skanowanie0003 (68)

Tabela 7.1

Przykłady reakcji	występujących w procesach biotransformacji mikrobiologicznych
Typy reakcji	Reakcje
Utlenianie \	epoksydacja, hydroksylacja, odwodornienie, utlenienie alkoholi do aldehydów i ketonów, oksydacyjna degradacja łańcuchów alkilowych, oksydacyjne rozszczepienie układów pierścieniowych, oksydacyjna deay minacja /
Redukcja	\ redukcja kwasów organicznych, aldehydów, ketonów i alkoholu/uwo-\ domienie wiązania C = C /
Hydroliza	'hydroliza amidów, amin, estrów, eterów, laktamów i laktonów
Izomeryzacja	przemieszczenie wiązania podwójnego, przemieszczenie/grupy hydroksylowej lub innych ugrupowań, racemizacja, transglikozylacja
Kondensacja	formowanie połączeń C—C lub wiązań z heteroatomami, np. haloge-nacja, ammacja, 0-i i N-acylacja, estryfikacja, fosforylacja, gliko-zylacja, laktpnizacja /
Rozerwanie wiązania C—C	dekarboksylacja, dealkilacja /

Przykłady procesów biotransformacji .mikrobiologicznej

Procesy biotransformacji

Drobnoustroje

Tabela 7.2

\

aldehydu benzoesowego do D (-)-l-hydroksy-l-fe-nylopropanonu etanolu do kwasu octowego D-glukozy do D-fruktozy D-glukozy do kwasu D-ghikonowego D-glukozy do kwasu 2-ketoglukonowego kwasu fumarowego do kwasu asparaginowego kwasu fumarowego do kwasu jabłkowy

laktozy do D-glukozy i D-galaktoz penicyliny do kwasu 6-aminopenicylanowego rafinozy do sacharozy i D-galaktozy sacharozy do D-glukozy i D-fruktozy skrobi do maltozy

D-sorbitblu do L-sorbózy L-sorbozy do L-sotnozonu biotransformacje/związków steroidowych:

—    hydroksyltwanie    ^w    pozycji    llcc

—    hydroksyłowanie    w    pozycji    11/ł

—    hydrojssylowanie    w    pozycji    16Ot

—    degradacja łańcucha bocznego steroli

Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces warum

\    V

Acetobacter spjp.

Bacillus coaguldns, Streptómyces olinaceus Aspergillus niger^Gluconobacter suboiydans Pseudomonas fragi. Acetobacter dioxyacetonicum Escherichia coli \

Brevibacterium    amino niagenes,    Brevibac-

terium jlavum

Kluyoeromyces fragilis, Aspergillus oryzae Escherchia coli, Bacillus megtUerium

Mortirella vinacea    \

\

Aspergillus niger, Aspergillus oryzae Bacillus spp. (B.polymyxa, B.ceteus, B.mega-terium)

Gluconobacter suboxydans Gluconobacter melanogenes

Rhizoptis nigricans    \

Cumularia lunata    \

Streptómyces roseochromogenes    \

Anhrobader simplex, Breoibacterium lipolyticum, Mycobacterium spp.

istnieje kilka takibh samych, grup reaktywnych (np. hydroksylowych) luh miejsc, które mogą ulec przekształceniom tego samego typu (np. odwodornieniu wiązania C —C). Przykładem regiospecyficzności może być utlenienie D-sorbitolu do L-gojfetSzy. Spośród 6 grup hydroksylowych w cząsteczce L-sorbitolu utlenieniu ulega^elektywnie jedynie tylko grupa w pozycykC-2.

Trzecią cechą biotransformacjrjest ich stereospecyficzność^źnacza to, że spośród dwóch optycznie czynnych form rafeemicznej mieszaniny^substratu, reakcji ulega tylko jeden enancjomer, jak również, że\prochiralnegersubstratu powstaje zazwyczaj tylko jedna optycznie czynna forma proahktu.^Przy kładem pierwszego typu może być hydroliza racemicznych mieszanin N-aeyłqwych pochodnych aminokwasów. L--aminoacylazy drobnoustrojowe hydrpliźują wyłącznie L-pochodne aminokwasowe pozostawiając D-enancjomer w rwJstaci nierozłożohęj. Przykładem drugiego typu biotransformacji może być przekształcenie kwasu fumatowego do kwasu L-jabłkowe-go przy udziale fumapaźy Brevibacterium ammoniagemS^lub B.jhmum. Obydwa procesy znalazły zątrfosowanie przemysłowe.

"W tabeli 7^; podano dalsze przykłady procesów biotransfoirmacji. Na szczególną uwag^easługuje bardzo wysoka wydajność konwersji substKatu do produktu, kształtująca się zwykle w granicach 70 — 90%, często docnk^ząca nawet do 100%.

7.2. Procesy biotransformacji z udziałem bakterii kwasu octowego

.Duże znaczenie przemysłowe mają biotransformacje z udziałem .bakterii kwasu octowego, które przejawiają zdolność do utleniania różnorodnych związków organi

cznych (tab. 7.3). Alkohole pierwszorzędowe są utleniane przez nie do kwasów, a alkohole drugorzędowe do ketonów. Biotransformację etanolu do kwasu octowego prowadzą bakterie z rodzaju Acetobacter (m.in. A.schiizenbachii i A.cwnjum), natomiast D-sorbitolu do L-sorbozy bakterie z rodzaju Gluconobacter (G.suboctydans); te ostatnie mają również zdolność utleniania D-glukozy do kwasu D-glukonowego.

Utlenianie etanolu do kwasu octowego jest procesem dwuetapowym; najpierw, przy udziale dehydrogenazy alkoholowej współdziałającej z cytochromem z grupy c, tworzony jest aldehyd octowy, który następnie utleniony zostaje do kwasu octowego przy udziale dehydrogenazy aldehydowej współdziałającej z cytochromem z grupy c lub z NADP⁺. Dawcą tlenu i elektronów w drugiej reakcji jest H₂0. Całość przemian przedstawiona została na rysunku 7.1.

Konwersja D-glukozy do kwasu D-glukbnowego polega na enzymatycznym wytworzeniu S-glukonolaktonu, który następnie samorzutnie (lub enzymatycznie) przekształcany jest w kwas D-glukonowy. W bakteriach pierwsza reakcja katalizowana jest przez dehydrogenazę glukozową współdziałaj ącą z NADP , podczas gdy w grzybach (np. A.niger) — przez oksydazę glukozową. Przemiany te ukazane zostały na rysunku 7.2.

207