaje się bakteriom melasę, hydrolizaty skrobiowe.

Źródłem azotu są sole z azotem w formie zredukowanej.

Dodatek penicyliny powoduje porację ("dziurawienie") komórek i wyciekanie L-Glu na zewnątrz. Otrzymano także taki szczep, który pow. 40 st. C przestał wytwarzać fosfolipidy i błona kom. stała się przepuszczalna dla aminokwasów.

Biotyna działa regulująco - jej brak obniża zawartość fosfolipidów w błonach komórkowych.

Komórka wytwarza L-Glu w:

- cyklu glioksylanowym,

- POŚREDNIO w cyklu Krebsa.

W komórkach:

- zwiększono wydajność wiązania CO2

- zwiększono wydajność reakcji przyłączania CO2 do pep (CO2 + pep -> szczawiooctan -> ... -> L-Glu).

Proces powstawania kwasu cytrynowego:

Kw. cytrynowy jest produktem pośrednim w cyklu Krebsa. Dawniej otrzymywany był z owoców cytrusowych oraz z glicerolu (XIX w.). Znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym (napoje, słodycze), farmakologii, w czyszczeniu bojlerów, w roztworach buforowych i usuwaniu SO2 z gazów w elektrowniach oraz jako chelator metali.

Znane są 2 drogi jego biotechnologicznej syntezy. Obie wykorzystują grzyba Aspergillus niger. Obie korzystają ze źródła węgla w postaci melasy (z buraków lub trzciny) lub syropu glukozowego.
Fermentacja powierzchniowa (30% udziału) - do sterylizowanej melasy dodaje się składniki nieorganiczne i żelazicyjanek potasu (reguluje wchłanianie przez komórki jonów Zn, Fe i Mn). Takie podłoże zaszczepia się grzybem, prowadzi proces w 30 st. C przez 1-2 tyg., a następnie płyn hodowlany oczyszcza się (z udziałem wapna i kw. siarkowego) i usyskuje czysty kw. cytrynowy.

Fermentacja powierzchniowa (70%) - przebiega w fermentorach (mieszanie, napowietrzanie). Podłoże jw., ale grzyb rozwija się w całej jego objętości. Dąży się do nadprodukcji kw. cytrynowego w komórkach. Powstaje on w reakcjach:

pyr + CO2 -> cytrynian

acetylo-CoA + szczawiooctan -> cytrynian (cykl Krebsa).

Proces powstawania kw. mlekowego:

50% produkcji kw. mlekowego jest przeznaczone dla piekarnictwa (zakwaszacz i śr. konserwujący). Inne zastosowania: nici chirurgiczne (polimleczan), plastyfikatory (do niektórych pestycydów), celofan, kosmetyka.

Niekiedy wykorzystuje się syntezę chemiczną.

Zwykle mamy do czynienia z homofermentacją mlekową - powstawanie tylko jednego produktu - użyciem grzyba Rhizopus orizae. Proces musi przebiegać w warunkach beztlenowych (grzyb ten jest fakultatywnym anaerobem). Grzyb ten jest bardziej odporny na niskie pH niż bakterie.

Jedna cz. glukozy daje 2 cząsteczki kw. mlekowego.

Proces produkcji jest stacjonarny, prowadzony w drewnianych fermentorach (korozyjność kw. mlekowego!). Inokulum często jest częścią biomasy z poprzedniego procesu. Jako źródło węgla podaje się sacharozę (buraki), serwatkę (z produkcji sera) lub dekstrozę (z cukrowni). Jako źródło azotu - namok kukurydziany lub ekstrakt drożdżowy. Fermentacja trwa 1-6 dni (w zależności od bogactwa źródła cukru; serwatka - zapewnia dużo cukru). Następnie oddzielenie biomasy i oczyszczanie chemiczne.

Wymienić 3 firmy biotechnologiczne:

* Wołczyn, Maszewo - produkują osmofilne drożdże (wytrzymałe na duże stężenia cukrów; dogodne do użycia w piekarnictwie) jako wynalazek Pol. Łódzkiej.

* Rhodia Food Biolacta - szczepionki (startery) mleczarskie.

* Leszno AKWAWIT - kw. mlekowy.

* Zgierz "Cytokwas" - kw. glukonowy.

* Wałcz "Cukrownia BIOROL" - kw. cytrynowy.

Enzymy drobnoustrojów psychrofilnych i ich biotechnologiczne znaczenie

PSYCHROFILE [wg. Stokesa] - mikroorganizmy, które w temperaturze 0 0C w czasie do dwóch tygodni tworzą makroskopowo widoczne kolonie.

