Биотехнология метаболитов. 5 страница
- основные продуценты, применяемые в производстве.
Задача № 5-3.
На фармацевтическое предприятие для получения лекарственного препарата поступило вещество со следующей химической структурой:
 |
В условиях биотехнологического производства лекарственных средств
1. определите:
- все известные названия данного вещества;
- его биологическую роль;
2. подберите:
- продуцентов данного вещества для синтеза в промышленных масштабах;
- состав среды для процесса ферментации;
- технологические характеристики режима ферментации.
Укажите, какие ферменты имеют коферментами производные вещества с указанной формулой.
Задача № 5-4.
В условиях промышленного производства необходимо получить вещество, которое в природе синтезируется только микроорганизмами. Известно, что его недостаток в организме человека и животных приводит к развитию злокачественных анемий, расстройствам деятельности нервной системы, резкому снижению кислотности желудочного сока. В медицине препараты, содержащие данное вещество применяют для лечения анемий, лучевой болезни, заболеваний печени, полиневрита, в сельском хозяйстве его добавляют к кормам для полноценного усвоения растительных белков и повышения продуктивности животных.
1. Определите данное вещество, перечислите все известные его названия.
2.Составьте карту возможных продуцентов в условиях биотехнологического производства и выберите микроорганизмы, пригодные для получения высокоочищенных форм препаратов данного вещества.
3. Опишите состав питательных сред.
4. Укажите факторы, обеспечивающие наиболее высокий выход продукта.
5.Перечислите этапы выделения и очистки.
Задача № 5-5.
В условиях промышленного производства необходимо получить кормовой препарат, основным компонентом которого служит вещество, синтезируемое в природе только микроорганизмами. Активностью данного вещества обладает ряд других аналогов и его производных. К фармакологическим свойствам этого вещества относится его участие в процессах кроветворения, роста и регенерации, образования эпителиальных клеток, функционирования нервной системы.
В связи с этим:
- определите данное вещество, перечислите все известные его названия;
- составьте карту возможных продуцентов в условиях биотехнологического синтеза и выберите микроорганизмы, пригодные для предложенного производства с учетом аспектов простоты и удешевления технологии;
- пишите состав питательных сред;
- определите стадии и параметры технологического процесса;
- опишите этапы конечной обработки культуральной жидкости.
Задача № 5-6.
 |
На биотехнологическое предприятие поступила меласса и гидролизат крахмала для производства вещества со следующей химической структурой:
При планировании биотехнологических процессов:
1. Определите актуальность данного производства.
2.Приведите данные о значении указанного соединения в азотной регуляции биообъекта – продуцента лекарственных веществ.
3. Укажите, какие микроорганизмы можно использовать для получения промышленных штаммов в данном производстве.
4. Составьте технологическую схему биосинтеза и этапы очистки полученного вещества.
5. Перечислите формы готового препарата и наметьте пути поставок готовой продукции
Задача № 5-7.
 |
По заказу фармацевтической компании необходимо наладить производство вещества со следующей химической структурой:
В условиях биотехнологического производства определите:
- возможных продуцентов;
- виды субстратов для процесса ферментации;
- технологические варианты производства;
- степень очистки конечного продукта.
Задача № 5-8.
Данное вещество нашло широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для получения пластмасс, синтетических волокон, каучука, инсектицидов. Микробиологический способ получения этого вещества состоит в конверсии этанола.
В условиях налаживания биотехнологического процесса производства:
- укажите название и химическую формулу данного вещества;
- перечислите все возможные способы его получения;
- перечислите микроорганизмы, из которых получают промышленные щтаммы;
- подберите состав питательных сред для культивирования.
