Какво представлява нуклеотидът?
Нуклеотидите са клас съединения, състоящи се от пуринови или пиримидинови бази, рибоза или дезоксирибоза и фосфорна киселина. Според различните бази на нуклеотидните молекули, нуклеотидите могат да бъдат разделени на пет вида, а именно 5′-аденинов нуклеотид (AMP), 5′-гуанинов нуклеотид (GMP), 5′-цитозинов нуклеотид (CMP), 5′-урацилов нуклеотид (UMP) и 5′-хипоксантинов нуклеотид (IMP).
Метод за производство на нуклеотид
Понастоящем методите за синтез на нуклеотиди включват основно химичен синтез, микробна ферментация и ензимна хидролиза.
При химическото производство на нуклеотиди за фосфатното естерифициране се използват главно нуклеозиди. Тъй като използваните реагенти са скъпи и се използват суровини за токсичен химичен синтез, изискванията към процеса са високи, околната среда е силно замърсена и производствените разходи са относително високи. Като цяло той се използва само за производството на някои нуклеотидни производни със специални цели и е ограничен до лабораторни мащаби. Широкомащабното индустриално производство е свързано с определени трудности.
При производството на нуклеотиди чрез ферментация се използва основно биосинтетичният път на микробните щамове за производство на нуклеотиди. За да се произвеждат нуклеотиди чрез микробна ферментация, трябва да се вземат предвид биосинтетичните пътища и регулаторните механизми, за да се изберат щамове. Въпреки че ефективността на производството е висока поради проблема с обратните мутации на щамовете и натрупването на продукти в бактериите, се осигурява и обратна връзка. Техническите изисквания, като контрол и регулиране, са сравнително високи. В производствения процес на ферментация има специални изисквания за състава на средата и добавянето на вещества. Освен това инвестициите за изграждане на фабрика са високи, а произвежданият продукт е единичен, така че се ограничава до производството на много малко продукти. Понастоящем са индустриализирани само инозинът (IMP) и гуанилатът (GMP).
При ензимна хидролиза се получават нуклеотиди, които се използват от нуклеаза P1 за разграждане на РНК, за да се получи смес от четири нуклеотида (AMP, GMP, CMP и UMP), след което се разделят и пречистват четирите нуклеотида чрез йонообменна смола. Освен това като субстрат се използва 5′-аденинов нуклеотид (AMP), който се преобразува от аденилатдеаминаза, за да се получи 5′-хипоксантинов нуклеотид (IMP). Процесът на ензимна хидролиза поема производството на 5′-нуклеотид, който има предимствата на прост производствен процес, богати източници на суровини и ниска цена. Това е производственият процес с най-дълга история и най-развита технология.
Използване на нуклеотиди
Нуклеотидите имат широк спектър от приложения в отрасли като хранително-вкусовата промишленост, медицината и селското стопанство.
В хранително-вкусовата промишленост, когато инозинът и гуанилатът се смесят с натриев глутамат, освежаващият ефект се подобрява от един до няколко десетки пъти и има добър ефект върху киселия, горчивия, изгорения и рибния вкус. Динатриевият нуклеотид (I + G) се е превърнал в ароматизатор от трето поколение след натриевия глутамат и пилешката есенция. Той се използва широко в опаковките с подправки за инстантни юфка, подправки като пилешка есенция, пиле на прах и пресен соев сос. Освен това нуклеотидите в бебешките храни като добавки за бебешки храни могат значително да подобрят имунитета на бебето, да подпомогнат съзряването на червата, да стимулират синтеза на липопротеини и полиненаситени мастни киселини и да намалят честотата на простудните заболявания и диарията при бебетата. Подпомага нормалния растеж и развитие на бебетата.
Във фармацевтичната промишленост 5′-нуклеотидите могат да се използват не само като лекарства, но и като суровини за производството на много антивирусни и антитуморни лекарства, например за синтез на антивирусните лекарства рибавирин и ацикловир. Очаква се тези новосинтезирани лекарства да се превърнат в нов клас противовирусни и противотуморни лекарства след сулфонамидните лекарства и антибиотиците.
В селското стопанство нуклеотидите могат да се използват като регулатори на растежа на растенията при производството на растения, като по този начин се увеличават добивът и теглото. Могат да се прилагат и във фуражните добавки, което има много очевиден ефект върху растежа на животните. Накратко, дали използването на нуклеотиди във фуражите на растенията или животните може да намали производствените разходи и да донесе значителни ползи.