PODZIAŁ DROBNOUSTROJÓW PSYCHROFILNYCH:

1. właściwe (obligatoryjne) psychrofile - optymalna temperatura wzrostu 15 0C, maksymalna < 20 0C

2. fakultatywne psychrofile - psychrotrofy- optymalna temperatura 20- 25 0C:
v stenopsychrotrofy- max. temp. < 40 0C
v eurypsychrotrofy- max. temp. Ł 40 0C
3. ekstremalne psychrofile- hiperpsychrofile- optymalna temperatura 2- 3 0C, maksymalna < 12 0C

EKSTREMOZYMY- białkowe katalizatory organizmów ekstremofilnych
enzymy psychrofilne = enzymy „zimne” = psychrozymy

KORZYŚCI TECHNOLOGICZNE I EKONOMICZNE WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA ZIMNYCH ENZYMÓW:
— zmniejszenie ryzyka zakażeń drobnoustrojami mezofilnymi
— obniżenie kosztów procesu
— skrócenie czasu i obniżenie temperatury niezbędnej dla inaktywacji termolabilnego enzymu
— poprawienie jakości produktu końcowego, który w podwyższonej temperaturze może ulec niekorzystnej modyfikacji

ZASTOSOWANIE ZIMNYCH ENZYMÓW W BIOTECHNOLOGII:
— proces hydrolizy laktozy- b- galaktozydaza
— serowarstwo- poszukiwania psychrofilnej podpuszczki nowe smaki serów
— piekarnictwo i piwiowarstwo- zimne proteinazy i a- amylazy
— przetwórstwo owoców -
— tenderyzacja (zmiękczanie) gorszych gatunków mięsa- zimne proteazy
— przetwórstwo i konserwacja mrożonej żywności
— detergenty- alkalostabilne proteinazy, lipazy i celulazy
— biologia molekularna- genetyczne modyfikacje
— biotransformacje wymagające niskich temperatur
— ochrona środowiska- biodegradacja ksenobiotyków i naturalnych polutantów
— biogeochemia- ługowanie metali np. uranu

Mutasynteza antybiotyków aminoglikozydowych.

Mutasynateza - zastąpienie odpowiednich mutantów niezdolnych do produkcji któregoś z aminocukrów, zamiast niego włączamy inny.

Są to mutanty idiotropowe.

Są dwa etapy produkcji antybiotyków aminoglikozydowych:

1. Trofofaza - przyrasta biomasa, brak produkcji antybiotyku, spada zawartość węgla.

2. Idiofaza - właściwa faza produkcyjna.

Jakie grupy związków produkują Streptomycetes?

* Antybiotyki β-laktamowe (działają na transpeptydazę glikopeptydową odp. za tw. wiązań poprzecznych między łańcuchami peptydoglikanu):

Streptomycetes cattleya - Tienamycyna - działający na G(+) i (-) najsilniejszy znany β-laktam, odporny na β-laktamazy, bo ma układ karbapenowy w pierścieniu;

* Inhibitory β-laktamaz:

Streptomycetes clavurigenes - kwas klawulanowy - jednoczesnie niekompetycyjny inhibitor β-laktamaz i antybiotyk β-laktamowy; Streptomycetes olivacerus - kwasy oliwanowe (epitienamycyny);

* Antybiotyki aminoglikozydowe (działające na poziomie biosyntezy białka): Streptomycyna (Streptomyces griseus); Neomycyna; Kanamycyna; Gentamycyna.

* Siderofory o aktywności antybiotycznej - sideromycyny (aldomycyna, ferrimycyna)

* Antybiotyki przeciwrakowe:

Antarcykliny - mają charakter glikozydowy, zawierają grupę cukrowa i chromofor

* Nukleozydy - aktywność bakteriostatyczna, przeciwwirusowa, są też antybiotykami przeciwnowotworowymi

11. Co to są siderofory i do czego służą?

Są to cykliczne peptydy służące jako nośniki żelaza, umożliwiające przyswajanie nierozpuszczalnego żelaza Fe3+ (nierozpuszczalne bo występuje w przyrodzie jako polimer wodorotlenku). Częścią sideroforu chelatującą żelazo są fragmenty kwasów hydroksamowych albo w przypadku sideroforów wytwarzanych przez niektóre bakterie - grupy OH z pierścieni fenolowych.

Siderofory wytwarzają: bakterie właściwe, np. E.Coli, promieniowce, mykobakterie i drożdże.

Siderofory mogą mieć także aktywność antybiotyczną - są to sideromycyny (produkowane przez Streptomycetes) np. aldomycyna, ferrimycyna. Właściwym antybiotykiem jest mała cząsteczka przyczepiona do struktury sideroforu, sam siderofor pełni funkcję nośnika, aby antybiotyk mógł dostać się do wnętrza komórki.

Zasada działania:

Fe³⁺ łączy się w kompleks z sideroforem (barwny ferri-sidreofor), potem w postaci kompleksu może połączyć się z odpowiednim receptorem na błonie, następnie Fe3+ -) Fe2+. Jon żelaza wnika do wnętrza komórki, a desferri-siderofor oddysocjowuje od niej.

Szczepy Pseudomonas putida i Rhizobium, kolonizujące korzenie roślin, zwiększają plony przez to że dzięki sideroforom umożliwiają roślinie pobieranie więcej żelaza, przy okazji zmniejszają ilość żelaza dostępną dla mikroorganizmów chorobotwórczych.

Jedynym produkowanym sideroforem jest desferrioksamina B (Desferal). Produkuje to szwajcarska firma Ciba Geibi (?) za pomocą mutantów Streptomyces pilosus. Dsferal jest stosowany przy zatruciach żelazem, które zdarzają się u ludzi ponieważ nie ma metabolicznej kontroli poziomu żelaza. Zatrucia żelazem są częste przy dializach i transfuzjach. Przy hemochromatozach (choroby spowodowane zwiększeniem adsorpcji żelaza w jelicie głównie u mężczyzn po 50-tce) objawiających się plamami na dłoniach, potem uszkodzenia serca i wątroby.

Siderofory są bardzo specyficzne w stosunku do żelaza, poszukuje się sideroforów o obniżonej specyficzności, do usuwania jonów innych metali.

PLASTIKI BIOKATALITYCZNE

Biokatalityczne plastiki to materiały polimerowe zawierające enzymy. Tego rodzaju katalizatory są aktywne i stabilne w wodzie oraz w rozpuszczalnikach organicznych. Na razie tego rodzaju technikę stosuje się w stosunku do enzymów proteolitycznych. Jako polimery które uczestniczą w tworzeniu takiego biokatalitycznego plastiku wykorzystuje się : polimetylometakrylan, ksylen, octan winylu, eter winylo-etylowy
Polimer ma zapewniać mechaniczną stabilność katalizatora jednocześnie ma sprawiać, że zamknięta w nim cząsteczka będzie bardziej oporna termicznie i do pewnego stopnia chemicznie. Dobierając odpowiedni polimer można sterować hydrofobowością bądź hydrofilnością katalizatora.

Jak się robi bioplastiki ? : reakcja przebiega w układzie dwufazowym: faza wodna i faza organiczna. W fazie wodnej jest enzym , dodaje się czynnik modyfikujący cząsteczką białka np. chlorek akroilu, by nie straciła ona swoich właściwości i stała się rozpuszczalna w fazie organicznej. Kiedy połączy się on z białkiem taki aglomerat wędruje do fazy organicznej gdzie następuje polimeryzacja

DLACZEGO PRODUKCJA SERÓW JEST PROCESEM BIOTECHNOLOGICZNYM :

Dla przypomnienia proces biotechnologiczny to taki, który wykorzystuje mikroorganizmy w gałęziach przemysłu, rolnictwa i medycyny.

Zatem. Produkcja serów obejmuje następujące etapy :

-> przygotowanie mleka, aby nadawało się do produkcji sera: filtracja, sedymentacja(klarowanie), , wirowanie(usuwanie bakterii) dodanie substancji majacych wplyw na kolor itp.

-> przeprowadzenie procesu koagulacji czyli strącenia kazeiny

-> oddzielenie serwatki od skoagulowanej kazeiny i przygotowanie sernika

-> dojrzewanie sera dla serów dojrzewających

Procesy biologiczne zachodzą tutaj co najmniej na dwóch etapach:

-> przeprowadzenie procesu koagulacji :

Można przeprowadzić koagulację temperaturową, kwaśną lub enzymatyczną. W przypadku koagulacji kwaśnej stosuje się bakterie kwasu mlekowego, które żyjąc sobie na laktozie, produkują kwas mlekowy ( laktoza->galaktoza+glukoza->pirogronian->kw. mlekowy), który zakwasza środowisko i powoduje precypitację kazeiny wraz z micelami tłuszczów.

-> dojrzewanie sera

W zależności od rodzaju sera działają bakterie, enzymy mleka, podpuszczka, lipazy, pleśnie i drożdże.

Enzymologia produkcji sera :

-> proteinazy koagulujące

-> lipazy (wzbogacają aromat)

-> B-galaktozydaza (hydrolizuje laktozę serwatki)

-> lizozym(hamowanie fermentacji masłowej)

-> katalaza (enzymatyczna 'pasteryzacja' mleka)

-> koagulanty mikrobiologiczne zastępujące chymozym- mucol

Konwersja skrobi kukurydzianej.

W rozkładzie skrobi chodzi o uzyskanie cukrów prostych - monosacharydów. Proces konwersji skrobi dotyczy skrobi kukurydzianej i dla tego produktu został stworzony.

Początkowo poddawano ją chemicznej, kwaśnej hydrolizie i otrzymywano dekstrozę - oligomery glukozowe, mało słodkie, dodatkowo z gorzkim posmakiem i pozostałościami koloru.

α-amylazy (na początku wykorzystywano tylko dwie grupy enzymów: bakteryjne dekstryny, czyli polimery zawierające 6-7 cząsteczek glukozy, jednocześnie skrobia przeprowadzana była w stan ciekły) i następnie glukoamylazy (cięcie miejsc rozgałęzień w amylopektynie i cięcie dekstryn do disacharydów).

Dopiero odkrycie mikroorganizmów wytwarzających izomerazę glukozową (izomeryzacja glukozy do fruktozy) rozwiązało problem. Po przeprowadzonym przez glukoamylazy procesie sacharyfikacji stosujemy izomerazę i otrzymujemy syrop fruktozowy (HFCS), z różną wydajnnościa: 42%, 55%, 90%.

---