Способ активации биологических процессов
Использование: медицина, медицинская, фармакологическая, микробиологическая, пищевая промышленности, а также области добычи полезных ископаемых и очистки газовых выбросов и сточных вод, в которых используются микроорганизмы для активизации и интенсификации биологических и микробиологических процессов. Сущность изобретения: на биологический объект воздействуют комплексонатами и/или комплексными соединениями молибдена. В качестве таковых используют натриевые, аммонийные или натриево-калиевые соли комплексоната молибдена с ОЭДФ /H4oedf/ с соотношением комплексообразователь - лиганд 1 : 1 и 1 : 2, натриевые соли комплексонатов молибдена с ЭДДА /H2edda/ и МДФ /H4mdf/ и комплексные соединения молибдена с глицином / Gl/, глутаминовой кислотой /Glu/ и цистеином /Cis/. Изобретение позволяет увеличить в сравнении с известным уровнем техники активность микроорганизмов, интенсифицировать биотехнологические процессы и повысить выход биологически активных веществ / антибиотиков, витаминов и др . / и других продуктов микробиологического синтеза, а также повысить выход биомасс микроорганизмов. Кроме того, изобретение позволяет замедлить свободнорадикальное перекисное окисление липидов клеток живых организмов и снизить в биологических жидкостях концентрацию ТБК-активных продуктов / малоновый диальдегид, диеновые конъюгаты / и лизосомальных ферментов. 7 з.п.ф-лы, 7 табл.
Изобретение относится к медицине, медицинской, фармакологической, микробиологической, пищевой промышленностей, а также к добыче полезных ископаемых и очистке газовых выбросов и сточных вод, в которых используются микроорганизмы. Оно предназначено в том числе для отраслей специализирующихся на производстве биологически активных веществ (БАВ) в процессе микробиологического синтеза и заинтересованных в увеличении биологической массы микроорганизмов и/или в увеличении выхода БАВ.
Одной из задач предложения является изыскание новых химических соединений, способствующих активизации штаммов-продуцентов, что выражается в интенсификации микробиологических процессов. Задачей является изыскание новых соединений, влияющих на свободнорадикальное перекисное окисление липидов (СПОЛ). Многочисленные разработки подтверждают не только чрезвычайно широкий спектр подобных поисковых работ, но и высокую актуальность данных исследований (см. патент Fr N 2031333, 2075788, 2095670, з-ка N 2209840, кл. С 12 N 1/38, з-ка GB N 1318828, 1451694, 1466688, кл. С 12 N 1/38, П. US N 3936352, 3951742, 3951743, 4166006, 5085995, кл. С 12 N 1/38, з-ка DE N 2118361, кл. С 12 N 1/38 и др.). В упомянутых работах для активизации микроорганизмов применяется целый ряд факторов, стимулирующих увеличение биологической массы штамма-продуцента и тем самым способствующих увеличению выхода БАВ. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, описанный в заявке GB N 1466688, в котором описывается использование в качестве активаторов смеси катионов двухвалентных металлов Fe+2, Co+2, Mo+2, Mn+2, которые используются в концентрации (конечной) 0,0005-0,1 М. Катионы вводятся в питательную смесь в форме солей минеральных кислот. Недостатком прототипа является использование в многокомпонентной среде Мо в виде простых соединений, что снижает его эффективность, требует использования достаточно высоких концентраций Мо в растворе и, как следствие, повышает его токсическое влияние. Техническим результатом предложения является снижение концентрации молибдена в питательных средах и его токсического воздействия. Другим техническим результатом является расширение спектра стимулятоpов (активаторов), содержащих в своем составе молибден. Технический результат предложения достигается за счет использования в способе активации микроорганизмов ряда комплексонатов или/и комплексных соединений молибдена. Структура и способы получения, а также достаточные характеристики для их идентификации приводятся ниже. Таким образом, другим техническим результатом предложения является разработка и характеристика самих соединений комплексонатов молибдена и комплексных соединений молибдена с аминокислотами. Техническим результатом предложения является увеличение выхода БАВ, продуцируемых микроорганизмами, и увеличение выхода биомассы микроорганизмов. Техническим результатом является обнаруженное в плазме крови in vitro снижение уровня ТБК-активных продуктов и лизосомальных ферментов. Известен большой спектр комплексных соединений молибдена, но эти соединения не применялись в качестве активаторов микроорганизмов и биологических процессов (см. кл. С 07 F 11/00 П. US N 4457 870, 4410462, 4406840, 4406839, 4424164 и др. GB N 1016832, 113 6650, Fr N 2017427, 2320305, WO 85/04406, EP N 0015496, 0100087, 0222143 и др.). Известно, что молибден в качестве металла-микроэлемента участвует в метаболических процессах в клетках живых организмов. Ферменты, содержащие группировки Fe-Mo-S, играют роль нитрогеназ, отвечающих за метаболические процессы, протекающие в клетках с участием ряда соединений азота, а также в процессе восстановления Н3О+ до Н2О и Н2. Кроме того, установлено, что в живых клетках присутствуют ферменты, сочетающие в себе молибден и флавин ксантиноксидаза и альдегидоксидаза (Г.Эйхгорн. Неорганическая биохимия, т.2, с.116, 161, "МИР", М. 1978). Таким образом, введение молибдена в биологические жидкости и питательные среды, используемые в микробиологических и биотехнологических процессах, очевидно, интенсифицирует нитрогеназные процессы и снижает дефицит Мо-содержащих ферментов в клетках. Этим может быть объяснена специфика действия молибдена на биологические процессы. В заявляемом способе предлагается вводить молибден в регламентные среды в виде комплексонатов и/или комплексов с аминокислотами. Сущность способа заключается в том, что у молибдена, являющегося комплексообразователем, активизируется способность к образованию дополнительных координационных связей с донорными атомами лигандов белков, отвечающих за трансмембранный перенос веществ внутрь клетки. При образовании промежуточного комплекса: координационное соединение молибдена транспортный белок клетки проникновение внутрь клетки молибдена или молибдена совместно с другими атомами или группировками атомов, необходимых для метаболических процессов, становится более легким. Трансмембранный перенос молибдена внутрь клетки в том случае, когда он находится в анионной или катионной форме, т.е. когда в раствор вносится простая соль молибдена, осуществляется, по видимому, менее успешно. П р и м е р 1. С целью выявления влияния комплексных соединений молибдена на протекание биологических процессов был синтезирован ряд соединений молибдена с амино- и фосфорсодержащими комплексонами и некоторыми аминокислотами, а именно с этилендиамин-N,N-диуксусной кислотой ЭДДА (H2edda), 1-гидроксиэтилиндендифосфоновой кислотой ОЭДФ (H4oedf), метилендифосфоновой кислотой МДФ (H4mdf), глицином Gl, глутаминовой кислотой Glu, цистеином CiS. Синтез соединений молибдена осуществлялся путем смешения в воде или слабой соляной кислоте соответствующего лиганда и молибдата натрия или молибдата аммония с соответствующим молярным соотношением этих компонентов. Для получения комплексоната молибдена с ОЭДФ, содержащего во внешней сфере одновременно катионы Na и К, использовался молибдат натрия и эквимолярные количества ОЭДФ и монокалиевой соли ОЭДФ. Для синтезированных соединений были определены константы устойчивости. Из водных растворов синтезированных соединений молибдена эти вещества были получены в твердом состоянии. Выделенные осадки сушились и подвергались анализу на содержание: молибдена гравиметрическим методом (У.Дж.Уильям, "Определение анионов", М. 1982, с.108), фосфора по ванадомолибдофосфатному комплексу (там же, стр. 462), углерода, водорода и азота на приборе "CHN Analiser". Структура каждого соединения устанавливалась методом ИК-спектроскопии. Ниже приведены формулы комплексных соединений и комплексонатов молибдена, структурные формулы (твердое состояние) и результаты анализов, а также константы устойчивости в водном растворе (табл.1). 1. (MoO3)2 ЭДДА Na4[(MoO3)2 H2O(C6H12O4N2)] Этилендиамин-N,N-диацетато бистриоксимолибдат УI натрия.