Задача № 5-9.
 |
Необходимо наладить производство данного вещества для нужд пищевой и медицинской промышленности. Оно имеет следующую химическую структуру:
В условиях биотехнологического процесса производства:
- укажите название данного вещества и обоснуйте актуальность производства;
- перечислите все возможные способы получения этого вещества;
- объясните метаболический путь синтеза у типичных продуцентов данного вещества и в связи с этим охарактеризуйте основные виды мутантов, формирующих промышленные штаммы для микробиологического синтеза;
- подберите состав питательных сред для культивирования;
- опишите стадии технологического процесса.
Задача № 5-10.
 |
Необходимо наладить производство данного вещества для нужд пищевой и медицинской промышленности. Оно имеет следующую химическую структуру:
1. Укажите название данного вещества и обоснуйте актуальность производства.
2. Охарактеризуйте биотехнологические аспекты способов получения этого вещества.
3. Опишите стадии и параметры технологического процесса при химико-ферментативном синтезе.
4. Перечислите формы готовой продукции и отрасли ее применения.
Задача № 5-11.
Производство аминокислот в промышленных масштабах занимает довольно крупный сегмент от общего объема фармацевтической продукции. Они включены в состав биологически активных добавок,, применяются в качестве самостоятельных лечебных препаратов или в составе смесей для лечебного питания, а также при синтезе различных ЛС.
С вязи с представленной информацией проведите сравнительный анализ:
- известных методов получения аминокислот на конкретных примерах производств;
- выбора микроорганизмов-биообъектов для создания штаммов-суперпродуцентов;
- особенностей подбора питательных сред с учетом ферментативной регуляции биосинтеза на клеточном уровне.
Задача № 5-12.
Витамины как группа незаменимых органических соединений различной химической природы необходима любому организму. С помощью биотехнологии сегодня можно получать в необходимых количествах такие витамины, как В2, В12, β-каротин, витамин РР, аскорбиновую кислоту.
Проведите сравнительный анализ получения вышеуказанных витаминов биотехнологическими методами, принимая во внимание:
- биообъекты, которые используют в каждом конкретном случае;
- состав питательных сред;
- технологические условия производства;
- преимущества биотехнологического производства витаминов.
Задача № 5-13.
Современный биотехнологический процесс основан на принципах рентабельности стабильности и достижения высокого уровня качества. Вместе с тем при производстве ЛС обязательным условием является эффективность и безопасность при применении.
Учитывая все перечисленные критерии фармацевтического биотехнологического производства, проанализируйте и обоснуйте целесообразность достижения поставленных задач на примерах выбранного типа производства при синтезе:
- метионина и хлорамфеникола;
- D-циклосерина, L-аланина, витаминов В12 и В2;
- β-лактамов, аминогликозидов, аскорбиновой кислоты.
Задача № 5-14.
В отделении микробиологического контроля из колоний грибов выделены антибиотики. При химическом анализе определена структура, от которой зависит их антимикробная активность: это весьма реакционноспособный четырехчленный циклический амид. В этом кольце происходит замыкание связи между углеродом карбоксильной группы аминокислоты и азотом аминогруппы при β-углеродном атоме. На основе природных антибиотиков данной группы получены также их полусинтетические аналоги.
С целью рентабельности производства проведите анализ данной группы антибиотиков со следующих позиций:
- классы антибиотиков, объединенных под общим названием и имеющих описанную структурную основу (укажите название группы);
- биологической активности, химической структуры и механизма действия;
- подбора экономически выгодных продуцентов;
- механизма и технологических условий синтеза на примере одного из антибиотиков;
- требований к производству этих антибиотиков согласно правилам GMP.
Задача № 5-15.
В настоящее время существует проблема недостаточной эффективности хорошо зарекомендовавших себя ранее ЛС вследствие развития к ним антибиотикорезистентности, что в конечном счете приводит к необходимости постоянного поиска новых ЛС.
В связи с данной проблемой проведите анализ β-лактамных и аминогликозидных антибиотиков (на конкретных примерах), имеющих широкое применение в клинической практике, с точки зрения:
- механизма возникновения резистентности;
- возникновения хромосомной и плазмидной резистентности и роли конъюгативных транспозонов в этом процессе;
- возникновения полирезистентности микроорганизмов и госпитальной инфекции.
