Пользовательский поиск

Ферменты в органическом синтезе

Высокие скорости реакций и уникальная специфичность фер­ментов обусловливают интерес к созданию процессов органиче­ского синтеза на основе использования биокатализа. Возможно­сти синтетической химии на основе ферментов определяются в первую очередь реакциями, обеспечивающими метаболизм клет­ки. Это большой набор реакций и соответствующих им ферментов. Современные методы работы с белковыми катализаторами по­зволяют изменить специфичность фермента, увеличить его тер­мостабильность и провести реакции в среде, отличной от водной. Это значительно расширяет синтетические возможно­сти ферментативного катализа.

Продолжение ниже

Ферменты в нетрадиционных средах. Мицеллярная энзимология

Ферменты в естественных условиях работают в водной среде или на границе раздела фаз мембрана — водная среда. Развитие ме­тодов химической ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Вместе с тем существуют ограничения в использовании фер­ментов для целей синтетической химии. Эти ограничения связаны, прежде всего, с термодинамикой реакции. Ферменты как типич­ные катализаторы можно использовать лишь в случаях, когда об­разование желаемых продуктов термодинамически выгодно. В про­тивном случае следует подумать о возможностях сдвига равнове­сия в нужную сторону. Типичным примером такого рода ситуации является использование гидролитических ферментов для синте­тической реакции. Гидролазы представляют собой самый большой класс ферментов. Работы по использованию гидролаз в синтети­ческих целях привели к положительным результатам. Однако глав­ная трудность, с которой столкнулись исследователи, — это не­благоприятная термодинамика процесса. Действительно, синтез амидной, эфирной или ангидридной связи (в случае, например, АТФ) в водной среде сопряжен с образованием воды: включает в себя концентрацию воды, которая в водном растворе исключительно высока — 55,5 моль/л. Следствием этого являются высокое значение константы равновесия и в большинстве случаев положительные значения свободной энергии реакции синтеза.

Было развито несколько методов, позволяющих повлиять на равновесие и обеспечить высокий выход целевого продукта в из­начально неблагоприятных термодинамических условиях.

Изменение ионного состояния реагентов. Образование ионных форм реагентов и сольватирование ионов водой может существенно повлиять на общую свободную энергию реакции. Условно измене­ние свободной энергии процесса можно представить как сумму свободных энергий реакций неионизированных форм реагентов ДG° и свободной энергии ионизации Д. Видно, что значения AGmH(pH 7) весьма велики и во многих случаях определяют термоди­намическую возможность протекания процесса. Например, свобод­ная энергия ионизации бензоилглицина составляет -49,2 кДж/моль, в то время как свободная энергия гидролиза неионизированной формы реагента составляет 20,6 кДж/моль. Суммарная свободная энергия реакции, определяющая возможность протекания процес­са при pH 7, отрицательная и согидро­лиза эфиров всегда отрицательные, в то время как ДG° реакций гидролиза амидов — положительные. Лишь ионизация реагентов делает процесс гидролиза амидов термодинамически возможным. Соответственно в обратном процессе — процессе синтеза, карти­на обратная. Синтез амидных связей становится термодинамиче­ски возможным, когда реагенты удается перевести в неионную форму. Для этого, например, реакцию можно проводить при низ­ких значениях pH, при которых карбоксильная группа протонирована. Действительно, образование различных амидных связей, в том числе и пептидной, удается провести при низких значениях pH. Приведены зависимости свободной энергии реакции гидролиза ряда 3-лактамных антибиотиков от показателя pH. Видно, что во всех случаях при pH < 8 свободная энергия гидролиза положительная, т. е. свободная энергия обрат­ного процесса — реакции синтеза амидной связи ядро — ацильный заместитель — отрицательная и, следовательно, процесс термодинамически благоприятен. Это обеспечило возможность полу­чения большого набора синтетических 3-лактамных антибиоти­ков с использованием пенициллинамидазы — фермента, гидро­лизующего природный антибиотик — бензилпенициллин.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проекте Карта сайта β На здоровье! © 2008—2017 
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".