Kas ir nukleotīds?
Nukleotīdi ir savienojumu klase, kas sastāv no purīna vai pirimidīna bāzes, ribozes vai dezoksiribozes un fosforskābes. Atbilstoši dažādām nukleotīdu molekulu bāzēm nukleotīdus var iedalīt piecos veidos, proti, 5'-adenīna nukleotīds (AMP), 5'-guanīna nukleotīds (GMP), 5'-citozīna nukleotīds (CMP), 5'-uracila nukleotīds. (UMP) un 5′-hipoksantīna nukleotīdu (IMP).
Nukleotīdu iegūšanas metode
Pašlaik nukleotīdu sintēzes metodes galvenokārt ietver ķīmisko sintēzi, mikrobu fermentāciju un fermentatīvo hidrolīzi.
Nukleotīdu ķīmiskajā ražošanā galvenokārt nukleozīdus izmanto fosfātu esterifikācijai. Tā kā izmantotie reaģenti ir dārgi un izmanto toksiskas ķīmiskās sintēzes izejvielas, procesa prasības ir augstas, vide ir ļoti piesārņota un ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas. Parasti to izmanto tikai dažu nukleotīdu atvasinājumu ražošanai īpašiem nolūkiem, un to izmanto tikai laboratorijas mērogā. Liela mēroga rūpnieciskā ražošana rada zināmas grūtības.
Nukleotīdu ražošanā fermentācijas ceļā galvenokārt tiek izmantots mikrobu celmu biosintēzes ceļš, lai ražotu nukleotīdus. Lai ražotu nukleotīdus ar mikrobu fermentāciju, ir jāņem vērā biosintēzes ceļi un regulēšanas mehānismi, lai atlasītu celmus. Lai gan ražošanas efektivitāte ir augsta sakarā ar celmu muguras mutāciju un produktu uzkrāšanās problēmu baktērijās, tiek sniegta arī atgriezeniskā saite. Tehniskās prasības, piemēram, kontrole un regulēšana, ir salīdzinoši augstas. Raudzēšanas procesā ir īpašas prasības barotnes sastāvam un vielu pievienošanai. Turklāt investīcijas rūpnīcas celtniecībā ir lielas un saražotā prece ir viena, tā ka aprobežojas ar ļoti mazu produktu ražošanu. Pašlaik rūpnieciski ir ražots tikai inozīns (IMP) un guanilāts (GMP).
Fermentatīvā hidrolīze rada nukleotīdus, kas izmanto P1 nukleāzi, lai degradētu RNS, lai iegūtu četru nukleotīdu maisījumu (AMP, GMP, CMP un UMP), un pēc tam atdala un attīra četrus nukleotīdus ar jonu apmaiņas sveķiem. Turklāt 5′-adenīna nukleotīds (AMP) tiek izmantots kā substrāts, ko adenilāta deamināze pārvērš, lai iegūtu 5′-hipoksantīna nukleotīdu (IMP). Enzīmu hidrolīzes process pārņem 5′-nukleotīda ražošanu, kam ir vienkārša ražošanas procesa priekšrocības, bagātīgi izejvielu avoti un zemas izmaksas. Tas ir ražošanas process ar visilgāko vēsturi un visnobriedušāko tehnoloģiju.
Nukleotīdu izmantošana
Nukleotīdi ir plaši pielietojami tādās nozarēs kā pārtika, medicīna un lauksaimniecība.
Pārtikas rūpniecībā, sajaucot inozīnu un guanilātu ar nātrija glutamātu, atsvaidzinošais efekts uzlabojas vienu līdz vairākas desmit reizes un labi ietekmē skābo, rūgto, piedegušo un zivju garšu. Dinātrija nukleotīds (I + G) ir kļuvis par trešās paaudzes aromatizētāju pēc mononātrija glutamāta un vistas esences. To plaši izmanto ātri pagatavojamo nūdeļu garšvielu iepakojumos, garšvielās, piemēram, vistas esencē, vistas pulverī un svaigā sojas mērcē. Turklāt nukleotīdi zīdaiņu pārtikā kā zīdaiņu pārtikas piedevas var būtiski uzlabot mazuļa imunitāti, veicināt zarnu nobriešanu, veicināt lipoproteīnu un polinepiesātināto taukskābju sintēzi, kā arī samazināt saaukstēšanās un caurejas sastopamību zīdaiņiem. Veicina normālu mazuļu augšanu un attīstību.
Farmācijas rūpniecībā 5′-nukleotīdus var izmantot ne tikai kā pašas zāles, bet arī kā izejvielas daudzu pretvīrusu un pretvēža zāļu ražošanai, piemēram, pretvīrusu zāļu ribavirīna un aciklovira sintēzei. Paredzams, ka šīs nesen sintezētās zāles kļūs par jaunu pretvīrusu un pretvēža zāļu klasi pēc sulfonamīdu zālēm un antibiotikām.
Lauksaimniecības nozarē nukleotīdus var izmantot kā augu augšanas regulatorus augu ražošanā, tādējādi palielinot ražu un svaru. To var attiecināt arī uz barības piedevām, kas ļoti acīmredzami ietekmē dzīvnieku augšanu. Īsāk sakot, vai nukleotīdu izmantošana kultūraugu vai dzīvnieku barībā var samazināt ražošanas izmaksas un dot ievērojamus ieguvumus.