Biotehnologii pentru Producerea de Aminoacizi

Biotehnologii pentru producerea de aminoacizi

1.1 Importanța producerii de aminoacizi cu ajutorul unor microorganisme

Dacă plantele verzi își pot sintetiza singure aminoacizii necesari, plecând de la compuși organici simpli, organismele animale nu își pot obține prin sinteză decât o parte din aminoacizii necesari, restul de aminoacizi esențiali primindu-i prin hrană.

Aminoacizii se împart în trei categorii:

a. aminoacizi esențiali:

-lizina: ajută la formarea colagenului și are un rol important în producerea de anticorpi care luptă împotriva bolilor;

-treonina: rol detoxifiant;

-valina: coordonarea sistemului nervos;

-metionina: reduce colesterolul și crește nivelul antioxidant din corp;

-triptofanul: rol în producerea serotoninei;

-fenilalanina: reprezintă materia primă în sinteza hormonilor tiroidieni;

-leucina: necesară pentru creșterea optimă la copii și menținerea echilibrului de azot la adulți;

-izoleucina: participă la sinteza proteinelor și are un rol anabolizant asupra celulelor musculaturii.

b. aminoacizi parțial esențiali:

-histidina: efecte antiinflamatorii și antioxidante;

-arginina: contribuie la menținerea funcționării eficiente a sistemului imunitar și întârzie dezvoltarea tumorilor.

c. aminoacizi neesențiali:

-acidul glutamic: acțiune anabolică puternică.

Necesitatea adaosului de aminoacizi se impune în special pentru mărirea valorii nutritive a alimentelor vegetale, care cosntituie baza alimentară a numeroase popoare, alimente care sunt mai sărace în aminoacizi esențiali. Spre exemplu, din făina de porumb lipsește lizina și triptofanul.

În general aminoacizii sunt folosiți în alimentația omului, în furajarea animalelor, în medicină, în cosmetică și industria chimică. Folosirea lor se bazează pe valoarea lor nutrițională, gust, activitate fiziologică și caracteristici chimice.

Aminoacizii pot fi obținuți pe patru căi:

1. prin hidroliza proteinelor animale și mai ales vegetale -această metodă necesită o cantitate imensă de material;

2. prin sinteza chimică -dezavantajul major este că, pe lângă faptul că este costisitoare și grea, se obțin preparate racemice, care trebuie separate apoi în cei doi antipozi optici;

3. prin biosinteza microbiologică –are avantajul folosirii unor materii prime ieftine, dar producția respectivă necesită timp și aminoacizii formați trebuie separați de alți aminoacizi din mediu și de diferite impurități;

4. pe cale enzimatică – necesită mai puțin timp, este mai eficientă și nu produce impurități și deșeuri; totusi, dezavantajul este că nu se pot folosi materii prime ieftine, substratul este adesea un precursor sau o substanță înrudită chimic cu aminoacidul pe care vrem să-l obținem.

Majoritatea microorganismelor formează în mediul de cultură mici cantități de aminoacizi, dar cei mai activi producători sunt reprezentanți din genurile Arthrobacter, Mycobacterium, Micrococcus, Corynebacterium, Brevibacterium.

În general, în mediul de cultură sunt prezente totdeauna mai multe tipuri de aminoacizi și rar se acumulează unul singur, în cantități substanțiale. Aminoacizii cei mai frecvent întâlniți în mediul de cultură al microorganismelor sunt: alanina, acizii glutamic și aspartic, glicina, serina, valina și leucina.

Se caută modalitatea ca microorganismele să acumuleze în mediu un singur aminoacid în cantitate mare sau într-un amestec, un aminoacid să predomine.

Deoarece celula microbiană produce în mod normal cantități limitate de aminoacizi, atât cât are nevoie pentru biosintezele celulare, biosinteza fiind controlată de mecanismele de reglare la nivel molecular, pentru a realiza o producție mărită a unui anumit aminoacid, trebuie modificat mecanismul de reglare metabolică.