Биокатализ

Введение 3
1 Биокатализ и его основы 4
2. Промышленный биокатализ 7
3. Биокатализ в производстве лекарственных средств 12
4. Перспективы развития биокаталитических технологий 16
Заключение 21
Список литературы 22

1 Биокатализ и его основы
Ферментативный катализ - это вид химического катализа, который происходит под действием природных макромолекул как в живой клетке, так и вне ее.
Первое исследование ферментативного катализа как химического процесса было проведено К. Кирхгоф, который в 1814 году продемонстрировал ферментативное превращение крахмала в растворимые углеводы. в конце xix века Э. Фишер выдвинул гипотезу о специфичности ферментативных реакций и тесном историческом соответствии между субстратом и активным центром фермента. Основы кинетики ферментативных реакций были заложены в работах Л. Михаэлиса (1913).
В ХХ веке происходит интенсивное изучение химических основ ферментативного катализа, получение ферментов в кристаллическом состоянии, изучение структуры белковых молекул и их активных центров, изучение большого числа специфических ферментативных реакций и ферментов.
...

2. Промышленный биокатализ
Исторически биокатализ получил более широкое применение в фармацевтической промышленности, развиваясь в ответ на запросы фармацевтической промышленности об оптически активных изомерах. По данным Международного Строительного информационного общества (ICIS), рынок оптически активных молекул в 2002 году составлял 7 миллиардов долларов и в настоящее время растет на 10% ежегодно [1]. Этому способствовало решение регулирующих органов США и ЕС (Us Food and Drug Administration и European Committee for Proprietary Medicine Products), которое требует, чтобы физиологический эффект каждого энантиомера фармацевтического продукта характеризовался индивидуально.
Протеиногенные и небелковые аминокислоты. Большинство аминокислот, входящих в состав белков, вырабатываются сегодня микробной ферментацией сахаров. только две аминокислоты-l-аспарагиновая кислота и l-аланин-получают путем биотрансформации [2].
...

3. Биокатализ в производстве лекарственных средств
Биокатализ - одна из перспективных отраслей биотехнологии, широко используемая в промышленности, сельском хозяйстве, тонком органическом синтезе, медицинской диагностике и экологической практике.
На сегодня вопрос биокатализа именно в производстве лекарственных средств является актуальным, которым занимаются как отечественные, так и зарубежные ученые.
Сейчас практически все активные фармацевтические ингредиенты синтезируются химическим способом и требуют много стадий химического превращения, что является энергозатратным, многостадийным и экономически неэффективным процессом. Для сокращения стадий производства и экономических издержек используют биокатализ, который является значительно выгодным и перспективным в фармацевтической промышленности.
Одним из потенциальных подходов в биокаталитическом процессе является использование микроорганизмов, так называемый "цельно-клеточный биокатализ" (трансформация).
...

4. Перспективы развития биокаталитических технологий
Последние годы ознаменовались рядом технологических инноваций, обеспечивших развитие конкурентоспособных биокаталитических процессов.
Разработаны методы направленной эволюции и рационального конструирования ферментов, позволившие радикально улучшить их свойства.
Разработаны новые эффективные системы регенерации кофакторов, что открывает возможности для использования новых классов ферментов в промышленном биокатализе. Прежде всего, эти работы позволяют надеяться на решение важнейшей проблемы органического синтеза — гидроксилирования органических молекул с помощью монооксигеназ и кеторедуктаз.
Разработана концепция гибридных процессов, представляющая собой комбинацию хемокатализа и биокатализа, которая открывает новые возможности для биокатализа в хиральном синтезе и является новой платформой для химической промышленности.
...