Na2K2H [(МоО3)2 О (Н2О)2 (С2H4О7Р2)]
1-гидроксиэтилидифосфонато бистриоксимолибдат УI натрия, калия.



4. МоО3 МДФ
Na2H [(MoO3) H2O (CH2O6P2)]
Метилендифосфонатотриоксимолибдат УI натрия

5. МоО3 Cl
Na2[(MoO3) H2O (C2H4O2N)]
Триоксимолибдато УI глицинат натрия


6. МоО3 Glu
Na2H[(MoO3) H2O (C5H7O4N)]
Триоксимолибдато УI глутаминат натрия





7. МоО2 (Cis)2
Na2[(MoO2) (C3H6O2NS)2]
Диоксимолибдато УI бисцистеинат натрия





П р и м е р 2. Определение биологической активности соединений молибдена. Комплексонат молибдена с ОЭДФ или комплекс с цистеином вводились в виде раствора in vitro в плазму крови больных, находившихся в тяжелом патологическом состоянии: с тяжелой патологией гепатобиллиарной системы, с энцефалопатиями, обусловленными отравлениями СО и наркотическими веществами, с тяжелыми воспалительными процессами в легких. Комлексонат молибдена с ОЭДФ или комплекс с цистеином вводились в таком количестве, чтобы их концентрация в плазме составляла 1




(NH4)2[(MoO3)H2O(C2H4O7P2)] Na2K2H[(MoO3)2O(H2O)2(C2H4O7P2)] и Na2H[(MoO3)H2O(CH2O6P2)] на синтез антибиотиков, продуцируемых культурами Strepromyces fradiae Streptomyces griseus, и Bac. licheniformis были приведены на регламентных питательных средах, содержащих (в) мелассу 1,5-2,2; крахмал 1,3-1,7; муку рыбную 1,8-2,1; соевое масло 1,7-2,2; карбонат кальция 0,2-0,4; сульфат магния 0,15-0,25; хлорид натрия 0,2-0,3; фосфат аммония двузамещенный 0,02-0,03. Комплексонаты вводились в питательную среду в виде раствора на различные стадии процесса: при подготовке культуры к засеву, в посевную среду и в ферментационную среду. Количество комплексонатов, вводимых в процесс менялось от 5