Задача № 5-16.
Иногда в клиниках и больницах наблюдается явление внутрибольничной инфекции, когда успешно применяемые антибиотики перестают оказывать терапевтическое действие, вызывая явление антибиотикорезистентности.
В условиях данной проблемы:
- проанализируйте ситуацию, когда гены резистентности присутствуют у почвенных микроорганизмов-продуцентов антибиотиков и могут передаваться патогенным микроорганизмам;
- сравните хромосомную и плазмидную локализацию структурных генов β-лактамаз;
- предложите пути преодоления этой резистентности на примере β-лактамов и цефалоспоринов.
Задача № 5-17.
Актиномицеты являются продуцентами большого количества антибиотиков. Ряд представитнелей образуют антибиотии аминогликозидной структуры. кроме природных аминогликозидов, в медицинской практике используют также синтетические аминогликозидные антибиотики.
Проанализируйте аминогликазидные антибиотики, исходя из:
- их сравнительной характеристики в соответствии со структурой, биологической активностью и практическим применением
- продуцентов – представителей родов актиномицетов;
- отличия акитиномицетов от бактерий и грибов;
- механизма действия, выделяя при этом наиболее токсичные структуры.
Задача № 5-18.
Для продвижения антибиотиков в производственную сферу весьма существенную роль играет возможность проведения сравнительной идентификации антибиотика на начальных этапах исследования в части их функциональной активности как антибактериальных ЛС.
В условиях поставленной задачи предложите:
- методы и варианты проведения сравнительной идентификации, оценку антимикробной активности антибиотика;
- способы выделения антибиотика из культуральной жидкости;
- проведение количественной оценки.
Задача № 5-19.
На фармацевтическом рынке достаточно широко представлена важнейшая группа антибиотиков, образуемых плесневыми грибами, объединенных под общим названием β-лактамных антибиотиков.
С целью организации биотехнологического производства проведите анализ β-лактамных антибиотиков с точки зрения:
- продуцентов, химической структуры и биологической активности;
- биологической роли антибиотиков для продуцентов и механизмов защиты продуцентов от антибиотиков;
- механизма биосинтеза и механизма действия на бактериальную клетку.
Задача № 5-20.
В условиях прогрессивного развития биотехнологических производств и новых возможностей в подходах к созданию и терапевтическому действию ЛС существует несколько классификаций антибиотиков
проанализируйте варианты подхода к определению и классификации антибиотиков, подтвердите конкретными примерами, а также предложите:
-варианты скрининга антибиотиков;
- методы определения антимикробной активности антибиотиков;
- сравнение с антисептиками (использование, достигаемые цели, механизм действия).
Задача № 5-21.
Одна из инфекционных клиник закупила партии пенициллина и стрептомицина. Через некоторое время в аптеку обратились представители клиники с жалобой на отсутствие терапевтического эффекта почти у всех больных клиники. После проверки в лаборатории было установлено, что препараты не фальсифицированы и соответствуют качеству стандартной продукции.
Проанализируйте данную ситуацию. Представьте и охарактеризуйте:
- возможные механизмы антибиотикорезистентности у микроорганизмов и генетических аспектов явления «инфекционной резистентности» или «госпитальной инфекции»;
- возможные механизмы индукции и ингибирования β-лактамаз;
- варианты разрешения данной ситуации.
Задача № 5-22.
При получении штаммов суперпродуцентов аминокислот, таких как треонина или лизина, используют микроорганизмы Escherichia coli, Corynebacterium glumicum, Brevibacterium flavum, Bacillus subtilis. В одном случае биосинтез аминокислоты идет одновременно с ростом биомассы, в другом случае сначала идет рост биомассы и только потом синтез аминокислоты.
