Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei

Licență
9/10 (1 vot)
Conține 1 fișier: docx
Pagini : 44 în total
Cuvinte : 8462
Mărime: 924.78KB (arhivat)
Publicat de: Daniela Cîrcu
Puncte necesare: 14
Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Prof. Dr. Habil. Ing. Monica Toșa
Facultatea de Chimie si Inginerie Chimica
Universitatea Babes-Bolyai, Cluj-Napoca
Specializare: Inginerie Biochimică

Cuprins

  1. 1. Obiectivele proiectului. Prezentarea generală a temei 2
  2. 1.1 Obiectivele proiectului 2
  3. 1.2 Prezentarea generală a produsului 2
  4. 2. Procese de obținere; justificarea alegerii procesului adoptat. Studiu de literatură 3
  5. 2.1 Aminoacizi 3
  6. 2.1.1 Aminoacizi fluorurati 4
  7. 2.2 Metode de obținere 5
  8. 2.2.1 Radioflorurarea directă a L-fenilalaninei 5
  9. 2.2.2 Conceptul de cascadă de aminare/deracemizare 6
  10. 2.3 Enzime. Tehnologii enzimatice 7
  11. 2.3.1 Generalități 7
  12. 2.3.2 Specificitate și selectivitate enzimatică 7
  13. 2.4 Amoniac-liazele. Fenilalanin amoniac liaza (PAL) 8
  14. 2.5 Justificarea procesului adoptat 10
  15. 3. Analiza desfășurării procesului 11
  16. 3.1 Chimismul procesului 11
  17. 4. Termodinamica procesului 13
  18. 4.1 Estimarea căldurilor de formare ale compușilor prin intermediul căldurilor de combustie 13
  19. 4.2 Estimarea entropiei reacției 15
  20. 5. Modelarea procesului 17
  21. 5.1 Model de bilanț de masă 17
  22. 5.2 Model de bilanț termic 19
  23. 6. Schema de operații 20
  24. 7. Schema fluxului tehnologic 22
  25. 7.1 Descrierea fluxului tehnologic 22
  26. 7.2 Lista cu aparatele necesare 22
  27. 7.3 Schema de măsurări în proces 22
  28. 8. Proiectarea tehnologică a utilajelor. Dimensionarea tehnologică a unui utilaj cheie 23
  29. 9. Aspecte ecologice și de protecția mediului 24
  30. 10. Partea aplicativă 26
  31. 10.1 Studiu de literatură. Obiectivele părții aplicative 26
  32. 10.1.1. Importanța utilizării celulelor intregi în reacțiile chimice 26
  33. 10.2. Materiale si metode 27
  34. 10.2.1.Materiale și chimicale 27
  35. 10.2.2 Aparatura 27
  36. 10.3 Partea experimentală (METODE) 28
  37. 10.3.1. Creșterea celulară 28
  38. 10.3.2 Conditii reactii enzimatice 28
  39. 10.3.3 Metoda HPLC 29
  40. 10.4 Partea experimentală (REZULTATE ȘI DISCUȚII) 29
  41. 10.5 Concluzii 31
  42. 11.Concluzii generale 31
  43. 12. Bibliografie 32
  44. 13. Anexe 34

Extras din licență

1. Obiectivele proiectului. Prezentarea generală a temei

1.1 Obiectivele proiectului

Principalul obiectiv al proiectului de diplomă este de a dezvolta o tehnologie care să permită obținerea a 15kg/ șarjă a 3-fluorofenilalaninei, cunoscuta drept acidul (S)-2-amino-3-(3-fluorofenil) propanoic, utilizând enzima PAL (fenilalanin amoniac liaza) din Arabidopsis thaliana (AtPAL).

1.2 Prezentarea generală a produsului

Formula structurală:

Denumire IUPAC: acidul (S)-2-amino-3-(3-fluorofenil) propanoic

Formula moleculara: C9H10NO2F

Masa moleculară: 183.181 [g/mol]

Compoziția elementală: C: 58,95% ; H: 5.45 % ; N: 7,64% ; O: 17,47% ; F: 10,37%

Punct de topire: 240-245°C

Punct de fierbere: 305 °C

Stare de agregare: solidă(fibre)

Culoare: albă

2. Procese de obținere; justificarea alegerii procesului adoptat. Studiu de literatură

2.1 Aminoacizi

Chiar daca initial s-a presupus ca primele forme de viata de pe Terra ar fi putut fi polimeri auto-replicati din acizi ribonucleici, s-a descoperit că aminoacizii sunt indispensabili tuturor formelor de viata cunoscute1. Aminoacizii sunt molecule organice mici esențiale datorită faptului că acționează ca monomeri pentru producerea proteinelor. Structura și activitățile proteinei sunt determinate de ordinea în care aminoacizii sunt legați, deoarece fiecare aminoacid are caracteristici chimice și fizice specifice2.

Grupul de molecule importante cunoscut sub numele de aminoacizi conține grupări amino (-NH3+) și grupări carboxil și sunt de o importanță vitală pentru organism. De obicei, termenul se referă la α-aminoacizi, numiți astfel deoarece atât grupurile amino, cât și cele carboxil sunt legate de atomul de carbon α al structurii3.

Atomul central al carbonului din această structură se numește α-carbon, iar grupările amino și carboxil atașate la acesta sunt cunoscute sub numele de gruparea α-amino și gruparea α-carboxil. Trebuie menționat că gruparea α-amino acționează ca o bază slabă și este întotdeauna protonată la pH-ul fiziologic; la fel, gruparea α-carboxil acționează ca un acid slab și la pH-ul fiziologic este întotdeauna ionizată. Atomul de carbon α este asimetric, astfel încât aminoacizii prezintă stereoizomerie; excepția este glicina, unde radicalul R este un al doilea atom de hidrogen. Majoritatea aminoacizilor găsiți în natură sunt în forma L, iar numai aminoacizii L pot fi utilizați pentru sinteza proteinelor în organisme mai mari. Prin urmare, izomerii L sunt prezenți în concentrații mult mai mari în țesuturile și fluidele corporale umane. Aminoacizii D, deși mai puțin comuni decât aminoacizii L, au unele roluri importante în natură. De exemplu, aceștia sunt cunoscuți de mult timp ca fiind componente ale pereților celulari ai unor bacterii. Cu toate acestea, aminoacizii D pot fi ingerati din surse bacteriene și, dacă se acumulează în concentrații ridicate, pot fi toxici.

Aminoacizii L sunt utilizați ca aditivi alimentari și furaje, precum și ca intermediari pentru medicamente, cosmetice, pesticide și sinteză organică chirală. Dintre cei 20 de aminoacizi standard ai proteinelor, cei 9 esențiali (L-valină, L-leucină, L-isoleucină, L-lizină, L-treonină, L-metionină, L-histidină, L-fenilalanină și L-triptofan) ocupă o poziție cheie, deoarece nu sunt sintetizați în animale și oameni și trebuie ingerati din alimente. În industria alimentară, L-lizina a fost utilizată ca supliment în alimentele pe bază de grâu, îmbunătățind calitatea proteinelor și determinând o creștere și o sinteză a țesutului mai bună. L-acidul aspartic și L-fenilalanina sunt materii prime pentru îndulcitorul peptidic Aspartam. Aminoacizii nenaturali L sunt capabili să imite structura aminoacizilor naturali într-un tip de mimică moleculară și astfel să modeleze reacția naturală. Aceștia sunt utilizați ca și componente ale multor medicamente ca inhibitori ai proteazelor pentru prevenirea infecțiilor cu HIV, liganzi ai receptorilor de fibrinogen, antagoniști eficienți ai tachikininei și liganzi ai receptorilor neuronal. Alți aminoacizi nenaturali L sunt utilizati ca intermediari farmaceutici, cum ar fi antihipertensivele Ramipril, Enalapril, Benazapril și Prinivil, toate bazate pe L-homofenilalanina.4

Bibliografie

1) Neilan, E. G., & Shih, V. E. ,Amino Acids. Encyclopedia of the Neurological Sciences, 2003 ,112- 116.

2) Emery, P. W. ,Amino Acids: Chemistry and Classification. Encyclopedia of Human Nutrition,2013, 64- 71.

3) Willis, L. B., Lessard, P. A., & Sinskey, A. J. , Amino Acids. Encyclopedia of Genetics, 2001, 54- 56.

4) Clemente-Jiménez, J., M., Martínez-Rodríguez, S., Rodríguez-Vico, F., Heras- Vîzquez, F., J., L., Optically Pure α -Amino Acids Production by the Hydantoinase Process, Recent Patents on Biotechnology, 2, 2008, 35-45;

5) Hayes, M. Food Proteins and Bioactive Peptides: New and Novel Sources, Characterisation Strategies and Applications. Foods, 7(3), 38., 2018

6) Awad, L. F., & Ayoup, M. S. Fluorinated phenylalanines: synthesis and pharmaceutical applications. Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2020 ,16, 1022- 1050.

7) Parmeggiani, F., Lovelock, S. L., Weise, N. J., Ahmed, S. T., & Turner, N. J. Synthesis of D- andL-Phenylalanine Derivatives by Phenylalanine Ammonia Lyases: A Multienzymatic Cascade Process. Angewandte Chemie International Edition, 54(15), 2015, 4608- 4611.

8) Irimie, F., D. Elemente de biochimie I, Ed. Erdélyi Híradó, Cluj Napoca, 1998;

9) Kong, J.-Q. Phenylalanine ammonia-lyase, a key component used for phenylpropanoids production by metabolic engineering. RSC Advances, 5(77), 2015, 62587- 62603.

10) Ritter, H, Structural Basis for the Entrance into the Phenylpropanoid Metabolism Catalyzed by Phenylalanine Ammonia-Lyase. THE PLANT CELL ONLINE, 16(12), 2008, 3426- 3436

11) Wanner, L. A., Li, G., Ware, D., Somssich, I. E., & Davis, K. R.. The phenylalanine ammonia-lyase gene family in Arabidopsis thaliana. Plant Molecular Biology, 27(2), 1995,327- 338

12) Meyerowitz, E. M. Arabidopsis Thaliana. Annual Review of Genetics, 21(1),1987, 93- 111.

13) MacDonald, M. J., & D’Cunha, G. B. A modern view of phenylalanine ammonia lyase. Biochemistry and Cell Biology, 85(3), 2007 273- 282

14) Tomoaia-Cotisel, M.; Albu, I.; Chifu, E. Termodinamică Chimică; Presa Universitară Clujeană: Cluj-Napoca, 2009;

15) Lupușor, G., Merica, E., Gorea, G., Gorduza, V., B. Ingineria sintezei intermediarilor aromatici, Ed. Tehnică, București, 1971;

16) P.S.Agachi, M.V.Cristea, Basic Process Engineering Control; Walter de Gruyter GmbH, B., Ed., 2014

17) Pörtner, R., Nagel-Heyer, S., Goepfert, C., Adamietz, P., & Meenen, N. M. Bioreactor design for tissue engineering. Journal of Bioscience and Bioengineering, 100(3), 2005,235- 245.

18) D. Cașcaval, C. Onișor, A. I. Galaction, Inginerie Biochimică și Biotehnologie, Editura Interglobal, Iași, 2002.

19) Curtean-Bănăduc, A. Degradarea și protecția mediului. Note de curs, Univ. Lucian Blaga, Sibiu, 2012.

20) https://www.carlroth.com/medias/SDB-CN64-RO-RO.pdf?context=bWFzdGVyfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0c3wzMjQ2Njl8YXBwbGljYXRpb24vcGRmfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0cy9oZWMvaDEwLzkwOTUwNTY4ODM3NDIucGRmfDU2OWRiNWFlZjJmMTU2MzkyYzJhMzlkNDM5ZjZiZGJiZDliNWE5YmM1NzZhNTkzNzMwNGZjNjBjY2E4Y2U1Y2M, accesat la 26.06.2023 ora 19:03.

21) https://www.carlroth.com/medias/SDB-A990-RO-RO.pdf?context=bWFzdGVyfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0c3wzMjMwMzR8YXBwbGljYXRpb24vcGRmfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0cy9oMjAvaGQzLzkwMzg0NDIxMDI4MTQucGRmfGRhZjM3ZTAxNGIyZmZkNTg3ZWViZGMyZGNkYWY5ZmU0NmVjZDlmMzY4NDc0YjQ0YjBmMTdhNGUxNWMyODlkZTE, accesat la 26.06.2023, ora 19:07.

22) https://www.carlroth.com/medias/SDB-X942-RO-RO.pdf?context=bWFzdGVyfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0c3wzMjA1ODR8YXBwbGljYXRpb24vcGRmfHNlY3VyaXR5RGF0YXNoZWV0cy9oNzIvaDY3LzkwODg3ODY2OTQxNzQucGRmfDQ4NDNjOGNlNDMxNDkyYzkwOGZlYzhlMDIzNjlmOWYwZTI5YjIyZjVmN2JlZjkzZTAzMGVmNWFhYmJmZDU0Yzc, accesat la 26.06.2023, ora 19:15.

23) Garzón-Posse, F., Becerra-Figueroa, L., Hernîndez-Arias, J., & Gamba-Sînchez,

D. Whole Cells as Biocatalysts in Organic Transformations. Molecules, 23(6), 1265; 2018.

24) Podea Paula, Biocataliză. Note de curs, Univ. Babeș-Bolyai, Cluj-Napoca, 2019.

25) A. Filip, Emma Z. A. Nagy, Souad D. Tork, G. Banoczi, Monica I. Toșa, Florin D. Irimie, L. Poppe, Csaba Paizs Laszlo C. Bencze, Tailored Mutants of Phenylalanine Ammonia-Lyase from Petroselinum crispum for the Synthesis of Bulky l- and d- Arylalanines, ChemCatChem, 10(12), 2008,2627-2633.

Preview document

Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 1
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 2
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 3
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 4
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 5
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 6
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 7
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 8
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 9
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 10
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 11
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 12
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 13
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 14
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 15
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 16
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 17
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 18
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 19
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 20
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 21
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 22
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 23
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 24
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 25
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 26
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 27
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 28
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 29
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 30
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 31
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 32
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 33
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 34
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 35
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 36
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 37
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 38
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 39
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 40
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 41
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 42
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 43
Tehnologia enzimatică de obținere a L-fluorofenil alaninei - Pagina 44

Conținut arhivă zip

  • Tehnologia enzimatica de obtinere a L-fluorofenil alaninei.docx

Alții au mai descărcat și

Coroziunea

6. METODE DE PROTECTIE ANTICOROSIVA A MATERIALELOR METALICE Protectia împotriva coroziunii reprezinta totalitatea masurilor care se iau pentru a...

Hidrocarburi aciclice saturate (Alcani)

Hidrocarburile aciclice saturate numite alcani sau parafine, au formula generala CnH2n+2. Conform cu aceasta formula fiecare termen din seria...

Celuloza

CELULOZA este polizaharida cea mai raspindita in natura. Ea corespunde formulei(C6 H10 O5)n, in care n are valori cuprinse intre 700-800 si...

Ai nevoie de altceva?