в технологиях биосинтеза антибиотиков, в том числе: пенициллина, бензилпенициллина, бензатинпенициллина (бициллин), феноксиметилпенициллина, метициллина, оксациллина, ампициллина, карбенициллина, нафциллина, тикарциллина, клоксациллина, пиперциллина, азлоциллина, мезлоциллина, аминоциллина, амоксициллина, цефалорифина (цепорин), цефалотина (кефлин), цефазолина (кефзол, цефамицин), цефалексина (кефлекс), цефадроксила (дурацеф, ултрацеф), цефрадина (велоцеф), цефаклора, цефалоглицина, цефуроксима, цефамандола, цефотасима (клафоран), цефтизоксима (цефизокс, эроциллин), цетриаксона (лонгацеф, роцефин), цефаменоксима (цефмакс), моксалактама (моксам, лактамоксеф), цефоперазина (цефобид), цефтазимида (фортум, тазидум, тазицеф), цефлузодина (цефомонид), цефсулорифина, стрептомицина, маннозидострептомицина, гидроксистрептомицина, дигидроксистрептомицина, сагамицина (микрономицина), неомицинов А, В и С, коломицина, мицерина, фрамицина, парамицина I, парамицина II, флавимицина, канамицинов А,В, и С, гентамицинов А, С1, С2, С1а, мономицина, тобрамицина, сизомицина, амикацина, касугамицина, актиномицина, хризомаллина, адриамицина, митомицина, брунеомицина (стрептонигрина), тетрациклина, окситетрациклина, биомицина, гигромицина (гомомицина), амфотерацина, кандицидина, кандидина, микогептина, нистатина, леворина, амфотерацина, флуцитозина, перимицина, трихомицина, римоцидина, магнамицина (карбомицин), метимицина, олеандомицина, рокситромицина, спирамицина, тилозина, флоримицина, фузидина, капреомицина, блеомицина (блеоксан), халкомицина, эритромицина, грамицидина, полимиксана, новобиоцина, рифамицинов А, В, С, D, E, S, SV, гризеофульвина, линкомицина, клиндамицина, ауреоловой кислоты (митрамицина), вариамицина, оливомицина, хормомицинов А1, А2, А3, хромоцикломицина, гризина, дауномицина, рубомицина, карминомицина, пирромицина, родомицинов А, В, рубомицина, цинерубинов А и В, алкарубицина, ристомицинов (ристоцетинов) А и В, ванкомицина, тейкопланина, левомицетина, кордицепина, нуклеоцидина, псикофуранина, ангустомицина, пуромицина, туберцидина, тойокамицина, сангивимицина, инозина (рибоксин), низина, бифидума, энтеробактерина, эссеина, брассеина, сульфазецина, пирролнитрина, фузидина, триптофана, псевдомоновой кислоты, фрагина, пиоцианина, феназин-1-карбоновой кислоты и других антибиотиков различными продуцентами и их штаммами;
в технологиях биосинтеза витаминов и их предшественников: витаминов группы А, в том числе и витамина А1,






в технологиях биосинтеза L и D аминокислот, в том числе глутаминовой, липоевой, лизина, метионина, треонина, глицина, триптофана, аспарагина, цистеина, аланина, гистидина, пролина, валина, лейцина, изолейцина, аспарагиновой кислоты и других различными продуцентами и их штаммами;
в технологиях биосинтеза жирных кислот, в том числе линолевой, линоленовой, олеиновой, стеариновой, миристиновой, пальмитиновой, пальмитолеиновой, арахидоновой,


в технологиях биосинтеза различных органических кислот, в том числе лимонной, яблочной, янтарной, фумаровой, итаконовой,


в технологиях биосинтеза углеводов, в том числе циклодекстрина



в технологиях биосинтеза стероидов, в том числе эргостерина, дегидроэргостерина (эргоста-5,7,22,24 (28)-тетраен-3












в технологиях биосинтеза ферментов, таких как кислые, нейтральные и щелочные протеазы, амилазы, липазы дрожжевого, грибного и бактериального происхождения, в том числе лизоцим,








в технологиях биосинтеза биомасс различных микроорганизмов, консорциумов микроорганизмов и биомасс, получаемых под воздействием микроорганизмов, в том числе пищевых биомасс, дрожжевых биомасс, белковых кормовых биомасс, белково-витаминных пищевых и кормовых биомасс, дрожжевых кормовых биомасс, гидролизных кормовых биомасс;
в технологиях производства пива;
в виноделии;
в микробиологических и мицеллярных методах, применяемых в технологиях добычи и переработки полезных ископаемых, в том числе в методах увеличения нефтеотдачи нефтеносных слоев, в микробиологических методах извлечения металлов из руд и сланцев;
в технологиях микробиологической очистки газовых выбросов и сточных вод различных производств, в том числе металлургических нефтехимических, органического синтеза, фармацевтических, биотехнологических и других различными микроорганизмами и консорциумами микроорганизмов.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4