В данной ситуации обоснуйте:
- преимущества биосинтеза перед органическим синтезом и подбор соответствующих микроорганизмов для получения штаммов-продуцентов, способных к сверхсинтезу нужной аминокислоты, если конечным продуктом будет лизин или треонин;
- выбор пути биосинитеза для лизина или треонина и особенности питательных сред;
- условия ферментации.
Задача № 5 -23.
Одно из существенных мест на фармацевтическом рынке занимают стероидные, являющиеся не только жизненноважными, но и использующиеся как ЛС, обладая большой широтой спектра и высокой избирательностью физиологического воздействия. Известно, что с момента установления структуры основных стероидных гормонов в качестве метода получения лекарственных препаратов этих соединений стали применять биотрансформацию.
Проанализируйте:
- зависимость биологической активности от структуры стероидных гормональных препаратов;
- достоинства и недостатки сырья, используемого при получении гормональных стероидных препаратов4
- возможности использования биотрансформации при получении наиболее ценных гормональных препаратов
Задача № 5 -24.
|
- цель и актуальность данного производства;
- охарактеризуйте конечный продукт, укажите известные варианты его названий и биологическую роль;
- опишите технологические условия культивирования выбранного инокулята и дальнейшей обработки биомассы;
- предложите альтернативный способ получения конечного продукта в указанном процессе.
Задание № 6. Ознакомьтесь с разделом программы «Иммунобиотехнология». Выполните тестовые задания. Ответьте на поставленные вопросы. Представьте решение ситуационных задач.
Тестовые задания:
6-001. Препараты полипептидной природы, выделенные из вилочковой железы крупного рогатого скота:
1.тималин;
2.тактивин;
3.миелопид;
4.тимоген;
6-002. Какой иммуностимулирующий препарат получают гидролизом дрожжей с дальнейшей очисткой?
1.иммунофан;
2.тимоген;
3.тимоптин;
4.вилозен;
5.натрия нуклеинат
6-003. Для приготовления лечебной вакцины Рибомунил используется рибосомные фракции микроорганизмов:
1.Streptococcus;
2.Heamophilus
3.Klebsiella;
4.Saccharomyces;
6-004. Препарат, активирующий фагоцитоз, клеточный и гуморальный иммунитет, содержит гликопротеины, извлеченные из Klebsiella pneumoniae:
1.левамизол;
2.бронхо-мунал;
3.биостим;
6-005. Данный препарат обладает иммуностимулирующим действием, представляет собой высокополимерный липополисахаридный комплекс, выделенный из Bac. Prodigiosum:
1.биостим;
2.левамизол;
3.полудан;
4.продигиозан;
6-006. Препарат, обладающий иммунодепрессивной активностью, выделенный из некоторых видов грибов:
1.ронколейкин;
2.азатиоприн;
3.циклоспорин;
4.кризанол;
6-007. Укажите продуцентов, используемых в производстве Циклоспорина:
1.Tricloderma polysporum;
2.Ciclindocaprum lucidum;
3.Streptococcus pyogenes;
4.Heamophilus influenzae;
6-008. Стандартизованный лизат 19 штаммов микроорганизмов наиболее частых возбудителей респираторных инфекций:
1.имудон;
2.ИРС-19;
3.Рибомунил;
4.Бронхо-мунал;
