37. Расскажите об основных способах промышленного культивирования микроорганизмов – продуцентов лекарственных веществ.

Технология микробиологического синтеза обязательно включает в себя в качестве основной стадию промышленного культивирования соответству-ющего микроорганизма-продуцента (ферментация). В условиях промышлен-ного производства такое культивирование проводят по одному из следующих двух способов:

1. культивирование на твердых питательных средах или на поверхности тонкого слоя жидкой питательной среды (поверхностный способ выращивания продуцента). Метод неудобен для поддержания асептических условий, требует большого количества ручного труда. В настоящее время используется для получения некоторых ферментных препаратов и для культивирования растительных клеток в виде каллусных культур.

2. культивирование соответствующего продуцента в большом объеме жидкой фазы, содержащей все необходимые для нормального роста и развития микроорганизма питательные вещества (глубинный способ выращивания продуцента). Глубинное культивирование лежит в основе большинства современных биотехнологических процессов. Оно используется для осуществления аэробных и анаэробных процессов, может осуществляться в периодическом и непрерывном режиме по схеме идеального смешения и идеального вытеснения. Глубинное культивирование позволяет проводить процессы в условиях самой строгой асептики, при минимальных затратах ручного труда.

37. Расскажите, как ферменты могут быть использованы для разделения изомеров в рацемических смесях лекарственных веществ?

Оптические изомеры одного и того же химического вещества могут обладать различной, зачастую противоположной биологической активностью. Например, человек из пищи может усваивать только L-изомеры аминокислот. Известно много примеров, когда одни энантиомеры вещества-лекарства обладают нужной активностью, а другие неактивны, имеют противоположную активность или даже являются ядом (талидомид, кодеин). Разделение энантиомеров обычными химическими и физическими методами дорого, малоэффективно, а зачастую и не возможно.

В настоящее время на коммерческий уровень поставлено ферментативное разделение рацемических смесей аминокислот и эфиров терпенов. Такие смеси почти всегда образуются при химическом синтезе, и разделение энантиомеров имеет важное практическое значение. Известно, что для этого можно использовать традиционные физико-химические и химические методы (хроматография; механическое разделение, избирательное взаимодействие энантиомеров с другими оптически активными веществами), но гораздо более эффективными и удобными оказываются процессы, основанные на стереоспецифичности ферментов. Рассмотрим некоторые из используемых приемов.

1. Избирательное ацилирование аминов (например, анилина) L-аминокислотами под действием ферментов папаина, бромелина или фицина. Образующийся анилид L-аминокислоты нерастворим в воде и может быть легко отделен от непрореагировавшего растворимого D-изомера аминокислоты, а затем подвергнут гидролизу.

2. Асимметричный гидролиз сложных эфиров. В этом случае осуществляется стереоспецифический гидролиз производных аминокислот или терпенов, в результате которого образуется только один энантиомер. Эфиры L-аминокислот гидролизуют протеолитическими ферментами (химотрипсином); нужный продукт и не вступающие в реакцию D-эфиры, разделяют по растворимости.

3. Стереоспецифический гидролиз N-ацил -L-аминокислот под действием аминоацилазы или карбоксипепсидазы, приводящий к образованию L-аминокислот.