6. Получение аминокислот может быть осуществлено химическим, химико-энзиматическим путем, гидролизом белоксодержащих субстратов, а также прямым микробиологическим синтезом.

• Предложите и обоснуйте выбор метода, если этой аминокислотой является лизин, глицин, метионин.

Ответ

Амин-ты шир применяют в медиц для тер-пии послеоп-ных больных, при леч забол-ий ЦНС, язв болезни желудка и двенад-ой кишки, печени (серотонин, аспарагин, валин,; в пищ промыш-ти в кач-ве усилит вкуса и аромата, антиоксидантов и пищ добавок (аланин, аспарагиновая кислота); в сельском хозяйстве - в качестве корм добавок (лизин, треонин); в химич пром - как исход вещ-ва при синтезе полимеров и производстве космет-их средств. Ежегодно в мире производится более 800000 т аминокислот стоимостью более 5 млрд долларов; при этом больше половины общего объема произ-ва приход-ся на долю L-глутамин кислоты, которую используют для получ шир известного усилит вкуса и аромата - натрия глутамата. В промыш масштабах белк аминок-ты получают: 1) гидролизом природного белоксодержащего сырья; 2) химическим синтезом; 3) микробиологическим синтезом 4) биотрансформацией предшественников аминокислот с помощью микроор-ов или выдел-ых из них ферм-ов (химико-ферментативный метод). Усл гидр-за природного белоксодержащего сырья достаточно «жесткие». Отходы пищевой и молочной промыш-ти выдер-ют при 105 ^оС 24-48 ч в вакууме в прис-ии 20%-ной соляной кислоты. При кислот гидролизе полностью разруш триптофан и достаточно значительны потери цистеина, метионина и тирозина (до 30%). Белковые гидролизаты сегод прим в животн-ве, пищ-ой и микробиолог-ой промыш-ти. При хим синтезе аминокислоты получаются в виде оптич неакт рацемических смесей D и L-форм. Эти формы абсол одинаково химич активны. Подавл-ее больш прир аминокислот относится к L-ряду. Стереоспецифичны транспорт и метаболизм амин-т, проницаемость аминокислот для клеток и другие функции. Исключением в этом отнош является только метионин, метаб-зм которого не избир-ен. Поэтому метионин получается методом химич синтеза. Химичим синтезом можно получать и глицин, кот не имеет оптически активного центра. Диастереомеры отделяют друг от друга методами дробной кристалл-ции или избир-ной экстракции и т. п. Наиб-ее перспек-ен и экон выгоден микроб-кий метод пол-ия амино-от. Что белковые амин-ы явл первичными метабол. Микр-ые клетки обычно не производят избытка перв метабол, это было бы расточ и уменьш спос-сть к выжив. Методами направ-ой мутации, генной инженерии и селекции были получены мутанты с изм-ой генетт-кой прогр-ой и регулято-ми свойс-ми. Эти штаммы оказались способны к сверхпродукции аминокислот. Наиболее распр-ены микроор-мы родов Brevibacterium, Micrococcus, Corynebacterium, Arthrobacter. Прод-ты L-лизина — Brevibacterium flavum и Corynebacterium glutamicum превращают более трети сахаров, содерж-ся в среде в лизин. Так получается более 75 г лизина на 1 л среды. В клетках микро-ов лизин служит конеч продуктом разветвленного метаболического пути биосинтеза, общего для трех аминокислот – лизина, метионина и треонина (рис. 3.3). Эф-та накопления в среде всего 1 целевой амин-ты добив-ся путем блокир-ия проц-ов, ведущих к синтезу побоч-ых амин-от. Образ лизина в клетке бакт-ии осущест-ся под строгим метаболич-им контролем Аспартаткиназа открывает метаб-ий путь. Ферм ингиб-ся по пр-ипу обр связи при совместном и согласов-ом дейс-ии побоч-ых L-треонина и L-лизина. При накопл треонина и лизина в изб концен-ии ингибируется аспартаткиназа и их синтез останав-ся, при пониж-ой концен-ии любой из 2 аминокислот процесс активизируется. Для получ лизина исп-тся мутанты 2-х типов. 1) мутанты, у которых нет гомосериндегидрогеназы, в результате чего блокируется синтез метионина и треонина. У них существенно снижена внутрик-ая конц- треонина, что снимает блокаду с аспартаткиназы. В среде, где присутствуют лимитирующие концентрации метионина и треонина, образуются избыточные количества лизина 2) Мутанты, дефектные по гену, опред-щему конформацию аспартаткиназы. Такой мутантный фермент теряет чувств-ть к высоким конц-ям аллостерического ингибитора — лизина.

Химико-энзиматический способ производства аминокислот можно проиллюстрировать на примере получения L-лизина из нефтепродукта – циклогексена.

Сначала из циклогексена получают D,L--амино--капролактама химическим методом:

А затем проводят ферментативную реакцию получения L-лизина из капролактама. В этой реакции участвуют:лактамаза дрожжей Candida laurentii и рацемаза бактерий Alcaligenes obae.