6-009. Свойством лечебных вакцины является то, что они могут применяться:
1.в период острой стадии;
2.в период подострой стадии;
3.при хроническом течении заболевания;
4.с иммуноглобулиновыми препаратами;
5.без сочетания с другими препаратами;
6-010. Профилактические вакцины в отличие от лечебных возможно применять параллельно с:
1.антибиотиками;
2.иммуноглобулиновыми препаратами;
3.препаратами ферментов;
4.витаминами;
5.при рецидивах болезни;
6-011. Действующим началом гетерологичных сывороток являются:
1.иммуноглобулины;
2.антибиотики;
3.антигенные детерминанты;
4.моноклональные антитела;
6-012. При положительной кожной пробе введение гетерологичной сыворотки возможно:
1.с профилактической целью;
2.по жизненным показателям;
3.проба не имеет значения;
6-13. Иммуноглобулин к тимоцитам человека, применяемый для профилактики и лечения реакций отторжения при трансплантации, получают из сыворотки:
1.коров;
2.лошадей;
3.кроликов;
4.ягнят;
6-014. Иммуноглобулин противолептоспирозный получают из сыворотки:
1.коров;
2.лошадей;
3.кроликов;
4.ягнят;
5.волов;
6-015. Лактоглобулин противоколипротейный для перорального применения сухой для лечения коли-инфекции, вызванной Escherichia coli, и дисбактериоза кишечника получают из сыворотки:
1.коров;
2.лошадей;
3.кроликов;
4.ягнят;
6-016. Выделение неспецифичных иммуноглобулинов из сыворотки проводят:
отстаиванием;
осаждением в 30—50 % растворе сульфата аммония;
центрифугированием;
осаждением в 0,1М растворе хлористоводородной кислоты;
6-017. Для создания транспортных систем ЛС предпочтение отдается использованию:
1.гибридомных МАТ;
2.химерных МАТ с замененным Fc-фрагментом;
3.химерных МАТ с замененным CDR-фрагментом;
4.рекомбинантных МАТ;
6-018. В состав среды ГАТ, применяемой при создании гибридом вхоит:
1.гуанин;
2.гипоксантин;
3.аргинин;
4.аланин;
5.аминоптерин;
6.тимидин;
6-019. Процесс слияния клеток при создании гибридом инициирован добавлением:
1.NaCl;
2.CaCl2;
3.Na2HPO4;
4.ПЭГ;
6-020. Укажите причину гибели миеломных клеток в среде ГАТ при создании гибридом:
1.не способны к росту в культуре;
2.не синтезируют пурины;
3.не синтезируют пиримидины;
6-021. Выберите один из методов диагностики для выявления фрагмента нуклеиновой кислоты бактериальной клетки в биологической жидкости:
1.ИФА;
2.ДНК-диагностика;
3.ELISA;
6-022. Выберите один из методов диагностики с использованием биотехнологических продуктов для определения уровня тиреотропного гормона в крови:
1.ELISA;
2.ПЦР-диагностики;
3.ДНК-диагностика;
4.ИФА;
6-023. Укажите метод получения интерферонов, имеющий наибольшие преимущества:
1.из фибробластов плода;
2.из лимфобластов;
3.генно-инженерный;
4.из крови человека;
6-024. Укажите метод получения интерферонов, при котором наименьший выход продукта:
1.из фибробластов плода;
2.генно-инженерный;
3.из крови человека;
4.из лимфобластов;
6-025. При производстве интерферонов предпочтительно использовать в качестве продуцента:
1.Saccharomyces cerevisiae;
2.E.coli;.
