Биологическое действие лекарственных растений. Использование первичных метаболитов растений в медицине

Биологическое действие лекарственных растений - «МедНяня»

Лекарственные растения в процессе жизнедеятельности продуцируют химические соединения — первичные и вторичные метаболиты, которые, попадая в организм человека, определяют их физиологическое (или собственно лекарственное) действие как на отдельные органы и системы, так и на организм в целом. К первичным метаболитам (веществам первичного синтеза) относят белки, жиры, углеводы, ферменты и витамины. Группа вторичных метаболитов, которые в основном и определяют биологическую активность растений, чрезвычайно многообразна:

Алкалоиды — сложные азотистые соединения со щелочной реакцией. Известно около 1000 разнообразных алкалоидов, содержащихся в растениях в виде солей различных органических, редко — неорганических кислот. Как правило, в растениях есть не один, а несколько идентичных по химической структуре алкалоидов в небольшом количестве (от 1—2% до тысячной доли процента). Исключением является кора хинного дерева, где содержание алкалоидов достигает 10—15%. Широко известные алкалоиды, применяющиеся в медицине, содержатся в таких растениях, как мак снотворный (морфин), белладонна лекарственная (атропин), табак (никотин), чай китайский и кофе (кофеин) и др.

Гликозиды — сложные соединения, широко распространенные в растительном мире. Их молекула состоит из двух частей: гликозидной, которая представляет собой циклическую форму сахаров, связанную через атом кислорода, серы или азота с агли-коном (органическим соединением, не содержащим сахаров). Выделяют S-гликозиды, N-гликозиды, а также О-гликозиды, наиболее распространенные в природе. В медицине используют такие основные группы этих соединений:

•    фенилгликозиды, содержащие фенильный радикал в агли-коне, к которым относятся одноатомные и многоатомные фенолы;•    антрагликозиды, содержащие агликон — производное антрахинона. Выявлены в различных видах крушины, ревеня и алоэ;•    флавоновые гликозиды, агликон которых является производным флавона. Преимущественное большинство флавоновых гликозидов (рутин, катехины) обладают Р-витаминной активностью;•    стероидные или сердечные гликозиды относятся к группе О-гликозидов, агликоны которых имеют стероидную структуру и характеризуются выраженным воздействием на сердечную мышцу. Гликозиды ландыша майского, горицвета весеннего, наперстянки традиционно использовали поначалу в народной, а затем и в научной медицине;•    S-гликозиды или тиогликозиды — наименее распространенная в растительном мире группа. Эти горькие на вкус соединения выявлены в семенах горчицы черной, редьке посевной, хрене обычном, капусте. К гликозидам относят также сапонины — сложные безазотистые соединения, состоящие из моносахаридов и неуглеводных сапогенинов (агликон). Выделяют стероидные и тритерпеновые сапонины. Стероидные сапонины можно использовать в качестве исходного сырья для производства стероидных гормонов, последние содержатся главным образом в диоскорейных, бобовых и лилейных растениях. Тритерпеновые сапонины характеризуются мощным гемолитическим и бронхоли-тическим действием, эстрогенной активностью (солодка), стимулирующим действием (элеутерококк, женьшень). Пектины — полимеразные сахаристые соединения, которые набухают в воде, образуя коллоидные растворы, что и лежит в основе их применения в качестве лекарственных средств. Наибольшее количество пектинов содержится в овощах и фруктах, а также в плодах шиповника, смородины, калины, корнях живокоста лекарственного.

Дубильные вещества — безазотистые органические соединения различной химической структуры, издревле используемые человеком в производственных и лечебных целях. Значительное их количество содержится в коре дуба, корнях и корневище гравилата городского, бадана и др.

Горечи — это безазотистые соединения, очень горькие на вкус. Содержатся в золототысячнике обычном, полыни горькой, одуванчике лекарственном, цикории диком, шишках хмеля.

Флавоноиды — природные фенольные водорастворимые соединения, определяющие окраску цветов и плодов растений. В зависимости от степени окисления пиранового фрагмента флавоноиды делят на катехины, антоцианы, халконы, флава-ноны, флавоны, флавонолы. Содержатся во всех растениях, оказывают противомикробное, антигистаминное, противовоспалительное, антиоксидантное действие.

Фитонциды — бактерицидные вещества, которые синтезируются многими высшими растениями. Науке известно около 1000 растений, обладающих фитонцидными свойствами, в их числе редька, лук, чеснок, хрен и др.

К продуктам вторичного синтеза, оказывающим выраженное биологическое действие, относят также растительные гормоны, слизи, кумарины, летучие масла, крахмал, клетчатку и смолы.

В основе около 40% лекарственных препаратов, применяемых в современной научной медицине (морфин, дигиталис, хинин, ацетилсалициловая кислота и многие другие), лежат компоненты растительного происхождения. Лекарственные растения являются базисными элементами народной медицины, натуропатии, аюрведической медицины, традиционной китайской медицины, народной американской медицины и, наконец, гомеопатии.

ГОМЕОПАТИЯ (от греческого homios — подобный, pathos — болезнь) — форма лекарственной терапии, в основе которой лежит принцип лечения подобного подобным. Основоположником учения и автором термина является немецкий врач Христиан Фридрих Самюэль Ганеман (1755—1843 гг.).

Принцип лечения подобного подобным впервые был упомянут в трудах Гиппократа как один из составляющих лечебной практики. Великий грек не выделял принцип подобия как единственно правильный и ратовал за его применение в совокупности с принципом противоположности. Самобытную интерпретацию принципа подобия использовали в восточной медицине. Применение компонентов лекарственных растений в древнеиндийской медицине базировалось на основе подобия анатомического строения человека и растений: для лечения костей применяли корни, стволы — для лечения мышц, кору — для лечения кожи, ветви — для сосудов, листья — для 6 полых органов, цветы — для 5 органов чувств, плоды — для 5 плотных органов.

Принцип подобия, но в несколько ином смысле, привел выдающегося врача средневековья Теофаста фон Гогенгейма, известного больше под псевдонимом Парацельс, к открытию ацетилсалициловой кислоты. Изучая ревматизм, Парацельс установил, что развитие болезни зачастую происходит на фоне переохлаждения ног в воде. Основываясь на принципе подобия, он предположил, что ива, растущая в воде, должна иметь какие-то защитные свойства против переохлаждения и «ми-азма» ревматизма. Его гипотеза подтвердилась на практике — отвар коры ивы существенно улучшал состояние больных ревматизмом. Впоследствии из ивовой коры получили вещества с мощным противовоспалительным действием, которые по родовой принадлежности ивы — Salix — были названы салицилатами; в виде ацетилсалициловой кислоты они дошли до нашего времени, синтезируются в искусственных условиях и широко применяются во всем мире.

Гомеопатия как наука возникла в начале XIX в. Основные ее принципы сформулированы С. Ганеманом в работе «Органон врачебного искусства», опубликованной в 1810 г: • лечение подобного подобным;•    потенцирование веществ для получения гомеопатических препаратов;•    испытание препаратов на здоровых людях;•    учет индивидуальной картины болезни.

