Микробиологические превращения стероидов

В приведенных примерах из сравнительно простых веществ — субстратов питательной среды — с помощью микроорганизмов синтезируются сложные органические вещества. Последнее время при помощи микроорганизмов практикуют различные превращения молекул органических веществ — микробиологическую трансформацию. Отбирая особые культуры микроорганизмов (в специальных каталогах ферментативных реакций культур микроорганизмов указано, какие биохимические реакции осуществляет данная культура) можно провести самые различные химические реакции — окисление и восстановление, фосфорилирование, ами-нирование, специфический гидролиз и другие реакции, провести которые химическим путем очень трудно, а иногда и невозможно. В качестве примера можно привести превращение О-сорбита в Ь-сорбозу. Микробиологическая трансформация открыла большие возможности получения препаратов стероидов. Этот метод широко используется для промышленного получения кортизона, гидрокортизона, преднизолона и др. С помощью микробиологической трансформации можно превращать продукты химического синтеза в другие необходимые для народного хозяйства вещества. В последнее время интенсивно развивается новое направление в биотехнологии — иммобилизация на специальных носителях ферментов или клеток для продления срока их использования. [c.5]

Основные микробиологические превращения стероидов. Промышленный синтез названных вьнне ценных лекарственных препаратов стал возможен только с разви ием методов микробиологической химии и, в частности, метода микробиологической трансформации. В качестве сырья для получения указанных лекарственных средств используется диосгенин (из растения диоскореи), стигмастерин из соевых бобов, в последние годы интенсивно изучается р-ситостерин как потенциально дешевый и доступный источник. В табл. 2 приведены некоторые трансформации стероидов, имеющие промышленное значение. [c.94]

Изложенные данные позволяют сделать вывод о том, что основным физиологическим обоснованием существования трансформирующих стероиды ферментов можно считать их участие в полном расщеплении стероидов, доставляющем углерод для питания микроорганизмов, и в обезвреживании токсических для микроорганизма веществ. В то же время участие этих ферментов в метаболизме содержащихся в данном организме стероидов имеет место в крайне незначительной степени. Одно и то же превращение (окисление, дегидрирование и т. д.) может играть различную роль в жизнедеятельности микроорганизма — либо как реакция детоксикации, либо как составная часть процесса полного расщепления стероидного скелета. Поэтому не имеет смысла классификация микробиологических трансформаций стероидов по их физиологической роли для микроорганизма (в отличие от химической классификации по типам реакций, данной в следующем разделе). [c.24]

Отдельную главу монографии составляет таблица микробиологических превращений стероидов (гл. VII), которая придает книге необходимую полноту и позволяет читателю наиболее удобным образом учесть данные многочисленных патентов. Эта таблица также дает возможность резко сократить изложение фактического материала в остальных главах, где в ряде случаев можно ограничиться простыми ссылками на материалы, приведенные в обобщающей таблице. [c.7]

Л. M. Коган. Микробиологические превращения стероидов. — Усп. хим., [c.34]

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СТЕРОИДОВ [c.210]

Ниже приводится таблица, в которой собраны все микробиологические превращения стероидов, проведенные как с цельными культурами микроорганизмов, так и с выделенными из них ферментами, и опубликованные в периодической литературе до начала 1964 г. В таблицу включены реакции идентифицированных микроорганизмов, приводящие к соединениям, сохраняющим стероидный скелет реакции полного расщепления стероидов не рассматриваются. [c.210]

В последние десятилетия ярко продемонстрированы преимущества метода микробиологических превращений перед химическими реакциями возможность тонких перестроек сложных молекул, удобство и экономичность технологических процессов. Преимущества этих методов особенно ярко проявились в области химии стероидов. Дело в том, что сложность и громоздкость молекул стероидов затрудняет даже незначительные модиорика-ции их химическим путем. Микроорганизмы могут осуществлять уникальные реакции в синтезе лекарственных препаратов стероидной природы, а именно 1,2-дегидрирование, 11р-гидроксилиро-вание. 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 [c.88]

Рассматриваемый вопрос находится на стыке трех научных дисциплин— органической химии, биохимии (энзимологии) и микробиологии. В данной монографии он разбирается прежде всего с позиций органической химии. Этот выбор не случаен — он определяется недостаточной изученностью микробиологического синтеза стероидов со стороны микро-<биологии и биохимии. Преимущественно химический подход к рассмотрению проблемы определяет и построение монографии по типам реакций, что позволяет наиболее полно выявить специфику каждого типа микробиологических превращений. [c.7]

Число стероидных метаболитов, образующихся при микробиологических трансформациях стероидов (около 1300 по данным гл. VII), уже сравнимо с общим числом всех известных природных метаболитов микроорганизмов, включая антибиотики [40, 41]. Это открыло широкие возможности для изучения механизма ферментативных превращений и характера катализирующих их ферментных систем. Были выделены в чистом виде ферментные протеины, осуществляющие окислительно-восстановительные превращения кислородных заместителей, и детально охарактеризованы свойства ферментных систем, ответственных за дегидрирование, гидроксилирование и отщепление боковой цепи стероидных соединений. [c.10]

