 |
Вторичные метаболиты в продуктах питания, напитках
|
|
|
|
Токсины
Токсин—биологически активные вещества микробного, растительного и животного происхождения, поражающие чужеродную эукариотическую клетку и не действующие на клетки прокариот.[6]
По мишени действия токсины разделяют на:
· Гематические яды (Heamotoxic) — яды, затрагивающие кровь.
· Нейротоксины (Neurotoxic) — яды, поражающие нервную систему и мозг.
· Миоксичные яды (Myotoxic) — яды, повреждающие мышцы.
· Гемотоксины (Haemorrhaginstoxins) — токсины, которые повреждают кровеносные сосуды и вызывают кровотечение.
· Гемолитические токсины (Haemolysinstoxins) — токсины, которые повреждают эритроциты.
· Нефротоксины (Nephrotoxins) — токсины, которые повреждают почки.
· Кардиотоксины (Cardiotoxins) — токсины, которые повреждают сердце.
· Некротоксины (Necrotoxins) — токсины, которые разрушают ткани, вызываяя их омертвление (некроз) и др.
Свойство вырабатывать токсины делает микробы патогенными. По химической природе большая часть токсинов микроорганизмов высокомолекулярными соединениями (пептиды, белки, гликопротеины), и то же время токсины грибков представляют собой компоненты преимущественно с низкой молекулярной массой.
По физико-химическим свойствам токсины бактерий относятся к белкам и пептидам. Некоторые из них синтезируются бактериальной клеткой в виде неактивного предшественника (дифтерийный, ботулинические токсины и др.), для переведения которого в активное состояние требуется стадия активации. Токсины бактерий, у которых функционально-активная структура представлена одной полипептидпой цепью, названы простыми; токсины, имеющие субъединичное строение и состоящие из нескольких функционально различных пептидов, —сложными.[1]
|
|
|
Вторичные метаболиты в продуктах питания, напитках
Большинство пряностей, приправ, чая и других напитков, таких как кофе и какао обязаны их индивидуальным свойствам (вкусу и аромату) фармакологически активным вторичным метаболитам растений, которые их содержат. Хотя некоторые из этих активных веществ (например, ванилин, эфедрин и кофеин) получают путем полу или полного синтеза, высокие цены по-прежнему выплачиваются в для соединений, выделенных из природных источников, особенно если они предназначены для использования в качестве пищевых добавок и ароматизаторов.
Некоторые биологически активные вторичные метаболиты нашли применение как наркотики или в качестве модельных соединений для синтеза наркотиков и semisyntheses. Однако, часто забывают, что натуральные продукты часто служат химическим моделям для проектирования и полного синтеза новых структур наркотиков. Например, меперидин (демерол), пентазоцин (Talwin) и пропоксифен (Darvon) являются полностью синтетическими анальгетиками для которых опиаты, такие как морфин и кодеин, были моделями, в то время как аспирин является простой производной салициловой кислоты, первоначально полученные из ивы (Salix SPP.).
Натуральные продукты часто имеют весьма сложные структуры с множеством хиральных центров, которые могут определить биологическую активность. Такие сложные соединения не могут быть синтезированы искусственно. Хорошим примером такого метаболита с высокой степенью структурной сложности является естественный азадирахтин растительный инсектицидам.
Экономически важные характеристики вторичных метаболитов. Большинство из них может быть получено из растительного сырья путем дистилляции паром или экстракцией органическими растворителями, и (за исключением биополимеров, натурального каучука, конденсированных танинов и веществ с высоким молекулярным весом, полисахариды, такие как десны, пектин и крахмал), у них, как правило, относительно низкая молекулярная масса (как правило, менее чем 2000).
|
|
|
Антибиотики в настоящее время нашли широкое применение в химиотерапии, патологии растений, сохранения пищевых продуктов, ветеринарии и используются в качестве инструментов исследования в области биохимии и молекулярной биологии. Около 7000 антибиотиков известны сегодня, и сотни из них производится на коммерческой основе микробной ферментации.