Сущность принципа подобия заключается в том, что симптомы, возникающие у больного, должны быть подобны болезненным проявлениям, вызываемым гомеопатическим лекарством у здорового человека с соответствующим конституциональным типом. Действие лекарств по принципу подобия основано на гипотезе вытеснения. Считается, что гомеопатическое средство, вводимое в организм, вызывает в нем лекарственную болезнь, которая вытесняет болезнь естественную. При этом сила лекарственного действия напрямую зависит от подобия симптомов болезни лекарственной и естественной.

В свою очередь выраженность (сила) лекарственной болезни, которая является важным условием вытеснения болезни естественной, зависит не только от подобия симптомов, но и от активности препарата, повышающейся в результате так называемого потенцирования или динамизации (второй принцип гомеопатии). Потенцирование представляет собой многократное разведение вещества, сопровождающееся энергичным и продолжительным встряхиванием пробирок, в которых производится. Если же препарат готовится из нерастворимого вещества, потенцирование происходит в процессе его растирания. Большинство препаратов в настоящее время представлены разведениями от 3D до 30D. Латинской буквой D обозначают разведения 1:10, которые именуются десятичными (1D=1:10, 3D=1:1000, 6D=1:1 000 000). Существуют также сотенные разведения, которые обозначаются как С (1С=1:100, 3С=1:1 000 000).

С. Ганеман, изучая на себе действие хинной коры, отметил развитие симптомов, характерных для малярии. Это послужило толчком к изучению клинической картины отравления другими ядовитыми веществами и легло в основу третьего принципа гомеопатии — испытания препаратов на здоровых людях. Из этого принципа впоследствии возникло понятие о гомеопатическом конституциональном типе. В испытании лекарств участвовали здоровые мужчины и женщины различного возраста, склада характера и физических характеристик. На основе этих исследований описаны конституциональные типы, проявляющие максимальную чувствительность к конкретному гомеопатическому препарату.

Принцип учета индивидуальной карты болезни заключается в том, что каждая болезнь, возникшая даже у людей идентичного конституционального типа, но при этом различающаяся по модальности симптомов, требует назначения своего лекарственного средства. Отчасти этот принцип повторяет принцип подобия.

Гомеопатический метод лечения был признан достаточно эффективным и обрел популярность в ходе эпидемии холеры в Европе в 1831 г. Отсутствие на тот момент антибактериальных препаратов делало эту болезнь практически неизлечимой и спасением являлось только бегство из очага инфекции. С. Ганеман и его сподвижники довольно успешно применяли при лечении гомеопатические препараты, что и послужило укреплению авторитета гомеопатии в мире медицины.

Среди выдающихся гомеопатов, внесших значительный вклад в развитие науки, следует отметить ученика С. Ганема-на Константина Геринга, а также Джеймса Тейлора Кента. К. Геринг сформулировал гомеопатические законы исцеления, предполагающие существование уровней болезни. Согласно этим законам явного и длительного излечения можно ожидать тогда, когда симптомы изменяются:

Излечение в гомеопатии рассматривается как выведение болезни с ее глубинных уровней на поверхностный (психический считается самым глубоким) [5].

Д.Т. Кент являлся одним из разработчиков системы ре-портизации. Он составил справочник симптомов «Репортори-ум», в который вошли тысячи симптомов с указанием степени выраженности каждого симптома в лекарственной картине отдельных препаратов. В современном мире компьютерных технологий на основе «Репорториума» Кента созданы компьютерные программы, которыми вместо громоздких книг пользуются гомеопаты классического направления.

В современной гомеопатии выделяют три основных направления, основным отличием которых является количество применяемых препаратов:

1.    Классическая (ганемановская) гомеопатия, которая проповедует уницистский подход. Его сторонники считают, что любому пациенту для лечения той или иной болезни должно быть назначено единственное лекарство, подобранное по принципу максимального подобия. Лечебная тактика в таком случае сводится к правильному выбору потенции препарата в зависимости от остроты процесса, терпеливому ожиданию эффекта и поэтапной смене препаратов в ходе лечения.

2.    Комплексная гомеопатия, или комплексизм, предполагает, что для лечения используют препараты, представляющие собой смесь нескольких растительных, минеральных, органических ингредиентов и других гомеопатических средств. Гомеопатические комплексные препараты применяют при конкретной широко распространенной патологии. Препараты в большинстве своем имеют названия, сходные с болезнями, либо несут смысловое значение своего действия. Однако, несмотря на простоту выбора комплексных препаратов, есть ряд комплексов, назначение которых требует профессионального подхода.

Одним из молодых направлений комплексной гомеопатии, которое зародилось в середине XX в., является гомотоксиколо-гия. Ее основная идея заключается в реактивации клеточного метаболизма с целью излечения от болезни, а также в очищении организма от токсических веществ экзогенного и эндогенного происхождения. С этой целью используются многочисленные классические гомеопатические средства и нозоды, полученные из тканей свиньи (наиболее близкого генетического родственника человека), объединенные в комплексы.

3.   Плюралистическая гомеопатия исповедует использование конституциональных средств наряду с применением симптоматических и дренажных средств в виде сложных капель или комплексных препаратов. Таким образом, плюрализм представляет собой синтез классической и комплексной гомеопатии.

mednurse.ru

Биотехнология для медицины (продолжение-1) - vechnayamolodost.ru

Использования природного многообразия в терапевтических целях не ограничивается только грибами и актиномицетами, продуцирующими антибиотики. В частности, растения отличаются поразительным многообразием синтетических процессов, конечные продукты которых представлены соединениями самого разного химического строения. В современной медицине применяют жирные кислоты, масла, полисахариды растительного происхождения, а также удивительно разнообразные вторичные метаболиты. Вторичный метаболизм, в отличие от  общего для всех организмов первичного обмена, характеризуется таксономическим своеобразием. Вторичный метаболизм растений - это особенность дифференцированных растительных клеток и тканей, он присущ только специализированным органам, приурочен к определённым фазам жизненного цикла. К основным классам вторичных метаболитов относятся алкалоиды, изопреноиды и фенольные соединения. В растениях также синтезируются цианогенные гликозиды, поликетиды, витамины. Из 30 известных витаминов около 20 поступает в организм человека с растительной пищей. Некоторые из перечисленных классов соединений, а также растения, из которых они выделяются, представлены в таблице

Алкалоиды. К настоящему времени известно около10 тысяч алкалоидов, и они обладают высокой фармакологической активностью. Содержание алкалоидов в растительном сырье обычно не превышает нескольких процентов, но в коре хинном дерева их количество достигает 15-20%. Алкалоиды могут концентрироваться в различных органах и тканях. При этом часто они накапливаются не в тех тканях, где синтезируются. Например, никотин синтезируется в корнях табака, а запасается в листьях. Среди наиболее известных алкалоидов можно назвать морфин, кодеин, папаверин, которые были выделены из коробочек мака снотворного (Papaver somniferum). Алкалоиды красавки белладонны (Atropa belladonna), которую иначе называют «сонной одурью», входят в состав многих медицинских препаратов, таких как, бесалол, беллалгин, беллатаминал, солутан. Широкое распространение в современной онкологии получили алкалоиды из барвинка (Catharanthus roseus) – винбластин и винкристин, а резерпин и аймалин из корней раувольфии (Rauvolfia serpentina) используются в качестве психотропных средств и для понижения давления.

Изопреноиды. По числу выделенных соединений изопреноиды превосходят все другие классы вторичных метаболитов (их более 23 тысяч), но по фармакологической активности они уступают алкалоидам. В данную группу объединены разные по строению соединения. Некоторые из них невозможно заменить синтетическими препаратами, например, таксолы, выделенные из коры тиссового дерева. Они являются чрезвычайно активными цитостатиками, действуя на раковые клетки в очень малых дозах. На них в настоящее время в онкологии возлагают большие надежды.

Наиболее важную группу изопреноидов составляют сердечные гликозиды, или карденолиды. Например, из двух видов наперстянки пурпуровой (Digitalis purpurea) и наперстянки шерстистой (D. lanata) выделено около 50 карденолидов, в том числе дигитоксин. Широко вошёл в медицинскую практику природный гликозид к-строфантозид, являющийся незаменимым средством для оказания скорой помощи: он действует на сердце через 1-3 мин. после внутривенного введения. Этот препарат выделяют из семян лианы Strophanthus kombe, произрастающей в тропических лесах Африки, где местное население использовало сок этого растения в качестве яда для стрел. Сердечные гликозиды из ландыша майского (Cjnvallaria majalis) по активности превосходят другие сердечные гликозиды (например, дигитоксин).

Другие важные для медицины группы изопреноидов представляют собой тритерпеновые гликозиды, или сапонины. Большинство представителей этой группы имеют высокую биологическую активность, которая обусловливает их лечебное действие и применение таких известных биостимуляторов, как женьшень, аралия, солодка.

Стероидные гликозиды отличаются по биологической активности от тритерпеновых. Для современной медицины это исходное сырьё для синтеза многих гормонов и противозачаточных средств. Начиная с 40-х годов прошлого столетия для получения стероидного сырья, в основном, используют гликозид диосгенин из корневищ различных видов лиан из рода Dioscorea. В настоящее время из него получают более 50% всех стероидных лекарственных средств. Исследования последних лет выявили у соединений этой группы и другие важные для медицины свойства.

Фенольные соединения. Самая многочисленная и широко распространённая в растениях группа фенольных соединений - флавоноиды. Они накапливаются в корнях солодки (Glycyrrhiza glabra), траве пустырника (Leonurus cordiaca), цветках бессмертника (Helichryzum arenarium). Флавоноиды отличаются широким спектром фармакологического действия. Они обладают желчегонным, бактерицидным, спазмолитическим, кардиотоническим действием, уменьшают ломкость и проницаемость сосудов (например, рутин), способны связывать и выводить из организма радионуклиды, у них также выявлен противораковый эффект. 

Поражающие воображение биосинтетические возможности растений ещё далеко не раскрыты. Из 250 тыс. обитающих на Земле видов обследовано не более 15%, и лишь для некоторых лекарственных растений получены культуры клеток. Так, культуры клеток женьшеня и диоскореи являются основой биотехнологического процесса получения тритерпеновых и стероидных гликозидов. На внедрение этих новых технологий возлагают большие надежды, так как многие редкие или вообще не произрастающие в наших климатических условиях растения можно использовать в виде каллусных или суспензионных культур. К сожалению, техногенный характер цивилизации на нашей планете наносит непоправимый ущерб дикорастущей флоре. Изменяется не только биосфера Земли - среда обитания человека, но и уничтожаются огромные неисследованные кладовые здоровья и долголетия.

www.vechnayamolodost.ru

Вторичные метаболиты - Справочник химика 21

    Вторичная дифференцировка каллусной клетки может завершиться образованием в каллусной ткани отдельных дифференцированных клеток. Они имеют определенное строение и выполняют специфические функции. Примером служит образование эпибла-стов — клеток, в которых запасаются вторичные метаболиты. Это наиболее простой тип дифференцировки каллусной клетки. Более сложная гистологическая дифференцировка завершается образованием в каллусе различных тканей млечников, волокон, трихом, элементов ксилемы (трахеи и трахеиды) и флоэмы (ситовидные трубки и клетки-спутницы). К самым сложным видам вторичной дифференцировки относятся органогенез — образование органов и соматический эмбриогенез — образование из соматических клеток эмбриоидов, биполярных зародышеподобных структур. Все эти типы дифференцировки возможны только благодаря тотипотентности любая растительная клетка содержит полный набор генов, характерный для того организма, из которого она была вьщелена. Потенциальные возможности всех клеток этого растения одинаковы каждая из них в определенных условиях может дать начало целому организму. Однако выяснено, что реально детерминируется только одна из 400—1000 клеток, что, вероятно, связано с физиологическим состоянием клетки, с ее компетентностью. Так, у эксплантов стеблевого происхождения компетентны к действию экзогенных фитогормонов и, следовательно, способны к морфогенезу только клетки эпидермальных и субэпидер-мальных тканей (Тран Тан Ван, 1981). Однако компетентность клеток может приобретаться ими в процессе культивирования [c.173]

    Одним из важнейших источников органических соединений в природе является глюкоза, которая образуется в растениях и ауто-трофных микроорганизмах путем восстановления СОг. Из глюкозы в результате различных ферментативных превращений образуется несколько типов универсальных биосинтетических единиц, из которых в процессе ряда последовательных катализируемых ферментами реакций формируются углеродные скелеты большинства природных соединений. Эти взаимосвязанные последовательности метаболических превращений составляют основу биосинтетической классификации, согласно которой все природные соединения несколько произвольно подразделяются на две основные группы-" первичные и вторичные метаболиты. [c.342]

    Ванадий был найден в бром- и йод-пероксидазах морских водорослей, где они, очевидно, ответственны за реакции галогенирования вторичных метаболитов океана. [c.364]

    Совместное выращивание растительных клеток и цианобактерий имеет еще одну важную особенность. На дефицитной среде оно может приводить к увеличению синтеза вторичных метаболитов по сравнению с их накоплением в монокультуре на полной среде. [c.192]

    Три рассматриваемые циклические системы широко распространены в растительном мире — они содержатся во многих сотнях (если не тысячах) самых разнообразных вторичных метаболитов растений. Среди пигментов, обусловливающих окраску цветков, далеко не последнее место принадлежит антоцианам и флавонам. Кроме того, многие содержащиеся в растениях флавоны, а также производные кумарина обладают выраженным токсическим действием и другими видами физиологической активности на животных. Интересно отметить, что эти соединения совершенно не принимают участия в метаболизме животных. [c.185]

    Ароматическое кольцо пиррола содержат и многие вторичные метаболиты в их числе следует упомянуть некоторые нашедшие практическое применение антибиотики. Тем не менее в синтетических химиотерапевтических препаратах пиррол встречается сравнительно редко. [c.218]

    Внутриклеточная локализация синтеза и накопления вторичных метаболитов (по Р.Г.Бутенко, 1999) [c.181]

    При сравнении разных типов ферментеров было показано, что синтез вторичных метаболитов в суспензионной культуре был наибольшим при подаче воздуха снизу. При выращивании клеток в малых объемах (в колбах) нормальная аэрация достигается при постоянном перемешивании суспензии. [c.164]

    Синтез вторичных метаболитов [c.178]

    Существует еще одна современная технология получения вторичных метаболитов с помощью иммобилизованных клеток культуры, т. е. помещение их в определенный носитель или адсорбция в нем. Носитель с клетками помещают в питательную среду. Клетки остаются живыми. Они прекращают рост, но продолжают синтез метаболитов, выделяя их в среду. [c.183]

    Биосинтез антибиотиков, как и любых других вторичных метаболитов, возрастает в фазе замедленного роста клеточной популяции (конец трофофазы) и достигает максимума в стационарной фазе (идиофазе). Считают, что в конце трофофазы изменяется энзиматический статус клеток, появляются индукторы вторичного метаболизма, освобождающие гены вторичного метаболизма из-под влияния катаболитной репрессии. Поэтому любые механизмы, тормозящие клеточную пролиферацию и активный рост, стрессовые ситуации, активируют процесс образования антибиотиков. [c.67]

    К первичным метаболитам относятся также биополимеры — обычные полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Небольшая часть первичных метаболитов выполняет роль предшественников для всех других природных веществ. К вторичным метаболитам относится подавляющее большинство природных соединений (см. табл. 28.1.1), которые часто имеют очень сложное строение. [c.343]

    Вероятно, лишь малая часть природных соединений не выполняет никаких биологических функций или является просто эволюционным атавизмом подавляющее их большинство, по-видимому, биологически важно в метаболическом, экологическом или каком-либо другом отношении. Истинная природа биологической роли вторичных метаболитов выяснится только после тщательного изучения биохимических процессов, определяющих индивидуальность видов и особей. [c.344]

    Столь необходимое сотрудничество химиков, энзимологов, генетиков, физиологов, таксономистов и представителей других специальностей остается до сих пор несбыточной мечтой, особенно при исследовании вторичных метаболитов. Отчасти это обусловлено отсутствием данных о метаболической значимости большинства вторичных метаболитов. [c.346]

    Проведенные микробиологические исследования позволили сделать однозначный вывод о том, что внесение БАД практически всегда интенсифицировало процесс биоферментации - численность популяции микроорганизмов значительно возрастала (рис.1). Анализ приведенных экспериментальных данных показывает, что 60-часовая выдержка органической массы приводит к прекращению экспоненциального роста численности микроорганизмов, и на фоне наиболее полной биотрансформации питательных компонентов субстрата осуществляется синтез вторичных метаболитов [5]. [c.243]

    Один из интереснейших примеров, и.гьтюстрирующих некоторые аспекты химических взаимоотношений между растениями и животными можно найти в работах группы Мейнвальда [21]. Алкалоиды (как и терпеноиды) относятся к числу так назьшаемых вторичных метаболитов, т.е. веществ, не принимающих участия в основных циклах метаболизма. Эти азотсодержащие соединения в значительных количествах продуцируются различными растениями. Многие из этих соединений обладают ярко выраженной активностью по отношению животным (общеизвестна активность, например, морфина или стрихнина), но роль большинства алкалоидов в обеспечении жизнедеятельности организма-продуцента пока совершенно неизвестна. Сравнительно недавно было установлено, что во многих случаях они выполняют функции зашиты растения от поедания насекомыми (антифиданты). Однако эта защита, как правило, оказывается не универсальной, поскольку в [c.28]

    По отношению к процессу роста 1шзкомолекулярные продукты метаболизма живых клеток делятся на первичные и вторичные метаболиты (рис. 3.1). Первичные метаболиты необходимы для роста клеток. К ним относятся структурные единицы биополимеров — аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, а также витамины, коферменты, органические кислоты и другие соединения. Вторичные метаболиты (антибиотики, пигменты, токсины) — низкомолекулярные соединения, не требующиеся для выживания клеток и образующиеся по завершении фазы их роста. [c.33]

    Хинолин И его производные не участвуют непосредственно в основном обмене веществ, и в качестве вторичных метаболитов рас- рний (алкалоидов) они встречаются сравнительно редко. Хинин является наиболее известным их представителем. [c.97]

    Принципы получения вторичных метаболитов основаны на особенностях их образования клетками микроорганизмов. Биосинтез вторичных метаболитов фазоспецифичен и происходит по завершении стадии роста, в и 1 иофазе, благодаря чему их еще называют идиолитами (см. с. 32). Среди вторичных метаболитов ведущее место по объему производства занимают антибиотики. [c.61]

    Помимо фундаментальных исследований метод культуры изолированных тканей широко используется в сельском хозяйстве и промышленном производстве (рис. 6.5). Примером может служить массовое клональное микроразмножение плодовоовощных и декоративных растений, а также их оздоровление от вирусных и других инфекций. С помощью культуры in vitro можно расширить возможности селекционной работы получать клоны клеток, а затем и растения с запрограммированными свойствами. Благодаря способности клеток синтезировать в культуре вторичные метаболиты возникла отрасль промышленности, осуществляющая биологический синтез веществ, необходимых человеку. [c.178]

    Ни одно из простых производных изохинолина не нашло сколько-нибудь широкого применения в органической химии. Изохинолины не участвуют в процессах метаболизма, а также не входят в состав синтетических лекарственных препаратов. Исключение составляет лишь папаверин — алкалоид опийного мака, нашедший применение как один из наиболее мощных сосудорасширяющих препаратов. Папаверин является дегидрированным представителем очень большой группы вторичных метаболитов растений, обычно называемых изохинолиновыми алкалоидами. Почти все изохино-линовые алкалоиды — это производные 1,2,3,4-тетрагидроизохино-лина. Они представляют большую ценность для медицины достаточно сказать, что к этой же группе алкалоидов относятся морфин и эметин. [c.98]

    Ароматическая система фурана не встречается в продуктах метаболизма животных, но она широко распространена во вторичных метаболитах растений, особенно терпеноидах. В качестве примера таких производных фурана можно упомянуть периллен. Интересно, что запах жареного кофе связан с присутствием в нем фурфу-рилмеркаптана, который не содержится в свежих кофейных зернах. [c.266]

    Многие индольные производные, синтезируемые растениями в качестве вторичных метаболитов, обладают значительной потенциальной физиологической активностью. К их числу относятся такие галлюциногенные препараты, как диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД), а также менее известный псилоцибин, выделенный из гриба, произрастающего в Центральной Америке. [c.285]

    Таким образом, использование суспензионных культур для синтеза вторичных метаболитов в промышленных масштабах имеет большие перспективы, и не только с точки зрения экономической выгоды получения более дешевой продукции в запланированных количествах. Важно, что использование культуры клеток спасет от уничтожения тысячи дикорастуших растений, ставших уже редкими, которые синтезируют необходимые человеку вещества. Увеличение выхода продукта может бьггь достигнуто благодаря дальнейшей исследовательской работе по селекции специализированных популяций клеток и оптимизации условий культивирования. Большой интерес представляет также дальнейшее развитие методов биотрансформации метаболитов и иммобилизации культивируемых клеток. [c.184]

    Высокое содержание нитратов, ионов аммония, калия, фосфата способствует быстрому росту клеток. Истощение среды значительно снижает рост и процессы вторичного метаболизма. Однако изначально низкое содержание фосфатов в питательной среде способно стимулировать синтез вторичных метаболитов. Установлено, что культивирование каллусов солодки голой на среде с половинной концентрацией азота и фосфора в темноте увеличивает содержание фенольных соединений в 1,6 раза по сравнению с каллусами, растущими на полной среде. В среду могут бьггь добавлены эндоспермы незрелых зародышей (кокосовый орех, конский каштан и др.), пасока некоторых деревьев, различные экстракты (солодовый, дрожжевой, томатный сок). Введение их в среду дает интересные результаты, но такие эксперименты трудно воспроизводимы, так как действующий компонент, как правило, точно неизвестен. Например, добавление в прггательную среду отдельных фракций кокосового молока не давало никаких результатов, в то время как нефракционированный эндосперм вызывал деление клеток. [c.162]

    Клеточные суспензии играют значительную роль в биотехнологии. Они могут бьггь использованы для получения изолированных протопластов, которые применяют для клеточной селекции, при введении чужеродных ДНК и других процессах. Клеточные суспензии культивируют в больших количествах для получения вторичных метаболитов, выявления новых веществ, для выращивания клеточной биомассы. Однако увеличение клеточной биомассы в результате деления клеток и синтез вторичных метаболитов разобщены во времени. Поэтому необходимо хорошо знать физиологию, свойства клеток в суспензионных культурах, чтобы получить максимальный выход продукта. Состояние клеточных суспензий характеризуется плотностью клеточной популяции. За 14—16 дней (средняя длительность пассажа) плотность обычно повышается от 5- Ю до 5-10 кл/мл. Качество суспензии определяется степенью агреги-рованности. Агрегаты должны содержать не более 10 — 12 клеток. [c.167]

    Триптофан- это а-аминокислота, в молекуле которой содержится индольная группа. Триптофан относится к незаменимым аминокислотам, не образующимся в организме человека, и входит в состав пептидов и белков. Кроме того, он является предшественником в биогенезе индола и алкалоидов цинхоны, а также множества вторичных метаболитов. [c.554]

    Одной из наиболее богатых загадками для химика-органика областей исследования традиционно была химия так называемых вторичных метаболитов , таких как фенолы, хиноны, терпены, алкалоиды и различные пигменты, которые продуцируются организмами, в частности растениями и микроорганизмами, но четкие биологические функции которых не идентифицированы. Изучение химии терпенов, например, послужило толчком для раннего развития синтетических методов схема (1), синтез Леркиным ( )-а-тер-пинеола, 1904 г. и открытия одной из наиболее часто встречающихся молекулярных перегруппировок в органической химии схема (2), перегруппировка Вагнера-Меервейна . [c.14]

    Вторичными метаболитами являются а) продукты специализированных путей биосинтеза б) соединения, образующиеся из первичных метаболитов в) вещества, имеющие ограниченную сферу распространения, главным образом в растениях и микроорганизмах (часто характерны для отдельного рода, вида или штамма), например, алкалоиды, терпены, фенолы, олигосахариды, флава-ноиды, антибиотики. [c.343]

    Термин вторичные метаболиты едва ли справедлив по отношению ко многим из этих соединений, строение которых чрезвычайно разнообразно и зачастую весьма сложно. В то же время традиционная, чисто химическая классификация очень неудобна для описания биогенеза подобных молекул. В настоящее время биохимическая функция большинства вторичных метаболитов неизвестна, но это, вероятно, временное явление, поэтому нецелесообразно возводить наше незнание в ранг постоянного классифика  [c.343]

    Самой, может быть, важной характеристикой многих вторич-ных метаболитов является их сравнительно ограниченная область распространения. Не являясь, по определению, общими метаболитами, эти соединения отражают индивидуальность организма-про-дуцента. Продуцирование вторичных метаболитов в некоторых случаях является прямой причиной, а не косвенным следствием тех отличий, которые обеспечивают выживаемость отдельных видов в ходе естественного отбора. [c.344]

    Повсеместно распространенный углевод глюкоза, как уже отмечалось, может являться косвенным источником всех первичных и, следовательно, всех вторичных метаболитов. Глюкоза служит и прямым предшественником различных веществ, например многочисленных глюкозидов, а после некоторых модификаций и необычных гликозидов, которые часто встречаются в антибиотиках, продуцируемых стрептомицетами, например в эритромицине (40) [48[ (см. схему 15 поликетиды на основе пропионата). Установлено, что глюкоза выполняет функции прямого предшественника метаболита Aspergillus spp., койевой кислоты (30), образующейся, очевидно, без разрыва углерод-углеродных связей глюкозы. Глюкоза может также непосредственно использоваться в биосинтезе некоторых олигосахаридов, например антибиотиков стрептомицина (31) [48] и неомицина [35] в этих случаях для ее превращения в остаток стрептозы с разветвленной цепью необходима перегруппировка первоначального углеродного скелета. [c.358]

chem21.info

Вторичный метаболизм - Справочник химика 21

    Во вторичном метаболизме растений видное место занимают вещества, образовавшиеся путем конденсации друг с другом двух фрагментов С +Сз. Они получили название лигнанов. В природе реализуются несколько способов сочетания молекул фенилпро- [c.322]

    Кобаламин принимает участие в большом числе реакций основного и вторичного метаболизма, особенно в тех, которые сопровождаются перегруппировками углеродного скелета или перемещениями функциональных групп. [c.449]

    Обычно термин терпены применяется для обозначения соединений, содержащих целое число изо-С5-фраг-ментов независимо от того, содержатся ли в их молекулах другие элементы, чаще всего кислород. Терпеноиды — это соединения с различным числом углеродных атомов, но структурными их предшественниками являются правильные терпены, т.е. они образованы реакциями вторичного метаболизма терпенов. Иногда терпенами называют только углеводороды соответствующего состава и структуры, а терпеноида-ми — любые их производные и метаболиты. Но эти два понятия, как и сами классы соединений, так тесно взаимосвязаны между собой, что принципиального различия в терминологии можно и не делать. В общем, это терпены и терпеноиды. [c.137]