3.Tricloderma polysporum;
4.Ciclindocaprum lucidum;
6-026. В результате введения сывороточных препаратов развивается иммунитет:
1.активный;
2.пассивный;
3.адоптивный;
4.приобретенный;
5.клеточный;
6-027. Фазой накопления антител и иммунокомпетентных клеток в крови после вакцинации является:
1.фаза снижения иммунитета;
2.фаза роста;
3.латентная фаза;
6-028. Субъединичные вакцины содержат:
1.апатогенные микроорганизмы;
2.инактивированные микроорганизмы;
3.отдельные антигенные детерминанты;
4.токсины микроорганизмов
6-029. Преимущества живых вакцин перед инактивированными:
1.достаточно одной вакцинации;
2.не содержат консервантов;
3.удобны в хранении и транспортаровке;
6-030. Для приготовления субъединичных вакцин Вы выберите тип ферментации:
1.с добавлением субстрата;
2.периодический;
3.непрерывный
6-031. Для инактивации вирулентных штаммов бактерий применяют:
1.сульфат аммония;
2.уксусную кислоту;
3.ацетон;
4.формалин;
5.нагревание;
6-032. Анатоксины готовят из:
1.экзотоксинов микроорганизмов;
2.антител к токсинам микроорганизмов;
3.антигенных детерминант тксинов микроорганизмов;
4.цитотоксических клеток;
6-033. При приготовлении анатоксинов токсины микроорганизмов:
1.используются нативные;
2.подвергаются обеззараживанию;
3.подвергаются денатурации;
6-034. В качестве адъюванта в противогриппозных вакцинах используют:
1.циклоспорин;
2.полиоксидоний;
3.галавит;
4.ронколейкин;
6-035. Для создания рекомбинантных аллергенов в качестве продуцетов используют:
1.Saccharomyces cerevisiae;
2.E.coli;
3.Tricloderma polysporum;
4.Ciclindocaprum lucidum;
6-036. При создании препаратов бактериофагов учитываются показатели:
1.фагодиагностики;
2.теста на фаголизис;
3.количественное соотношение патогенных бактерий;
4.родовой состав бактерий;
6-037. Проверка на фаголизабельность выделенных культур определяется как:
1.тест на фаголизис;
2.анализ на дисбактериоз;
3.анализ на эубиоз;
4.фагодиагностика;
6-038. Фактором, лимитирующим эффективность фагов:
1.стадия заболевания;
2.прием антибиотиков;
3.формирование резистентных микробов;
4.появление антифаговых антител;
6-039. Укажите свойства препаратов бактериофагов:
1.не токсичны;
2.не вызывают побочных реакций;
3.нормализуют микрофлору;
4.не оказывают влияния на иммунитет;
6-040. Препараты бактериофагов в зависимости от составляющих микроорганизмов классифицируют на:
1.поливалентные;
2.комбинированные;
3.комплексные;
4.простые;
6-041. Комбинированные вакцины содержат:
1.антигены разных серотипов одного возбудителя;
2.микроорганизмы одного вида и адъювант;
3.микроорганизмы разных видов и адъювант;
4.антигены разных возбудителей;
6-042. Препараты бактериофагов поливалентные содержат:
1.фаги к различным видам одного рода возбудителя;
2.фаги к различным родам возбудителей;
3.фаги и активатор метаболизма;
4.фаги и адъювант;
6-043. Определите, к какому классу относится бактериофаг брюшнотифозный:
1.комбинированный;
2.комплексный;
3.поливалентный;
6-044. Определите, к какому классу относится бактериофаг сальмонеллезный групп А, В, С, D, E:
1.комбинированный;
2.поливалентный;
3.комплексный;
6-045. Определите, к какой группе по составу микроорганизмов относится вакцина трехвалентная полиомиелитная:
1.комбинированная;
2.комплексная;
3.поливалентная;
4.сложная;
5.простая;
6-046. Определите, к какой группе по составу микроорганизмов относится вакцина менингококковая, содержащая 4 серотипа:
1.комбинированная;
2.комплексная;
3.поливалентная;
4.сложная;
5.простая;
6-047. Микроорганизмы, с которыми человек встречается в течение жизни:
1.транзиторные;
2.условно-патогенные;
3.приносящие несомненную пользу;
4.патогенные;
6-048. К причинам, вызывающим дисбактериоз, относятся:
1.использование в рационе пищевых волокон;
2.иммунные нарушения;
3.инфекционные болезни;
4.нарушение питания;
5.медикаментозные воздействия;
6.употребление молочно-кислых продуктов;
6-049. Микроорганизмы, используемые для создания пробиотиков, должны обладать:
1.устойчивость к антибиотикам;
2.антагонистической активностью;
3.адгезивными свойствами;
4.достаточной скоростью роста;
6-050. Для препаратов нормофлоры общим является:
1.способ изготовления;
2.парентеральный способ введения;
3.условия производства;
4.биологическая активность;
6-051. Укажите факторы, оказывающие влияние на выживание микроорганизмов в пробиотиках: