С получением продуктов белковой и нуклеотидной природы

Дрожжевая рибонуклеиновая кислота (РНК) представляет собой смесь полинуклеотидов разных молекулярных масс. Ее натриевая соль – нуклеинат натрия находит применение в медицине при лечении широкого круга заболеваний, а технический продукт (РНК-концентрат) – в производстве мононуклеотидов. При этом основные субъединицы в виде нуклеотидов и 5”-мононуклеотидов, определяющие структуру РНК и содержащие основания (аденин, гуанин, цитозин и урацил) имеют самостоятельное значение и могут использоваться для производства лекарственных препаратов. Помимо вышеуказанных соединений представляют интерес некоторые основания нуклеиновых кислот, применяемые в современной биотехнологии в виде ростовых факторов (аденин и его производное кинетин) или в технологиях тонкого органического синтеза при получении фармакопейных препаратов (например, ацикловира на основе гуанина).

Источником сырья для получения дрожжевой РНК служат кормовые дрожжи рода Candida, выращенные на различных субстратах и содержащие не менее 7% компонентов нуклеотидной природы.

Основу технологического процесса переработки дрожжей составляет экстракция полинуклеотидов из биомассы горячими водно-солевыми или водно-щелочными растворами. В первом случае получают полинуклеотиды, во втором – полинуклеопротеины. В качестве солевого экстрагента используют растворы фосфата калия или аммония. Известно, что нуклеиновые компоненты в клетке существуют в виде белково-нуклеинового комплекса (БНК). При обработке клеток солевым экстрагентом происходит связывание белков в комплекс с фосфат-ионом, в результате чего в раствор выделяются нуклеиновые кислоты в свободном виде:

[РНК-белок]+HPО₄ ^2-→[белок-HPO₄^2-]+РНК

При использовании щелочных экстрагентов в раствор выделяется белково-нуклеиновый комплекс, для разрушения которого в последующих стадиях технологического процесса используют соли ортофосфорной кислоты.

Из полученного экстракта компоненты нуклеиновых кислот выделяют путем осаждения последних в изоэлектрической точке (ИЭТ) с последующей очисткой от сопутствующих примесей белковой, липидной и углеводной природы.

Основным отходом, получаемым при выделении РНК из микробной биомассы, является денуклеинизированная биомасса (ДНБМ), содержащая до 42% белковых веществ. Поэтому представляется целесообразным осуществить комплексную переработку сырья с одновременным получением продуктов полинуклеотидной (РНК) и белковой природы (белковых гидролизатов).

Белковые гидролизаты нашли широкое применение в микробиологии, медицине и других отраслях промышленности. В микробиологии они применяются в качестве азотсодержащей основы питательных сред для культивирования различных микроорганизмов. В медицине они используются для парентерального лечебного питания. Кроме того, белковые гидролизаты широко применяются в технических целях. В частности, в последние годы наметился интерес к использованию белковых гидролизатов в качестве комплексообразователей при электрохимическом извлечении редких и драгоценных металлов из низкосортного сырья.

Для получения продуктов белковой природы используют экстракцию белковых веществ под действием минеральных реагентов (кислот, щелочей) либо ферментных препаратов. В целях упрощения технологической схемы, а именно сокращения стадий очистки белковых гидролизатов от примесей углеводной и липидной природы, целесообразно выделять из экстракта белковых веществ полупродукт – изолированную белковую фракцию. С технологической точки зрения наиболее просто выделить “глобулиновую” фракцию осаждением ее в ИЭТ.

В дальнейшем такой полупродукт можно подвергнуть глубокому химическому или ферментативному гидролизу с получением смеси аминокислот и низших пептидов, которая способна найти широкое применение.

Цель работы:Ознакомление с технологическими схемами получения дрожжевой РНК и выделения изолированной “глобулиновой” фракции белка. В ходе выполнения работы студенты овладевают навыками выполнения технологических операций по экстракции, центрифугированию, осаждению в лабораторных условиях, а также знакомятся с методами контроля промежуточных и конечных продуктов.