    Биотехнологические процессы в связи с особенностями метаболизма клеток Процессы в биохимической технологии в большинстве своем базируются на использовании продуктов вторичного метаболизма Даже в тех случаях, когда преследуют цель промышленного производства биомасс i клеток или тканей, оптимизация условий ее выращивания также основывается на знаниях особенностей метаболизма тест-культур Эффективность накопления такой биомассы по-прежнему оценивается экономическим коэффициентом (ЭК), то есть отношением веса сухой массы клеток (ткани)-У к весу потребленного углевода (Сп) Величину экономического коэффициента выражают в процентах, и она, как правило, обратно пропорциональна концентрации сахара ЭК%=У/Сп 100 [c.269]

    Биосинтез антибиотиков, как и любых других вторичных метаболитов, возрастает в фазе замедленного роста клеточной популяции (конец трофофазы) и достигает максимума в стационарной фазе (идиофазе). Считают, что в конце трофофазы изменяется энзиматический статус клеток, появляются индукторы вторичного метаболизма, освобождающие гены вторичного метаболизма из-под влияния катаболитной репрессии. Поэтому любые механизмы, тормозящие клеточную пролиферацию и активный рост, стрессовые ситуации, активируют процесс образования антибиотиков. [c.67]

    Следует чаще публиковать обзоры, посвященные практическому использованию быстро растущей информации о продуктах вторичного метаболизма. Поддается ли, например, контролю количество и многообразие продуцируемых вторичных метаболитов или каковы пределы эффективного полусинтетического получения новых веществ путем микробных трансформаций, уже давно успешно применяющихся, например, для модификации стероидов  [c.391]

    Состояние первичного метаболизма, способствующее синтезу тетрациклинов как продуктов вторичного метаболизма, характеризуется рядом факторов, возникающих в первичном метаболизме. [c.235]

    В качестве промежуточных веществ основного метаболизма образуются простые органические молекулы, такие как моносахариды, производные органических кислот и т.п. Некоторая часть их не окисляется до СО2 и Н2О, а служит исходным субстратом для вторичного метаболизма. В холе этого процесса такие простые молекулы, как, например, уксусная кислота, используются для конструирования — биосинтеза —- разнообразных веществ, необходимых для жизнедеятельности конкретного вида организмов. Биосинтез каждого природного соединения состоит из ряда стадий, каждая из которых катализируется специфическим белковым катализатором — ферментом. В результате из небольшого числа простых предшественников образуется огромное разнообразие органических соединений, называемых вторичными метаболитами. Изучением их структур и путей образования и занимается химия природных соединений. Поэтому ее можно назвать наукой о вторичном метаболизме, [c.10]

    Однако классификация продуктов вторичного метаболизма сложилась исторически и, несмотря на элементы непоследовательности, удобна в практической работе. Задача данной книги ввести начинающего исследователя в мир химических формул природных соединений таким образом, чтобы этот мир не выглядел сложным набором не связанных между собой структур, а предстал в виде системы, где каждое известное или вновь открываемое вещество находит свое логическое место. [c.13]

    В ХИМИИ природных соединений чрезвычайно важную роль играют биосинтетические процессы, ведущие к образованию изопренового скелета, так как последний служит структурным фрагментом, с участием которого в ходе реакций вторичного метаболизма строятся молекулы большого числа природных веществ, получивших название изопреноидов. О них более подробно речь будет идти в дальнейшем, а здесь уместно рассмотреть биосинтетический путь, по которому строятся природой простейшие олигомеры изопрена. [c.16]

    Исходным субстратом для их биосинтеза выступает уксусная кислота, которая всегда присутствует в живых организмах как продукт основного метаболизма. Чтобы вступить в биосинтетические реакции, ацетат активируется, реагируя под действием ферментов с важным участником основного и вторичного метаболизма коэнзимом А 1.2. [c.16]

    Одна из наиболее разветвленных ветвей вторичного метаболизма представлена изопреноидами. Происхождение названия и первые этапы биосинтеза этого класса веществ уже обсуждались (см. разд. 1.2.2). Упомянутые в нем простейщие углеводороды и спирты под действием ферментных систем живой природы могут подвергаться реакциям циклизации, окисления, восстановления, перегруппировки и многим другим, образуя чрезвычайно богатые числом членов группы веществ, играющих важную роль в жизнедеятельности производящих их организмов. Биосинтетические пути, ведущие к изопреноидам, функционируют, кроме растений, у грибов, водорослей, беспозвоночных и позвоночных животных, т.е. практически на всех уровнях организации живой материи. По мере подъема по эволюционной лестнице удельная роль изопреноидного метаболизма, в общем, уменьшается. Тем не менее, даже у млекопитающих такие изопреноиды, как холестерин, стероиды, долихолы, убихиноны составляют важный компонент их биохимического устройства. [c.77]

    Существует немалое число вторичных метаболитов, которые трудно отнести к какому-либо из рассмотренных выше классов природных веществ. Некоторые из них примечательны уникальностью химического строения, высокой физиологической активностью или широким распространением в природе. Без их упоминания представление о природных соединениях было бы неполным. Поэтому целесообразно завершить обзор структурной химии вторичного метаболизма описанием еще нескольких типов природных вешеств, не нашедших себе места в предыдущих главах и разделах. [c.612]

    Таким образом, завершен обзор структуры природных соединений — химических веществ, синтезируемых живыми организмами в ходе вторичного метаболизма. По необходимости этот обзор был кратким и в нем не нашли достаточного отражения многие аспекты знаний, прямо или косвенно соприкасающиеся с затронутой темой. Часто интересные и важные следствия или приложения химии природных соединений лишь упоминались и не получили более-менее полного освещения. [c.630]

    Другой способ получения антибиотиков состоит в использовании для их биосинтеза блокированных мутантов, у которых отсутствует (блокировано) определенное звено в цепи реакций, веду-ищх к синтезу антибиотика. Блокированные мутанты не способны образовывать нужный антибиотик. Используя низкую субстратную специфичность ферментов вторичного метаболизма и вводя аналоги предшественников антибиотика, последние переводят в аналоги самого антибиотика в ходе процесса, известного как мутационный биосрштез, или мутасинтез  [c.65]

    До сих пор речь щла у нас главным бразом о центральных метаболических путях, т.е. о путях превращения основных пищевых веществ клетки-углеводов, жиров и белков. На этих центральных путях потоки -мeтaJбoлитoв довольно внущи-тельны. Например, в организме взрослого человека ежесуточно окисляется до СО2 и воды несколько сотен граммов глюкозы. Есть, однако, и другие метаболические пути со значительно меньшим потоком метаболитов ежесуточный синтез или распад измеряется здесь миллиграммами. Эти пути составляют так называемый вторичный метаболизм, роль которого состоит в образовании различных специализированных веществ, требующихся клеткам в малых количествах. К вторичным метаболическим путям принадлежит, например, биосинтез коферментов и гормонов, потому что эти соединения вырабатываются и используются только в следовых количествах. Сотни различных высокоспециализированных биомолекул, в том числе нуклеотиды, пигменты, токсины, антибиотики и алкалоиды, продуцируются у разных форм жизни на вторичных метаболических путях. Все эти продукты, разумеется, очень важны для тех организмов, которые их вырабатывают, и все они выполняют какие-то определенные биологические функции. Однако специализированные вторичные метаболические пути, ведупще к их синтезу, не во всех случаях хорошо изучены. В этой книге мы лишены возможности рассматривать эти вторичные метаболические пути, порой весьма сложные мы здесь займемся главным образом центральными, или первичными, путями метаболизма. [c.391]

