Kas yra nukleotidas?
Nukleotidai yra junginių klasė, susidedanti iš purino arba pirimidino bazių, ribozės arba dezoksiribozės ir fosforo rūgšties. Pagal skirtingas nukleotidų molekulių bazes nukleotidai gali būti suskirstyti į penkis tipus, būtent 5'-adenino nukleotidą (AMP), 5'-guanino nukleotidą (GMP), 5'-citozino nukleotidą (CMP), 5'-uracilo nukleotidą. (UMP) ir 5′-hipoksantino nukleotidas (IMP).
Nukleotidų gamybos būdas
Šiuo metu nukleotidų sintezės metodai daugiausia apima cheminę sintezę, mikrobinę fermentaciją ir fermentinę hidrolizę.
Cheminėje nukleotidų gamyboje fosfatų esterinimui daugiausia naudojami nukleozidai. Kadangi naudojami reagentai yra brangūs ir naudoja žaliavas toksinei cheminei sintezei, proceso reikalavimai yra aukšti, aplinka yra labai užteršta, o gamybos sąnaudos yra gana didelės. Paprastai jis naudojamas tik kai kuriems specialios paskirties nukleotidų dariniams gaminti ir taikomas tik laboratoriniu mastu. Didelio masto pramoninė gamyba kelia tam tikrų sunkumų.
Gaminant nukleotidus fermentacijos būdu, nukleotidams gaminti daugiausia naudojamas mikrobų padermių biosintezės kelias. Norint gaminti nukleotidus mikrobinės fermentacijos būdu, štamų atrankai reikia atsižvelgti į biosintezės kelius ir reguliavimo mechanizmus. Nors gamybos efektyvumas yra didelis dėl padermių nugarinių mutacijų ir produktų kaupimosi bakterijose problemos, pateikiami ir atsiliepimai. Techniniai reikalavimai, tokie kaip kontrolė ir reguliavimas, yra gana aukšti. Fermentacijos gamybos procese keliami specialūs reikalavimai terpės sudėčiai ir medžiagų papildymui. Be to, investicijos į gamyklos statybą yra didelės, o gaminamas produktas yra vienas, todėl apsiribojama tik labai nedaug produktų. Šiuo metu tik inozinas (IMP) ir guanilatas (GMP) yra pramoniniai.
Fermentinė hidrolizė gamina nukleotidus, kurie naudoja P1 nukleazę RNR skaidymui, kad gautų keturių nukleotidų (AMP, GMP, CMP ir UMP) mišinį, o po to keturi nukleotidai atskiriami ir išgryninami jonų mainų derva. Be to, 5′-adenino nukleotidas (AMP) naudojamas kaip substratas, kurį adenilato deaminazė paverčia, kad susidarytų 5′-hipoksantino nukleotidas (IMP). Fermentinės hidrolizės procesas perima 5′-nukleotido gamybą, kurio pranašumai yra paprastas gamybos procesas, gausūs žaliavų šaltiniai ir maža kaina. Tai gamybos procesas, turintis ilgiausią istoriją ir brandžiausią technologiją.
Nukleotidų naudojimas
Nukleotidai yra plačiai naudojami tokiose pramonės šakose kaip maistas, medicina ir žemės ūkis.
Maisto pramonėje inoziną ir guanilatą sumaišius su natrio glutamatu, gaivus poveikis pagerėja nuo vieno iki kelių dešimčių kartų ir gerai veikia rūgštų, kartaus, deginto ir žuvies skonį. Dinatrio nukleotidas (I + G) po mononatrio glutamato ir vištienos esencijos tapo trečios kartos kvapiosiomis medžiagomis. Jis plačiai naudojamas greitai paruošiamų makaronų prieskonių pakuotėse, prieskoniuose, tokiuose kaip vištienos esencija, vištienos milteliai ir šviežias sojos padažas. Be to, kūdikių maiste esantys nukleotidai, kaip kūdikių maisto priedai, gali ženkliai pagerinti kūdikio imunitetą, skatinti žarnyno brendimą, skatinti lipoproteinų ir polinesočiųjų riebalų rūgščių sintezę, sumažinti kūdikių peršalimo ir viduriavimo dažnį. Skatina normalų kūdikio augimą ir vystymąsi.
Farmacijos pramonėje 5′-nukleotidai gali būti naudojami ne tik kaip patys vaistai, bet ir kaip žaliava daugelio antivirusinių ir priešnavikinių vaistų gamybai, pavyzdžiui, antivirusinių vaistų ribavirino ir acikloviro sintezei. Tikimasi, kad šie naujai susintetinti vaistai taps nauja antivirusinių ir priešnavikinių vaistų klase po sulfonamidų ir antibiotikų.
Žemės ūkio pramonėje nukleotidai gali būti naudojami kaip augalų augimo reguliatoriai augalų gamyboje, taip padidinant derlių ir svorį. Jis taip pat gali būti naudojamas pašarų priedams, kurie turi labai akivaizdų poveikį gyvūnų augimui. Trumpai tariant, ar nukleotidų naudojimas pasėlių ar gyvūnų pašaruose gali sumažinti gamybos sąnaudas ir atnešti didelės naudos.