 |
Контрольные вопросы. Лекция 15. Биотехнология витаминов. План лекции
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Каковы причины введения международных правил в фармацевтическую практику?
2. Каково содержание правил GMP?
3. Какова разница между фармакопеей и правилами GMP?
4. Что включают в себя правила GCP и GLP?
5. Почему в случае проверки качества испытуемого лекарственного средства (препарата) по правилам GMP можно получить более надежные результаты?
6. Каковы причины проведения валидации при замене штаммов-продуцентов на производстве?
7. Каковы особенности требований GMP к биотехнологическому производству?
8. Какие особые требования GMP предъявляются к производству беталактамных антибиотиков?
Лекция 15
Биотехнология витаминов
Форма проведения лекции: лекция-конференция
План лекции
1. Биологическая роль витаминов.
2. Традиционные методы получения (выделение из природных источников и химический синтез).
3. Микробиологический синтез витаминов и конструирование штаммов-продуцентов методами генетической инженерии.
1. Витамины представляют низкомолекулярные органические соединения, необходимые для жизнедеятельности организма, синтез которых в организме либо ограничен, либо отсутствует. Не подлежит сомнению исключительно высокая биологическая активность витаминов. Потребность в них для организма человека вполне достаточна в очень небольших количествах (от нескольких микрограммов до нескольких десятков миллиграммов в день).
Витамины, не являясь пластическим материалом или источником энергии, служат активными биокатализаторами разных метаболических процессов в организме. Почти все водорастворимые витамины, а также жирорастворимый витамин К являются коферментами или кофакторами биохимических реакций. Витамины A, D, Е регулируют генетический аппарат клетки. Помимо этого абсолютно каждому витамину свойственна своя, специфическая функция в организме. Все это указывает на незаменимость витаминов для жизнедеятельности организма.
|
|
|
В современных социально-экономических условиях вследствие индустриализации и достижений цивилизации человек изменил характер питания и стал употреблять много рафинированных и консервированных продуктов, обладающих меньшей витаминной ценностью. В качестве примера можно привести муку высших сортов, при производстве которой теряется до 80 — 90 % всех витаминов. Другой пример, при операции экстрагирования, дезодорирования и осветления растительных масел разрушаются жирорастворимые витамины. Витамины А, Е, К и каротин достаточно устойчивы к термообработке, но весьма чувствительны к свету и кислороду воздуха.
Для стран со слабо развитой экономикой дефицит витаминов приобретает массовое явление вследствие достаточно низкого прожиточного минимума для большинства населения этих стран, одновременно с этим снижается качество питания из-за отсутствия в нем свежих овощей, фруктов, мяса, рыбы.
Широкое распространение полигиповитаминозов, снижение резистентности организма к болезнетворным микроорганизмам, сопровождающееся вредными экологическими факторами (радиацией, канцерогенами, промышленными токсинами) — все это повышает роль витаминов в профилактической и лечебной работе врачей, поэтому в экономически развитых странах стали реализовываться государственные программы искусственной витаминизации пищевых продуктов (муки, хлеба, молока, соков и др. ).
2. В основе классификации витаминов (табл. 1) находятся их физико-химические свойства, в соответствии с которыми все витамины делят на водо- и жирорастворимые. Известно, что водорастворимые витамины в тканях не накапливаются (за исключением витамина В12), из чего следует необходимость их ежедневного поступления в организм. Жирорастворимые витамины способны накапливаться в тканях, поэтому их недостаточность или дефицит встречаются реже. Для них не свойственна и коферментная функция (кроме витамина К). Интересно, что, выполняя функцию индукторов синтеза белков, представители жирорастворимых витаминов проявляют сходство со стероидными гормонами, особенно это имеет отношение к витамину D. И, наконец, все жирорастворимые витамины являются структурными компонентами клеточных мембран, проявляя антиоксидантное действие.
|
|
|
Обращаясь к источникам витаминов, можно сказать, что приоритет в этом случае остается за растениями. Не секрет, что на содержание витаминов в пищевых продуктах существенно влияет 
тот или иной сезон календарного года и кулинарная обработка, что опять нас возвращает к вопросу организации рационального и сбалансированного питания. Научные исследования последних лет показали не только высокую биологическую активность витаминов, но и то, что, как правило, этой активностью обладают не сами витамины, а их производные — коферменты, которые нашли широкое применение в медицинской практике. Если говорить о производстве основной части витаминной продукции, то ведущее положение здесь занимают химические методы, но в ряде производств в качестве их полноправного конкурента как в нашей стране, так и за рубежом, выступают биотехнологические методы, использование которых более предпочтительно в связи с ужесточением экологических требований к фармацевтическому производству. Кроме того, при применении биотехнологических методов появляются возможности сокращения части стадий химического синтеза за счет использования высокоактивных штаммов-микроорганизмов-продуцентов. Например, производство витаминов В12, В2, В3 и D (эргостерина) осуществляется в одну стадию. Такие микроорганизмы нашли свое применение и в синтезе витамина С, убихинонов, каротиноидов.
Таблица 1
Классификация витаминов
| Буквенное обозначение | Химическое название
| Активная форма витамина | Лечебный эффект | |||
| Водорастворимые витамины | ||||||
| В1 В2 В3 В5 (РР) В6 В12 С | Тиамин Рибофлавин Пантотеновая кислота Ниацин Пиридоксин Кобаламин Аскорбиновая кислота | Тиаминпирофосфат (ТПФ), кокарбоксилаза, тиаминтрифосфат (ТТФ)
ФМН, ФАД
KoA-SH, дефосфоКоА, 4-фосфопантетеин
НАД+ и НАДФ+
Пиридоксальфосфат, пиридоксаминофосфат
Метилкобаламин, дезоксиаденозинкобаламин
Аскорбиновая и де-гидроаскорбиновая кислоты
| Антиневритный Витамин роста Антидерматитный Антипеллагрический Антидерматитный Антианемический Регулятор метаболических процессов, иммуностимулятор | |||
| Жирорастворимые витамины | ||||||
| А D Е K | Ретинол Кальциферол Токоферол Филлохинон | Ретинол/ретиналь
Эргокальциферол
Дифарнезилнафтохинон | Антикерофтальмический Антирахитический Антиоксидантный Ангигеморрагический | |||
-, 
~, 
-, 
-токоферолы, токотриенолы
3. Витамины - группа низкомолекулярных органических веществ, которые в очень низких концентрациях оказывают сильное и разнообразное биологическое действие. В природе источниками витаминов являются главным образом растения и микроорганизмы. Менахиноны и кобаламины синтезируются исключительно микроорганизмами. И хотя химический синтез в производстве большей части витаминов занимает ведущее положение, микробиологические методы также имеют большое практическое значение. Микробиологическим путем получают эргостерин, витамин В12, В2, Д. Кроме того, микроорганизмы используются как селективные окислители сорбита в сорбозу (при получении витамина С), а также для производства витаминных концентратов (витамина В2, каротиноидов). Перспективно микробиологическое получение биотина, используемого в рационе кур и свиней. В н. в. на Западе в большую часть комбикормов для свиней включают биотин, получаемый путем химического синтеза. В результате химического синтеза образуется рацемическая смесь, а биологической активностью обладает лишь D-форма витамина, которую синтезируют микроорганизмы. В мире существует 40 крупных промышленных производителей витаминов; 18 из них - в США, 8 - в Японии, 14 - в Западной Европе. Ведущее место в производстве витаминов занимает швейцарский концерн Hoffman La Roche, выпускающий 50 - 70% всех витаминов от мирового европейского производства.
|
|
|
|
|
|
