ما هو النوكليوتيد؟
النوكليوتيدات هي فئة من المركبات تتكون من قواعد البيورين أو البيريميدين، الريبوز أو الديوكسي ريبوز وحمض الفوسفوريك. وفقًا للقواعد المختلفة لجزيئات النوكليوتيدات، يمكن تقسيم النوكليوتيدات إلى خمسة أنواع، وهي 5'-نوكليوتيد الأدينين (AMP)، 5'-نوكليوتيد الجوانين (GMP)، 5'-نوكليوتيد السيتوزين (CMP)، 5'-نوكليوتيد اليوراسيل (UMP) و5'-نوكليوتيد هيبوكسانثين (IMP).
طريقة إنتاج النوكليوتيدات
في الوقت الحالي، تشتمل طرق تخليق النوكليوتيدات بشكل أساسي على التخليق الكيميائي والتخمير الميكروبي والتحلل الأنزيمي.
في الإنتاج الكيميائي للنيوكليوتيدات، تُستخدم النيوكليوسيدات بشكل أساسي في استرة الفوسفات. ونظرًا لأن الكواشف المستخدمة باهظة الثمن وتستخدم مواد خام للتخليق الكيميائي السام، فإن متطلبات العملية عالية، والبيئة ملوثة بشدة وتكاليف الإنتاج مرتفعة نسبيًا. وبشكل عام، تُستخدم فقط لإنتاج بعض مشتقات النيوكليوتيدات لأغراض خاصة وتقتصر على نطاق المختبر. ويواجه الإنتاج الصناعي واسع النطاق بعض الصعوبات.
يعتمد إنتاج النوكليوتيدات عن طريق التخمير بشكل أساسي على المسار الحيوي التخليقي للسلالات الميكروبية لإنتاج النوكليوتيدات. من أجل إنتاج النوكليوتيدات عن طريق التخمير الميكروبي، يجب مراعاة المسارات الحيوية التخليقية والآليات التنظيمية من أجل اختيار السلالات. على الرغم من أن كفاءة الإنتاج عالية بسبب مشكلة الطفرات العكسية للسلالات وتراكم المنتجات في البكتيريا، إلا أن التغذية الراجعة متوفرة أيضًا. المتطلبات الفنية مثل التحكم والتنظيم عالية نسبيًا. في عملية تصنيع التخمير، توجد متطلبات خاصة لتكوين الوسط وإضافة المواد. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاستثمار في بناء المصنع مرتفع والمنتج المنتج فردي، بحيث يقتصر على إنتاج عدد قليل جدًا من المنتجات. حاليًا، تم تصنيع الإينوزين (IMP) والغوانيلات (GMP) فقط.
تنتج عملية التحلل الأنزيمي نيوكليوتيدات تستخدم نوكلياز P1 لتحلل الحمض النووي الريبي للحصول على مزيج من أربعة نيوكليوتيدات (AMP وGMP وCMP وUMP)، ثم يتم فصل وتنقية النيوكليوتيدات الأربعة بواسطة راتنج التبادل الأيوني. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام نيوكليوتيد 5'-أدينين (AMP) كركيزة يتم تحويلها بواسطة أدينيلات دياميناز لإنتاج نيوكليوتيد 5'-هيبوكسانثين (IMP). تتولى عملية التحلل الأنزيمي إنتاج نيوكليوتيد 5'، الذي يتمتع بمزايا عملية الإنتاج البسيطة ومصادر المواد الخام الوفيرة والتكلفة المنخفضة. إنها عملية التصنيع ذات التاريخ الأطول والتكنولوجيا الأكثر نضجًا.
استخدام النيوكليوتيدات
تتمتع النوكليوتيدات بمجموعة واسعة من التطبيقات في الصناعات مثل الغذاء والدواء والزراعة.
في صناعة الأغذية، عندما يتم خلط الإينوزين والغوانيلات مع الغلوتامات الصوديوم، يتم تحسين التأثير المنعش بمقدار واحد إلى عدة عشرات من المرات ويكون له تأثير جيد على الطعم الحمضي والمر والمحترق والسمكي. تطورت نوكليوتيدات ثنائي الصوديوم (I + G) إلى نكهة الجيل الثالث بعد الغلوتامات أحادية الصوديوم وجوهر الدجاج. يتم استخدامه على نطاق واسع في عبوات بهارات المعكرونة الفورية والتوابل مثل جوهر الدجاج ومسحوق الدجاج وصلصة الصويا الطازجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنيوكليوتيدات في أغذية الأطفال كمضافات غذائية للأطفال تحسين مناعة الطفل بشكل كبير، وتعزيز النضج المعوي، وتعزيز تخليق البروتينات الدهنية والأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة، والحد من حدوث نزلات البرد والإسهال عند الرضع. يعزز النمو والتطور الطبيعي للأطفال.
في صناعة الأدوية، يمكن استخدام نوكليوتيدات 5' ليس فقط كأدوية بحد ذاتها، بل وأيضًا كمواد خام لإنتاج العديد من الأدوية المضادة للفيروسات والأورام، مثل تصنيع الأدوية المضادة للفيروسات ريبافيرين وأسيكلوفير. ومن المتوقع أن تصبح هذه الأدوية المصنعة حديثًا فئة جديدة من الأدوية المضادة للفيروسات والأورام بعد أدوية السلفوناميد والمضادات الحيوية.
في الصناعة الزراعية، يمكن استخدام النوكليوتيدات كمنظمات لنمو النباتات في إنتاج النباتات، وبالتالي زيادة الغلة والوزن. ويمكن تطبيقها أيضًا على إضافات الأعلاف، والتي لها تأثير واضح جدًا على نمو الحيوانات. باختصار، سواء كان استخدام النوكليوتيدات في علف المحاصيل أو الحيوانات يمكن أن يقلل من تكاليف الإنتاج ويجلب فوائد كبيرة.