Описание:Общие принципы создания научных основ и разработки биокаталитических процессов. Предмет и задачи инженерной энзимологии, история развития. Опыт практического использования ферментов. Основные этапы создания биокаталитических технологий: выбор фермента, оптимальные условия биокаталитической реакции, создание биокатализатора, технологическое оформление процесса, выделение целевого продукта. Технологические регламенты. Иммобилизация ферментов как путь превращения ферментов в катализаторы промышленных процессов. Химические, физические и биологические методы иммобилизации. Достоинства и недостатки иммобилизованных ферментов. «Умные» биокатализаторы. Выбор катализатора для биотехнологических процессов: источники получения фермента, роль генетической инженерии в производстве ферментов, достоинства и недостатки практического использования нативных ферментов, клеток продуцентов ферментов, иммобилизованных ферментов и клеток. Примеры. Основные факторы, определяющие эффективность и возможность использования. Стоимость ферментов, вклад стоимости биокатализатора в стоимость производимого продукта, рынок ферментов, прогнозы развития, основные области использования ферментов. Выбор среды проведения процесса: водная среда, среда органического растворителя, реакции без растворителя. Сложности, перспективы проведения и оптимизация реакций ферментативного синтеза в водных растворах, прямая конденсация и «кинетически контролируемый» ферментативный ацильный перенос. Биокатализ в химической и фармацевтической промышленности. Преимущества биокатализа и отличительные особенности ферментов по сравнению с химическими катализаторами: субстратная специфичность, хемо-, стерео-, региоселективность. Принципы зеленой химии, необходимость соответствия промышленных процессов химической и фармацевтической промышленности экологическим требованиям, тенденции и проблемы развития, роль и перспективы использования биокатализа, экономия энергии, повышение качества целевых продуктов. Отходы промышленных процессов, их опасность, учет жизненного цикла производимой продукции. Реакции ферментативного ацильного переноса в водной среде: сложности оптимизации и достоинства практического применения. Примеры.
Антибиотики. Роль биотехнологии, биоинженерии и биокатализа при получении антибиотиков. Анализ промышленного производства на примере бета-лактамных антибиотиков.
Проблемы традиционного химического синтеза и фармацевтической химии. Поиск новых экологически безопасных методов. Ферменты в органическом синтезе. Хиральные синтоны. Биокаталитические методы получения индивидуальных энантиомеров органических соединений. Примеры. Рынок хиральных продуктов и методов анализа хиральных продуктов. Пути совершенствования и оптимизации биокаталитических процессов. Улучшение каталитических и эксплуатационных свойств ферментов методами биоинженерии: увеличение сродства фермента к субстрату, целенаправленное изменение субстратной специфичности, стерео- и региоселективности, чувствительности к ингибирующему действию продуктов и зависимости от условий проведения реакции. Инженерия субстратов как метод увеличения эффективности биокаталитического процесса. Примеры и перспективы использования ферментов в различных областях промышленности.