Биотехнологический синтез БАВ, как альтернатива химической технологии. 
Преимущества биотехнологических методов

Биотехнологический синтез биологически активных веществ продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, культур клеток и тканей, растений и животных — приобрел в последнее время большое значение и продолжает развиваться чрезвычайно быстрыми темпами.

Наряду с биосинтезом многие биологически активные вещества могут быть получены методами тонкого органического синтеза, поэтому выбор конкретного пути получения продукта определяется сравнительной экономической эффективностью биологического и химического способов производства. Часто на практике используют технологию, включающую и химические, и биологические стадии, которые взаимно дополняют друг друга. В результате промышленный биосинтез немыслим без применения (как на стадиях подготовки, так и при переработке продуктов) методов химической технологии, опробованных и нашедших широкое распространение в тонком органическом синтезе. В свою очередь последний все чаще не может обойтись без некоторых технологических стадий, осуществляемых с помощью микроорганизмов или выделенных из них ферментов и ферментных систем.

Наглядное представление о выше сказанном может быть проиллюстрировано на примере технологии аминокислот. Все 20 представителей этого класса органических соединений, являющихся мономерами для построения природных полипептидов и белков, достаточно глубоко изучены в химическом смысле, а методы их синтеза описаны во всех учебниках органической химии.

Известно также, что, в частности, белки млекопитающих построены исключительно из одного типа аминокислот, так называемых левовращающих, обозначаемых буквой L.

Современными методами тонкого органического синтеза можно синтезировать Dи L-формы аминокислот в любых количествах, однако все реальные способы их производства приводят лишь к образованию рацематов.

Альтернативой химическому синтезу оказывается микробиологический процесс, в котором специально подобранные, отселекционированные, а иногда и сконструированные методами генетической инженерии штаммы-продуценты в процессе жизнедеятельности, обычно на поздних стадиях развития, осуществляют так называемый сверхсинтез аминокислот, то есть производят их в количествах, намного превышающих потребности самих клеток. Поэтому все аминокислоты, D-изомеры которых не приемлемы для употребления, получают в промышленном масштабе только биотехнологическими методами. биотехнологический биосинтез метаболизм продуктивность.

Необходимо отметить однако, что промышленный биосинтез аминокислот требует их выделения из весьма сложных по составу и разбавленных раствором — получающихся после отделения клеточной биомассы. Здесь и находит применение совокупность приемов, характерных для тонкого органического синтеза и предназначенных для получения товарных форм L-аминокислот, пригодных для кормового, пищевого или медицинского применения.

Похожая ситуация сложилась и в области производства антибиотиков. Несмотря на точное знание структуры практически всех известных веществ, обладающих антибиотическим действием, их чисто химический синтез громоздок и неэффективен. В промышленности получают антибиотики медицинского или ветеринарного назначения, используя способность соответствующих штаммов — продуцентов — генерировать данный антибиотик в определенной фазе роста и заданном режиме культивирования.

Однако за несколько десятилетий медицинского применения антибиотиков накопилось большое количество болезнетворных микроорганизмов, приобретших наследственную устойчивость к препаратам, ранее вызывавших их гибель. Выход из этой ситуации был достигнут путем химической трансформации природных антибиотиков: стали получать так называемые полусинтетические препараты, в структуру которых внесены некоторые изменения, не затрагивающие основной группировки атомов, ответственной за антибиотический эффект. Таким образом с помощью химических и биохимических (ферментативных) методов удается трансформировать природные пенициллины, цефалоспорины и т. п., опережая приспособление болезнетворных микроорганизмов к новым лекарственным препаратам.

Применение бактериальных препаратов, таких, как удобрения и средства защиты растений, также представляет собой альтернативу химическим веществам, используемым в земледелии. Однако здесь взаимоотношения биотехнологии и химической технологии оказываются иными. В отличие от минеральных удобрений и химических средств защиты растений, представляющих при неправильном или неумеренном потреблении очевидную опасность для окружающей среды, бакпрепараты значительно менее опасны, характеризуются более высокой избирательностью и, как правило, эффективностью действия. Таким образом, в данном вопросе речь идет о принципиально ином подходе к решению проблемы повышения урожайности сельскохозяйственных растений за счет применения биологических, а не химических методов обогащения почвы азотом и фосфором или устранения вредителей. В этом случае оказывается, что оптимальное сочетание биологических и химических средств позволяет добиться синергизма — усиления суммарного результата — и надежно избавить земледелие от целого ряда проблем.

Все сказанное иллюстрирует сложную систему взаимосвязи и конкуренции, установившуюся к настоящему времени между промышленной биотехнологией и химической технологией. Наиболее наглядное представление о современных биотехнологических методах получения биологически активных веществ дают изложенные в этом пособии основы получения технологии отдельных биопрепаратов.