Вообще стероиды являются основной областью применения в препаративных целях микробиологического окисления спирт—>-кетон, хотя в большинстве случаев аналогичные превращения преимущественно осуществляются чисто химическими методами. Приведенные ниже примеры скорее указывают на возможность применения микробиологического метода для ряда субстратов, чем на их практическое использование. [c.181]

В этой главе рассматривается группа ферментативных процессов, связанных с возникновением и превращениями двойных углерод-углеродных связей в стероидных молекулах. Наиболее изученным пз них является микробиологическое дегидрирование стероидов, поскольку эта реакция широко распространена как одна из начальных стадий полного или частичного расщепления стероидов микроорганизмами. Специфичность микроорганизмов и положения стероидного скелета, в которых протекает эта реакция, рассмотрены в разделе 1, а ее механизм и природа участвующих ферментов — в разделе 3 данной главы. [c.140]

Исследование каждой реакции превращения стероидного субстрата микроорганизмом проходит ряд стадий. От предварительных испытаний способности данного микроорганизма трансформировать стероид переходят к укрупненным лабораторным исследованиям, имеющим целью получить полное представление о составе продуктов реакции, и, наконец, в ряде случаев — к промышленному использованию реакции. Несмотря на большое различие в масштабе проводимых ферментаций (от нескольких миллиграммов до нескольких килограммов стероида), разнообразие осуществляемых процессов и различие в применяемых микроорганизмах, методы проведения микробиологических реакций принципиально не отличаются друг от друга. Каждая реакция требует одних и тех же операций выращивания культуры, добавления субстрата, проведения ферментации, выделения и очистки продуктов реакции. [c.39]

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭНЗИМАТИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СТЕРОИДОВ [c.537]

В последние годы рядом исследований показано, что микробиологические превращения более простых по строению органических веществ, чем стероиды, также представляют практический интерес. Описаны типовые ферментативные и микробные превращения для основных классов органических соединений. [c.89]

Практикуемые в настоящее время микробиологические методы трансформации стероидов, к сожалению, не вытекают из глубокого понимания микробиологических превращени веществ, которые характерны для того или иного организма, а опираются на эмпирический подбор культур путем испытания большого числа чаще всего почвенных обитателей без достаточного изучения их специфических особенностей. В большинстве случаев, чисто случайно, удается при этом встретить микроорганизм, в культуре которого протекает нужная для трансформации реакция. А между тел1 в культурах почти всех микроорганизмов можно отметить фазы развития, характеризующиеся резкой сменой превалирования одного над другим окислительного или восстановительного режима в зависимости от стадии развития. [c.5]

В области превращений стероидных соединений достоинства биологических катализаторов проявляются наиболее ярко. Долгое время микробиологическая трансформация считалась специфическим методом химии стероидов. [c.89]

Изучение микробиологического окисления стероидов потребовало от исследователей затраты очень больших усилий окисление терпеноидов в отличие от стероидов изучалось лишь выборочно.. Метаболизм некоторых соединений, в частности камфоры, был исследован весьма подробно. Такие терпены, как пинаны, лимонен и ментан, микробиологически окисляются в многочисленных положениях молекулы (олефиновом или аллиль-ном), но выходы, с точки зрения синтетика, весьма низки. Изучению превращения некоторых хорошо известных терпеноидов, таких, как абиетиновая кислота, гиббереллины и фенхон, было посвящено лишь несколько работ. Другим терпенам, например кариофилленам, кедранам и дитерпенам (некоторые из которых являются промышленно доступными), помимо абиетиновой кислоты, также не было уделено достаточного внимания. Мы рассмотрим эти данные, расположив материал по классам терпенов (в соответствии с числом изопреновых фрагментов). [c.30]

Основные научные работы относятся к химии стероидов. Открыл реакцию конденсации вин11лкарби-нолов с 3-дикетонами (реакция Торгова), которая стала основой промышленного метода синтеза стероидных гормонов. Исследуя микробиологические трансформации стероидов, решил проблему получения оптических изомеров природных и модифицированных стероидов. Разработал (1962) простой и короткий синтез эстрона. Изучал энзиматические превращения стероидов, и в частности выяснил механизм переноса водорода под действием изомеразы, контролирующей одну из ключевых реакций стероидного метаболизма. [c.496]

Неоднозначность микробиологических трансформаций стероидов ставит задачу разделения и очистки выделенных продуктов реакции. Эта задача обычно решается путем кристаллизации, хроматографирования или противоточного распределения. В случае превращения прогестерона в андростадиен-1,4-дион-3,17 [80] очистка была достигнута путем образования легко кристаллизующегося молекулярного комплекса стероида с а- или р-нафтолом. После очистки комплекса нафтол удалялся промывкой 0,5%-ным раствором NaOH. [c.49]