Но также выяснилось что, микотоксины — вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Из кормов и продуктов питания выделено около 30 тыс. видов плесневых грибов, большинство из которых продуцирует высокотоксичные метаболиты, в частности более 120 микотоксинов. С биологических позиций микотоксины выполняют в обмене микроскопических грибов функции, направленные на их выживание и конкурентоспособность. С гигиенических позиций это особо опасные токсичные вещества, загрязняющие корма ипищевы епродукты.
По данным ФАО, около 30 % мирового сбора зерновых и зернобобовых культур заражено токсикогенными грибами и загрязнено микотоксинами.[5]
Производство вторичных метаболитов
Фармацевтическая промышленность разработала сверхсложные методы скрининга (массовой проверки) микроорганизмов на способность продуцировать ценные вторичные метаболиты.
Получение такого рода веществ послужило основой для создания целого ряда отраслей микробиологической промышленности. Первым в этом ряду стало производство пенициллина; микробиологический способ получения пенициллина был разработан в 1940-х годах и заложил фундамент современной промышленной биотехнологии.
Молекулы антибиотиков очень разнообразны по составу и механизму действия на микробную клетку. При этом в связи с возникновением устойчивости патогенных микроорганизмов к старым антибиотикам постоянно существует потребность в новых. В некоторых случаях природные микробные антибиотические продукты химическим или энзиматическим путем могут быть превращены в так называемые полусинтетические антибиотики.
Рост микроорганизмов можно охарактеризовать как S — образную кривую. Первая стадия — стадия быстрого роста, или логарифмическая, для которой характерен синтез первичных метаболитов. Далее наступает фаза медленного роста, когда увеличение биомассы клеток резко замедляется. Микроорганизмы, производящие вторичные метаболиты, вначале проходят стадию быстрого роста, тропофазу, во время которой синтез вторичных веществ незначителен. По мере замедления роста из-за истощения одного или нескольких необходимых питательных веществ в культуральной среде микроорганизм переходит в идиофазу; именно в этот период синтезируются идиолиты. Идиолиты, или вторичные метаболиты, не играют явной роли в процессах метаболизма, они вырабатываются клетками для адаптации к условиям окружающей среды, например, для защиты. Таким образом, продуценты первичных и вторичных метаболитов относятся к разным таксономическим группам.
Особенности культурального роста этих микроорганизмов необходимо учитывать при производстве. Например, в случае антибиотиков большинство микроорганизмов в процессе тропофазы чувствительно к собственным антибиотикам, однако во время идиофазы они становятся к ним устойчивыми.
Чтобы уберечь микроорганизмы, продуцирующие антибиотики, от самоуничтожения, важно быстро достичь идиофазы и затем культивировать микроорганизмы в этой фазе. Это достигается путем варьирования режимов культивирования и составом питательной среды на стадиях быстрого и медленного роста.
|
|
|
Заключение
В ходе работы я смогла узнать что же такое вторичные метаболиты. Также я узнала,что их роль в процесса метаболизма не значительна, они всего лишь адаптируют клетку к условиям окружающей среды и вырабатываются не всеми микроорганизмами. Зато область применения идиолитов достаточна широка, особенно в фармацевтической промышленности. Но применение вторичных метаболитов микроорганизмов в пищевой промышленности не велико, так как используются в основном идиолиты растений,но более того некоторые из них оказались опасными для жизни.
Проделав данную работа я считаю что моя цель была достигнута, а задачи выполнены.
Список литературы
1. Далин М.В., Фиш Н.Г. Токсины микроорганизмов. В кн.: Микробиология. М., 1977, т.6. 103с.
2. Езепчук Ю. В. - Патогенность как функция биомолекул. - М.: Медицина, 1985. - 238 с.
3. Безбородов А. М. - Метаболиты внутриклеточного фонда микроорганизмов. - М.: Наука, 1974. - 76 с.
4. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. - М., 2000.
5. Нечаев А.П. Пищевая химия. СПб.: ГИОРД, 2003 – 640 с.
6. http://ru.wikipedia.org/
|
|
|
