9. Микробиологический синтез гидрокртизона, получение из него с путем биокнверсии преднизолона. Пути дальнейшего развития микробиологической трансформации стероидов.

Широко используется микробиологический синтез одного из освновных кортикостероидов-гидрокортизона и его синтетических аналогов: преднизолон и дексаметазон . В это случаи исходным продуктом для провед трансформации могут служить и сами модифиц стероиды. В-во S Рейхштена его можно из в-ва R

Процесс превращения В-ва R в в-во S

*Гидролиз 21-ацетогруппы

*окисление 3бета гидроксигруппы в 3 кетогруппу

*перемещение двойной связи от С5к С4

Трансформация заканчивается практически количеством выходом в-ва S.

Получ-е 11-альфа- гидроксипрогестерона при помощи Bacillus cereus яв-ся примером гидроксилир-я при пом бак-й.15-альфа-гидроксилир-е осущ-ся м/о родов Fusarium и Penicillum.Исп-ют реакцию дегидрогенизации стероида спом-ю бактерий и актиномицет-можно получить преднизолон из кортизона с выходом 86%.Бак-и и актиномицеты часто прим-ся для ок-я COOH в C=O.

10. Биотехнология аминокислот. Микробиологический синтез. Продуценты. Преимущества микробиологического синтеза перед другими способами получения. Общие принципы конструирования штаммов микроорганизмов-продуцентов аминокислот как первичных метаболитов. Основные пути регуляции биосинтеза и его интенсификации.

2 направления применения микроорганизмов

1. Полный биосинтез микроорганизмов БАВ

2. Микробиологическая трансформация

«+» использования м/о в биосинтезе:

• Упрощается синтез ЛС

• Продукты более чистые, без примесей

• Рентабильный промышленный синтез

• Большинство процессов м/б синтеза приводят к перестройке молекулы субстрата. Этот вид трансформации осуществляется одними или несколькими элементами.

Биотехнология а/к. 1 Методы получения а/к Современные методы оргсинтеза позволяют синтезировать L и Д формы а/к, но только как рацематы. Другой способ синтеза а/к - микробиологический синтез с использованием штаммов – продуцентов. Избыточное количество а/к (напр. L-лизин, L-глут.кислота, L-треонин, L-триптофан) экскретируются в культуральную среду.

Особенности культивирования штаммов продуцентов

1. Достигаются макс. высокие скорости синтеза а/к клетками продуцента

2. Достигается макс. длит-сь работы продуцента

3. Минимально образуется побочные продукты биосинтеза а/к

Механизмы регуляции биосинтеза а/к: при получении возможно ретроингибирование. Регуляция осуществляется за счет ингибирования активности одного из начальных ферментов избыточным продуктом (самой а/к), репрессируется весь комплекс ферм.

Биохимические цепочки метаболизма клетки. Необходимо нарушить эти механизмы

12. Биотехнология витаминов и коферментов. Биологическая роль витаминов. Традиционные способы получения (выделение из природных источников, химический синтез). Микробиологический синтез витаминов и конструирование штаммов-продуцентов методами генной инженерии.

С помощью биотехнологии производят особо сложные по строению витамины В2, В12, β-каротин, витамин РР, предшественник витамина D (эргостерина). В синтезе витамина С используют микроорганизмы, которые селективно окисляют D-сорбит в L-сорбозу.

Витамины представляют низкомолекулярные соединения, необходимые для жизнедеятельности организма, синтез которых в организме либо ограничен, либо отсутствует. Потребность в них для организма человека вполне достаточна в очень небольших количествах. Витамины служат активными биокатализаторами разных метаболических процессов в организме. Почти все витамины являются коферментами или кофакторами биохимических реакций, витамины А, Д, Е регулируют генетический аппарат клетки. В основе классификации витаминов находятся их физико-химические свойства, в соответствии с которыми все витамины делят на водо- и жирорастворимые.

Ведущее положение в производстве занимают химические методы, но в ряде производств в качестве их полноправного конкурента в нашей стране, так и за рубежом, выступают биотехнологические методы, появляются возможности сокращения части стадий химического синтеза за счет использования высокоактивных штаммов микроорганизмов-продуцентов.

Один из классических примеров промышленного использования микроорганизмов в получении витамина С* - превращение D-сорбита в L-сорбозу бактериями Gluconobacter oxydans. L-сорбоза является промежуточным продуктом синтеза аскорбиновой кислоты, проводимого обычно по методу Рейхштейна (рис. 2). Процесс получения L-сорбозы биотехнологическим способом основан на способности различных штаммов уксуснокислых бактерий к селективному окислению сорбита. В отличие от химического процесса, где в результате окисления сорбита получается смесь продуктов, окислительная трансформация уксуснокислых бактерий характеризуется необычайно точным воздействием на определенные группы в молекулах этих веществ. Наиболее сильной окислительной способностью обладают штаммы Gluconobacter oxydans и Acetobacter melanogenum. Для получения сорбозы G. oxydans выращивают в питательных средах, содержащих высокие концентрации сорбита и дрожжевой или кукурузный экстракт, которые служат источниками азота, витаминов и других веществ, обеспечивающих рост бактерий. Для роста продуцента и окисления сорбита в сорбозу необходимо постоянное поступление кислорода в культуральную жидкость. При высоких концентрациях сорбита лишь небольшая его часть затрачивается на синтез биомассы бактерий. Основное количество сорбита трансформируется в сорбозу, степень конверсии составляет 96-98%. В ходе процесса происходит снижение рН культуральной жидкости. По окончании трансформации фильтрат концентрируют в вакуум-аппаратах при 60 °С. При охлаждении сорбоза выпадает в осадок в виде кристаллов.