    Существуют понятия о реакциях первичного и вторичного обмена, или о первичном и вторичном метаболизме. [c.452]

    В последнее время, с целью увеличения количества активных веществ в том или ином природном источнике, в растениях чаще всего, используется метод серендиттности, суть которого сводится к тому, что растение, подвергшееся определенным экстремальным внешним воздействиям (засуха, обводнение, облучение и т.д.) интенсифицирует синтез соединений, защищающих его от этих внешних воздействий. Этот последний прием, кроме того, позволяет пролить свет на роль некоторых природных соединений, продуктов вторичного метаболизма главным образом, в жизнедеятельности исследуемого организма. [c.14]

    Высокое содержание нитратов, ионов аммония, калия, фосфата способствует быстрому росту клеток. Истощение среды значительно снижает рост и процессы вторичного метаболизма. Однако изначально низкое содержание фосфатов в питательной среде способно стимулировать синтез вторичных метаболитов. Установлено, что культивирование каллусов солодки голой на среде с половинной концентрацией азота и фосфора в темноте увеличивает содержание фенольных соединений в 1,6 раза по сравнению с каллусами, растущими на полной среде. В среду могут бьггь добавлены эндоспермы незрелых зародышей (кокосовый орех, конский каштан и др.), пасока некоторых деревьев, различные экстракты (солодовый, дрожжевой, томатный сок). Введение их в среду дает интересные результаты, но такие эксперименты трудно воспроизводимы, так как действующий компонент, как правило, точно неизвестен. Например, добавление в прггательную среду отдельных фракций кокосового молока не давало никаких результатов, в то время как нефракционированный эндосперм вызывал деление клеток. [c.162]

    В общем случае относительная важность поликетидов для различных типов организмов отчасти отражает относительную важность соответствующих видов ацил-КоА в их общем метаболизме. Например, распространенность различных ароматических полнке-тидов в высших растениях является следствием важности биосинтеза ароматических кислот как звена, соединяющего процессы фотосинтеза н лигнификации наличие в грибах ацетатных поликетидов отражает важность ацетил-КоА как регулятора их метаболической реакции на изменения окружающей среды преобладание пропнонатных поликетидов в актиномицетах, вероятно, связано с аналогичными специфическими процессами в их еще мало изученном промежуточном метаболизме. Синтез поликетидов часто Отражает степень использования организмом вторичного метаболизма как одного из механизмов регуляции его отношений со средой. В то же время под влиянием естественного отбора эти вторич- [c.411]

    Поразительно, какое большое число чисто гипотетических путей биосинтеза алкалоидов впоследствии, при экспериментальной проверке оказались правильными. Так же поразительно, что все многообразие продуктов вторичного метаболизма (частью которого является биосинтез алкалоидов) достигается с помощью просгых, почти шаблонных реакций, чего нельзя сказать о реакциях образования продуктов первичного метаболизма. Поэтому реакции вторичного метаболизма легко могут быть интерпретированы с помощью обычных представлений органической химии. Именно это обстоятельство способствовало тому, что большинство гипотез о биосинтезе алкалоидов подтвердилось. Оно лпутей биогенеза алкалоидов при их химическом синтезе. [c.542]

    Включение метки из [1- С] ацетата в чередующиеся атомы С-2, С-2, С-4 и С-6 кониина указывает на его происхождение иа Сз-поликетида или его эквивалента [57]. В таком случае вероятным промежуточным соединением является 5-оксооктановая кислота (60) действительно, эксперименты с мечеными соединениями показали, что кислота (60) и соответствующий альдегид (61) участвуют в биосинтезе кониина [58]. В ходе этих исследований неожиданно выяснилось, что предшественником кониина является также октановая кислота (59). Отсюда следует, что кониин образуется путем окисления жирной Са-кислоты (октановой), а ие путем восстановления Св-поликетида. Если эти выводы верны, то кониин представляет собой уникальное явление в сфере вторичного метаболизма, поскольку до сих пор не известно ни одного другого метаболита (за исключением полнацетиленов), который синтезировался бы по ацетатному пути из жирной кислоты. [c.554]

    В течение последних десятилетий широкое распространение получил метод культивирования растительных клеток. Культивируемые клетки особый интерес представляют как источники экологически чистых продуктов вторичного метаболизма растений, применяемых в медицине, пищевой промышленности, парфюмерии. Некоторые продукты синтеза растительньгх клеток представлены в табл. 1.1. [c.16]

    Традиционно химию природных соединений связывают с медицинским применением биологически активных веществ. И действительно, велика роль этой науки в создании сегодняшнего лекарственного арсенала. Также весом вклад ее в построение теоретического фундамента знаний о физиологически активных веществах и принципах их действия. Об этом и вообще о значении химии природных соединений для понимания проблем возникновения и функционирования жизни на Земле говорилось в самом начале, во введении. В заключение хотелось бы еще раз обратить внимание на тот факт, что изучение природных соединений заложило фундамент относительно новой отрасли науки — химической экологии. Во многих разделах данной книги можно найти примеры того, как живые организмы на всех уровнях эволюции вступают в такие взаимоотношения между собой, которые опосредуются прямым воздействием производимых ими вторичных метаболитов. Собственно говоря, становится все очевиднее, что основной смысл вторичного метаболизма заключается именно в том, чтобы создать невидимую глазу химическую среду обитания для живых существ планеты. Сегодня уже ясно, что без знания структуры и функций природных веществ невозможно разработать основы популяционной биологии, создать экологически щадящие системы сохранения урожая и вообще природопользования. Чтобы пояснить это, можно еще раз акцентировать внимание, например, на природных инсектицидах и фунгицидах избирательного действия, которые, во-первых, токсичны только для ограниченного круга вредителей и патогенов, и, во-вторых, быстро утилизируются прир0дньп 1и экосистемами. Применение таких средств вносит минимальные нарушения в экологическое равновесие и дает шанс на ослабление конфликта человека с природой в области сельскохозяйственного производства, лесопользования и т.п. [c.630]

    Из всех возможных ароматических тетрациклических систем наибольшее распространение среди продуктов вторичного метаболизма имеют производные тетрацена (нафтацена), т.е. вещества с линейным расположением всех колец. Иногда эту группу природных соединений называют антрацик-линами. Все они образуются по ацетатному биогенетическому пути через поликетидные предшественники. Полностью ароматические тетрацены как конечные продукты биосинтеза встречаются редко. Возникая на промежуточных стадиях, они далее подвергаются реакциям гидрирования, гидратации, алкилирования и другим, так что одно или несколько колец теряют ароматический характер. [c.408]

