Теоретические основы получения первичных метаболитов.

Понятие о первичных и вторичных метаболитах.

Все продукты клеточного метаболизма условно можно разделить на первичные и вторичные метаболиты. Четкого и однозначного критерия отнесения того или иного метаболита к первичному или вторичному не существует, однако в литературе существует два основных мнения на этот счет. Одни авторы считают, что первичными метаболитами являются все метаболиты образующиеся в процессе нормальной жизнедеятельности клетки, как анаболиты (белки, полисахориды, липиды и др.) так и катаболиты (этанол, органические кислоты, СО₂ и др). К вторичным метаболитам (идиолитам) они относят различные специфические соединения, которые могут образовываться как ответ на воздействие различных внешних факторов, которые приводят к нарушению нормальных метаболитических процессов. К таким неблагоприятным факторам относятся нехватка питательных веществ, загрязнение культуральной среды продуктами метаболизма, добавление различных токсичных веществ и т.д. Эти соединения (антибиотики, стероиды, алкалоиды) играют важную роль при выживании продуцента в неблагоприятных условиях (так при нехватке питательных веществ антибиотики подавляют рост микроорганизмов – конкурентов, а многие растительные алкалоиды подавляют рост фитопатогенной микрофлоры) и часто участвуют в нейтрализации самих внешних воздействий или их последствий (см. спиртовое брожение в щелочной среде). Некоторые авторы утверждают, что вторичные метаболиты не имеют большого значения для выживания клеток. Однако этим утверждением они противоречат сами себе, так как совершенно очевидно, что, например, именно антибиотики резко повышают шансы выживания продуцирующих их микроорганизмов в условиях нехватки питательных веществ. Кроме того, промежуточные продукты первичного метаболизма, полезные с точки зрения человека, могут образовываться в больших количествах только при нарушении нормальных метаболитических процессов в клетке, т.е. в условиях обеспечивающих их сверхсинтез, они фактически становятся вторичными метаболитами.

Другие авторы считают, что к первичным метаболитам можно относить только белки-ферменты. Все остальные соединения являются вторичными метаболитами – продуктами катализируемых ферментами реакций.

В пользу того или другого утверждения есть свои “за” и “против”, однако более общепринятым в биотехнологии является первое утверждение.

Теоретические основы получения первичных метаболитов.

Многие промежуточные и конечные продукты клеточного метаболизма могут представлять интерес для человека как сырье для химической пищевой и фармацевтической промышленности или использоваться непосредственно. Однако если получение конечных продуктов метаболизма не представляет большой проблемы, поскольку процесс их синтеза происходит естественным путем, то получение промежуточных продуктов метаболизма или продуктов вообще не характерных для данного продуцента представляет большую проблему. Поэтому, лишь научившись контролировать и управлять процессами метаболизма, можно получать эти продукты в любом необходимом количестве. Это тем более актуально, что получение их альтернативным путем химического синтеза или из животного или растительного сырья, весьма трудоемко, экономически невыгодно или вообще невозможно.

Всепроцессы клеточного метаболизма (катаболизма), в зависимости от того протекают ли они с использованием кислорода или без него делятся на аэробныеи анаэробные.