Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
включая производные L-метионина и L-цистеина. L-метионин расщепляется с
образованием метантиола, а-кетобутирата и аммиака. Когда фермент
"работает на синтез", его можно применять для производства новых
серусодержащих аминокислот на основе-алкантиолов и арилтиоспиртов.
Фермент может также расщеплять селенметионин. Использование селенолов в
обратных реакциях замещения, идущих с образованием гсмоцистеинов,
содержащих селен вместо серы, - это первый случай, когда, селен удалось
включить в состав аминокислот (рис. 4.7).
Эту лиазу можно применять для синтеза меченых аминокислот.
4. Дегидрогеназы аминокислот, например лейцин- и аланин-дегидрогеназы.
Эти ферменты катализируют обратимые реакции дезаминирования. Их применяют
в непрерывных процессах, синтеза аминокислот из соответствующих кето-
аналогов. В мембранном реакторе дегидрогеназы аминокислот удерживаются
ультрафильтрующей мембраной и используют в своей работе один и тот же пул
NADH, который сохраняется в реакторе, так как ковалентно связан с
полиэтиленгликолем. Регенерация его в ходе процесса осуществляется с
помощью формиатдегид-рогеназы (разд. 4.4.2).
5. Глутаминсинтаза. Этот фермент катализирует АТР-зави-симую реакцию
аминирования глутамата, которая была сопряжена со сбраживанием сахара
дрожжами. Высвобождающаяся при брожении энергия используется для синтеза
глутамина. При распаде фруктозо-1,6-дифосфата, образовавшегося прк
сбраживании глюкозы, продуцируется АТР, которая необходима для
энергоснабжения эндергонической реакции, катализируемой синтазой. При
использовании бесклеточного экстракта пекарских дрожжей и глутаминсинтазы
Gluconobacter suboxy-dans из глюкозы, глутамата и ионов аммония в
качестве субстратов с высоким выходом (92 мол. %) был получен глутамин.
Применение аминокислот
Аминокислоты находят применение во многих сферах.
1. Их используют в качестве пищевых добавок. Так, лизином, триптофаном
и треонином обогащают растительные белки" а метионин включают в блюда из
сои.
Химия и технология
155
2. При выработке пищевых продуктов аминокислоты находят применение в роли
усилителей вкуса и добавок. Благодаря выраженному мясному вкусу широко
используется L-энантиомер мононатриевой соли глутаминовой кислоты. Глицин
добавляют как подсластитель, бактериостатическое вещество и антиоксидант.
3. Аминокислоты применяются в медицине (вливания), .а некоторые их
аналоги используются для лечения психических заболеваний.
4. В химической и фармацевтической промышленности аминокислоты широко
используются как предшественники в производстве детергентов,
полиаминокислот (из них делают синтетические волокна и пленки),
полиуретана и химикатов для сельского хозяйства.
4.2.5. Антибиотики и стероиды
Антибиотики (группа веществ микробного происхождения) играют большую роль
в нашей жизни. В медицине и ветеринарии они с успехом применяются как
противомикробные и противоопухолевые препараты; с их помощью
контролируется рост растений и ведется борьба с болезнями. Все
антибиотики были выделены в ходе систематического скрининга
микроорганизмов; число их было существенно увеличено путем химической
модификации, цель которой состоит в 1) расширении спектра действия и
повышении эффективности; 2) снижении токсичности и устранении
нежелательных побочных эффектов; 3) создании аналогов, устойчивых к
разрушению микробами и обладающих поэтому большим временем полужизни; 4)
усовершенствовании способов их введения.
Со времени открытия и описания первых антибиотиков получили путевку в
жизнь целое поколение полусинтетических пеии-циллинов, цефалоспоринов,
аминогликозидов, тетрациклинов, рифамицинов, макролидов и линкозаминидов.
Эти соединения очень сложны, и метод полного химического синтеза не может
конкурировать с их производством методом ферментации. Поскольку микробы
могут разрушать антибиотики, возникла мысль модифицировать природные
антибиотики ферментами микроорганизмов (вспомним о превращениях
стероидов), но лишь немногие из таких веществ оказались экономически
приемлемыми (6-аминопенициллановая кислота, 6-диметилтет-рациклины).
Существует три основных способа получения новых антибиотиков.
1. Прямая ферментация. В этом случае используются образующие
антибиотик микроорганизмы, которые синтезируют новые биологически
активные соединения в присутствии подходя-
156
Глава 4
Таблица 4.2
н
СН3 СН3
СН2 - со-N-|-----^
\=/ 0=с---N-----^
Бензилпенициллин СООН
Н НО СН3 Н М(СН3)2
>он
conh2
он о он о
Тетрациклин
NH
Х= СН2ОН Y= CH3NH
Стрептомицин
щих предшественников или ингибиторов метаболизма. Так, Penicillium
chrysogenum не только синтезирует пенициллин, но и включает фенилуксусную
кислоту в бензилпенициллин, а другие предшественники - в аналоги
пенициллина. Этот принцип находит широкое применение, например, при
получении новых блеомицинов путем добавления аминов к культуре S.
verticillub
Химия и технология
157
и новых актиномицинов - путем добавления 4-метилпролина к среде для