    Более часто простые пирролы фигурируют во вторичном метаболизме грибов и бактерий, особенно обитающих в морской воде. Здесь много внимания уделялось соединениям, обладающим антибиотическими свойствами. Один из наиболее простых антибиотиков грибкового происхождения — веррукарин Е — имеет химическое строение 6.58. [c.442]

    Кроме нуклеиновых оснований, некоторые другие биологически важные вещества содержат в молекуле пиримидиновый фрагмент. Среди них прежде всего следует назвать тиамин 6,700 или витамин Наличие этого вещества обязательно для всех организмов. Тиамин в виде эфира пирофосфорной кислоты входит в состав ферментов — декарбоксилаз а-кетокислот. В частности, энзим пируватдекарбоксилаза катализирует превращение пировиноградной кислоты в ацетальдегид и далее в ацетат. Как уже обсуждалось, эта реакция занимает ключевое положение в первичном и вторичном метаболизме основные типы углеродных скелетов строятся при участии ацетилкоэнзима А. Млекопитающие не способны к биосинтезу тиамина и должны получать его с пищей. Суточная потребность для человека составляет не менее 0,8 мг в сутки. Под названием кокарбоксилаза пирофосфат тиамина применяется как лекарственный препарат для лечения нарушений сердечной деятельности и некоторых нервных расстройств. [c.583]

    Из дисульфидов повсеместно встречается липоевая кислота 7.10. Она служит кофактором ферментов декарбоксилирования а-кетокислот, в том числе пировиноградной кислоты в ацетат. Этот процесс является ключевым звеном, связывающим первичный и вторичный метаболизм во всей живой природе. Поэтому дитиолан 1.10 — непременный ингредиент всех живых организмов, хотя содержание его в природных объектах невелико исследователям, впервые изучавшим коферментную функцию липоевой кислоты, для получения 30мг ее пришлось переработать Ют водного экстракта печени крупного рогатого скота. [c.614]

    Важно также сохранить присущие клеткам метаболические пути при их выращивании в суспензионных культурах. Более того, регулируя обмен, можно добиваться заметного повышения выхода целевых продуктов. При этом всегда необходимо учитывать тип дифференцировки, или состояния специализации исходных клеток, так как от него зависит видоспецифичность первичного и вторичного метаболизма. [c.509]

chem21.info

Биотехнология получения первичных и вторичных метаболитов

Биотехнология получения первичных метаболитов

Производство аминокислот

В промышленности аминокислоты получают:

1) гидролизом природного белоксодержащего сырья; 2) химическим синтезом; 3) микробиологическим синтезом; 4) биотрансформацией предшественников аминокислот с помощью микроорганизмов или выделенных из них.

Наиболее перспективен и экономически выгоден микробиологический синтез аминокислот. Преимущество его состоит в возможности получения L-аминокислот на основе возобновляемого сырья. Среди продуцентов аминокислот используются дрожжи (30 %), актиномицеты (30 %), бактерии (20 %). Brevibacterium flavum и Corynebacterium glutamicum более трети сахаров превращают в лизин. Для селекции продуцентов используются микроорганизмы, относящиеся к родам Micrococcus, Brevibacterium, Corynebacterium, Arthrobacter.

Производство витаминов

Витамины – группа незаменимых органических соединений различной химической природы, необходимых любому организму в ничтожных концентрациях и выполняющих в нем каталитические и регуляторные функции. Способностью к синтезу витаминов обладают лишь автотрофные организмы. Микробиологическим способом можно получить практически все известные витамины. Однако экономически более целесообразно получать витамины выделением из природных источников или с помощью химического синтеза. С помощью микроорганизмов целесообразно получать сложные по строению витамины: β-каротин, В2, В12 и предшественники витамина D.

Производство органических кислот

В настоящее время биотехнологическими способами получают в промышленных масштабах ряд органических кислот. Из них лимонную, глюконовую, кетоглюконовую и итаконовую кислоты получают лишь микробиологическим способом, молочную, салициловую и уксусную – как химическим, так и микробиологическим, яблочную – химическим и энзиматическим путем. Уксусную кислоту продуцируют Aсеtobacter и Gluconobacter, лимонную – Aspergillus niger, Aspergillus wentii, молочную – Lactobacillus delbrueckii.

Биотехнология получения вторичных метаболитов

Принципы получения основаны на особенностях их образования клетками микроорганизмов. Биосинтез вторичных метаболитов фазоспецифичен и происходит после завершения стадии роста, в идиофазе, благодаря чему их и называют идиолитами.

Получение антибиотиков

Антибиотики – самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. К классу относятся противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. Они используются в растениеводстве, животноводстве, ветеринарии, пищевой промышленности, медицине.

Существует несколько способов получения как природных, так и полусинтетических антибиотиков:

1) ферментация микроорганизма-продуцента с подходящим пред-шественником, что индуцирует синтез антибиотиков в идиофазе; 2) использование  блокированных мутантов. У которых блокирован синтез нужного антибиотика. Используя низкую субстратную специфичность ферментов и вводя аналоги предшественников антибиотика, их переводят в аналоги самого антибиотика.

Этот процесс называется биосинтез, или мутасинтез:

а) предполагается последовательность реакций, ведущая к синтезу антибиотика;

б) отсутствие синтеза антибиотика у «блокированного» мутанта; в) синтез модифицированного антибиотика после введения аналога предшественника (D*)

Получение промышленно важных стероидов

Стероиды - большая группа биологически важных соединений, среди которых – половые гормоны, сердечные гликозиды, желчные кислоты, витамины, алкалоиды, регуляторы роста растений. В основе стероидов лежит скелет пергидроциклопентанофенантрена.

Биотрансформация - реакции превращения исходных органических соединений (предшественников) в целевой продукт с помощью клеток живых организмов или ферментов, выделенных из них. Способность клеток микроорганизмов к высокоспецифичной биотрансформации используется в производстве стероидов. Использование абсолютной стереоспецифичности и субстратной специфичности ферментов клеток позволило разработать условия осуществления множества химических реакций для структурных перестроек стероидов. В результате были получены новые соединения с лучшими фармакологическими свойствами.

biofile.ru

• 
  Киржачский питомник д захарово каталог растений
• 
  Коровяк растение применение в народной медицине
• 
  Редкие и исчезающие животные и растения
• 
  Царство грибов животных растений и грибов
• 
  Проект по технологии 6 класс растения
• 
  Растение пол пола фото где растет
• 
  Растение стоячих вод 5 букв сканворд
• 
  Корневой путь поступления радионуклидов в растения
• 
  Мошкара в комнатных растениях как избавиться
• 
  Сколько стоит денежное дерево растение цены
• 
  Флористический список лекарственных растений аптечного огорода