В Институте органической химии АН СССР И. Н. Назаров, И. В. Торгов, Л. Д. Бергельсон и В. Ф. Кучеров с сотр. в конце 40-х годов начали исследования с целью полного синтеза стероидных соединений диеновой конденсацией 1-винил-9-метил-г ыс- (или г/>анс-) А -окталона-6(7) с а, -непредельными циклическими кетонами, в том числе хиноиами. Эти работы появились как результат развития И. Н. Назаровым того направления химии ацетилена, которое основано на реакции Фаворского — конденсации кетонов с винилацетиленом. В дальнейшем стероидное направление работ И. Н. Назарова развивалось И. В. Торговым, В. Ф. Ку-черовым, Л. Д. Бергельсоном, С. И. Завьяловым и В. И. Максимовым. Микробиологические и энзиматические превращения стероидов были предметом исследований Г. К. Скрябина и Н. Н. Суворова с сотр. [c.103]

В первых десяти главах изложены методы определения строения стероидов (ультрафиолетовая спектроскопия, инфракрасная спектроскопия, молекулярное вращение, дисперсия по спектру и др.), а также особенности протекания реакций присоединения и замещения в ряду стероидов. Остальные главы имеют описательный характер в них рассказывается об истории выделения, методах определения строения, частичных и полных синтезах, фармакологическом действии и о применении в медицине, о микробиологических превращениях, биосинтезе различных стероидов (стеринов, метилсте-ринов, желчных кислот и спиртов, андрогенов, стероидных алкалоидов) и о многих других вопросах. [c.367]

Сз и С4 (она может быть также получена окислением холестенона Наблюдалось подобное же превращение Зр-окси-Д -холеновой кислоты, дегидроэпиандростерона и Д -андростендиола. В последнем случае получаются в качестве главного продукта реакции тестостерон (42 /о) и некоторое количество Д -андростен-3,17-диона (6 /о)- Копростанол окисляется в холестерин. Это первый случай микробиологического окисления стероидов с длинной боковой цепью. [c.460]

Интерес к микробиологическим типовым реакциям сильно возрос после того, как приблизительно в 1934 г. было показано, что /-сорбоза, необходимая для синтеза аскорбиновой кислоты, может быть приготовлена в больших количествах окислением сорбита при помощи A etoba ter suboxydans. Успех этого процесса в промышленных масштабах способствовал привлечению внимания к ферментативным реакциям, в результате чего было обнаружено много новых типов превращений. Позднее открытое микробиологическое окисление стероидов, протекающее в строго определенных местах молекул, явилось ценным дополнением к уже имеющимся достижениям, предопределяя будущие успехи в области микробиологической химии. [c.10]

В 1952 г. Апджон Компани объявила о неожиданном новом пути получения гормонов коры надпочечников. Специально занимаясь поисками почвенного микроорганизма, способного, гидроксилировать стероиды в положение 11, группа Петерсона обнаружила, что культура Rhizopus arrhizus, попавшая из воздуха в чашку с агаром, стоявшую на подоконнике, превращает прогестерон в 11а-оксипрогестерон с выходом 50%, Применяя другие микроорганизмы, удалось затем повысить выходы до 90%, а в результате последующих исследований в ряде лабораторий были также найдены способы микробиологического гидроксили-рования в любое из 17 положений стероидной молекулы. Дальнейшее превращение 11а-оксипрогестерона в кортизон может быть осуществлено химическим путем в семь стадий. [c.97]

За последние 15—20 лет в химико-фармацевтической промышленности с успехом начали применять микробиологические процессы для химических превращений. Стало возможным заменять некоторые сложные стадии химического синтеза более простым биологическим синтезом, используя для этой цели различные микроорганизмы. В настоящее время биосинтез в химико-фармацевтической промышленности используется для построения молекул антибиотиков, витаминов, стероидных гормонов, алкалоидов и кровезаменителей. Изоляция 6-аминопенициллановой кислоты в процессе микробиологического образования пенициллина разрешит задачу получения химическим путем производных пенициллина с новыми свойствами. Исключительное значение в практическом отношении имеют реакции гидроксилирования и дегидрирования стероидов. Глубокое проникновение Микро- [c.200]

Большая физиологическая роль многих стероидных метаболитов в организме животных диктует необходимость сравнительно жестко фиксированного пути метаболизма, что, в свою очередь, обусловливает большую специфичность ферментных систем млекопитаюш,их по отношению к субстрату. Так, если 3-кетостероид-А -А -изомераза из бактерии Pseudomonas testosteroni одинаково хорошо изомеризует производные андростана и прегнана (см. гл. IV), то в тканях млекопитающих эти превращения осуществляются двумя различными ферментами [194, 195]. То же относится к восстановлению А -3-кетостероидов в 5а-дигидропроизводные, которое, в зависимости от субстрата, также катализируется различными ферментами [196]. Относительно меньшая специфичность ферментных систем микроорганизмов по отношению к субстрату позволяет широко использовать микробиологические трансформации для синтеза различных модифицированных стероидов, которые слабо или совсем не метаболизируются тканями животных. [c.29]