Курсовая работа на тему: Исходное сырье для получения стероидных гормонов. Основные микробиологические превращения стероидов

Введение

К фармацевтическим препаратам, в производстве которых используется биотехнология, принадлежат стероидные гормоны, к основным представителям которых относятся кортикостероиды, эстрогены и андрогены. Они не только участвуют практически во всех жизненно важных функциях организма, но и как лекарственные средства высоко избирательны, имеют большую широту спектра действия. В медицинской практике стероидные гормоны применяются в качестве противовоспалительных, диуретических, анаболических, контрацептивных, противораковых средств.

В основе истории синтеза стероидных гормонов лежат методы биотрансформации, результатом применения которых является превращение метаболитов в структурно родственные соединения под влиянием микроорганизмов или микробных клеток. В этом процессе весьма существенно, что микроорганизмы могут влиять только на отдельные (единичные) стадии довольно сложных и длительных процессов химического синтеза.

Микробиологическая трансформация - использование ферментативной активности жизнеспособных клеток микроорганизмов, результатом чего является некоторое изменение молекулярной структуры трансформируемого субстрата. В области превращений стероидных соединений достоинства биологических катализаторов проявляются наиболее ярко. Долгое время микробиологическая трансформация считалась специфическим методом химии стероидов.

Первые сообщения о трансформации стероидов микроорганизмами появились задолго до того, как было установлено строение основных представителей стероидов. Еще в конце XIX в. было известно, что бактериальная флора кишечника млекопитающих превращает холестерин в копростерин, а холевую кислоту -- в дезоксихолевую. К 1913 г. относится открытие полного расщепления холестерина микобактериями. И лишь в 30-х годах, когда была установлена структура основных стероидных гормонов, известных к тому времени, начались попытки применять трансформирующую способность микроорганизмов для препаративного получения этих соединений. В 1948 г. впервые осуществлено введение гидроксильной группы в молекулу стероида микробилогическим путем. Но только после получения 11-гидроксипрогестерона из прогестерона при ферментации последнего с культурой Rhizopus nigricans микробиологические трансформации стероидов привлекли широкое внимание.

Данная трансформация ярко продемонстрировала преимущества микробиологических методов перед химическими: введение кислородной функции в определенное положение молекулы стероида заменялось единственной стадией ферментативного гидроксилирования. Открытие в эти же годы терапевтической ценности кортизона наряду с указанными успехами микробиологического процесса гидроксилирования привлекло огромное внимание микробиологов, химиков и врачей к данной области.

Применение микроорганизмов в качестве носителей активных полиферментных систем, способных переводить экзогенные органические соединения в разнообразные полезные продукты и физиологически активные вещества основано на том, что они могут осуществлять в одну стадию важнейшие превращения, требующие при синтезе 20 химических стадий. Кроме того, удается легко проводить реакции, трудно или пока совсем не осуществимые методами чисто химического синтеза.

Большинство процессов микробиологической трансформации приводит к незначительной перестройке молекулы субстрата, осуществляемой одним или несколькими ферментами. Однако имеются микробиологические процессы, существенно изменяющие структуру трансформируемого соединения. Общей чертой всех процессов микробиологической трансформации является то, что их результат - изменение молекулярной структуры трансформируемого вещества, а не синтез молекулы dе novo.

К микробиологическим трансформациям относится также синтез метаболитов из предшественников, если при этом структура продукта реакции определяется, в основном, структурой молекул предшественников (например, синтез некоторых нуклеотидов из гетероциклических оснований, пентоз и фосфатов).

В настоящее время принята классификация микробиологических трансформаций по типу возникновения и отщепления функциональных групп.

Основные процессы микробиологической трансформации: окисление, восстановление, декарбоксилирование, дезаминирование, образование гликозидов, гидролиз, метилирование, этерификация, дегидрирование, диспропорционирование, конденсация, аминирование, ацетилирование, амидирование, деметоксилирование, нуклеотидация, галогенирование, деметилирование, асимметризация, рацемизация, изомеризация.

Рассмотрим данные процессы применительно к биотрансформации стероидных гормонов, а также коснемся сырьевых источников для получения стероидных гормонов и преимуществ микробиологического синтеза по сравнению с химическим.

Оглавление

- Введение

- Исходное сырье для получения стероидных гормонов

- Основные микробиологические превращения стероидов

- Введение гидроксильной группы

- Дегидрогенизация стероидов

- Микробиологическое восстановление

- Окисление гидроксильной группы в кетогруппу

- Гидролиз эфиров стероидов

- Отщепление боковых цепей стероидов

- Методы проведения процессов микробиологических трансформаций

- Примеры промышленного использования микробиологических трансформаций Заключение

- Список использованной литературы

Заключение

Внедрение микробиологического синтеза в процессы получения стероидных гормональных препаратов вызвало переворот в фармацевтической промышленности, позволив сразу во много раз удешевить ценные препараты.

Метод микробиологических превращений открывает возможность тонких перестроек сложных молекул, удобство технологических процессов. Дело в том, что сложность и громоздкость молекул стероидов затрудняет даже незначительные модификации их химическим путем. Микроорганизмы могут осуществлять уникальные реакции в синтезе лекарственных препаратов стероидной природы, а именно 1,2-дегидрирование, 11-гидроксилирование.

Промышленный синтез таких важнейших лекарств, как гидрокортизон, преднизон, преднизолон, дексаметазон стал возможен только после разработки микробиологических способов их получения. Эти препараты широко применяются при лечении тяжелых ревматических заболеваний, бронхиальной астмы, воспалительных процессов и хронических кожных заболеваний.

Список литературы

1. Безбородов А. М. Биотехнология продуктов микробного синтеза. - М.: ВО Агропромиздат, 1991. - 354 с.

2. Биотехнология: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Ю. О. Сазыкин, С. Н. Орехов, И. И. Чакалева; под ред. А. В. Катлинского. - 3-е изд., стер. - М.: "Академия", 2008. - 256 с.

. Биотехнология лекарственных средств: учебное пособие под ред. В. А. Быкова, М. В. Данилина. - М.: "Медбиоэкономика", 1991. - 303 с.

. Биотехнология: принципы и применение / под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джойса; пер. с англ. - М.: Мир, 1998. - 485 с.

. Биотехнология / под ред. А. А. Баева. - М.: Наука, 1984. - 432 с.

. Попова Т. Е. Развитие биотехнологии в СССР / Под ред. А. М Шамина.- М.: Наука, 1998. - 287 с.

. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. - М.: Мир, 1987. http:// www.pharmindex.ru