PRODUÇÃO DE HORMÔNIOS

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PRODUÇÃO DE HORMÔNIOS
1. Hormônios Esteróides
As moléculas desses hormônios tem como base o lipídio ciclopentano peridrofenantreno.
Os esteroides são encontrados em quase todas as células e os mais comuns são:
a. Células microbianas o ergosterol
b. Tecidos animais o colesterol
Os esteróides participam de vários processos enzimáticos e os diferentes tipos produzidos industrialmente são obtidos através de reações enzimáticas, por biotransformações.
Tecnologia das biotransformações
Biotransformação é um processo biológico pelo qual um composto é modificado para um produto mediante reações enzimáticas simples e quimicamente definidas, dependentes de um complexo sistema biossintético;
1. Seleção e manutenção dos microrganismos empregados
Os microrganismos empregados nos processos de biotransformação podem ser obtidos a partir do isolamento de materiais de origem natural ou de coleções de culturas (ATCC, Embrapa, etc.). 
Os microrganismos selecionados são mantidos em laboratório pelas técnicas normais, através de repiques ou congeladas.
2. Processos de biotransformação
Esses processos se dividem em duas fases:
a. Multiplicação do microrganismo específico (cultivo intermediária e cultivo industrial)
b. Utilização do microrganismo para a biotransformação
Existem dois processos:
b.1. Fermentação direta (em uma fase)
O substrato a ser transformado é adicionado ao cultivo no meio tempo da cultura. 
Preparo do inóculo
↓
Inoculação do meio (fermentador)
Meio mínimo (quimicamente definido) facilita a extração
Temperatura 27 a 37 °C
Aeração/agitação
Tempo de incubação 17 – 48 horas
↓
Obtenção da concentração ideal de células (biomassa)
↓
Adição do substrato (contínua ou semi contínua)
↓
Transformação
30 °C/ 24 – 48 horas
Baixa aeração
↓
Filtração
 ↓ Filtrado
Extração do produto com solvente (cloreto de etila, acetato de etila ou clorofórmio)
Fermentação dupla (em duas fases) ou processo enzimático
O microrganismo é cultivado de modo semelhante ao processo em 1 fase, porém empregando-se um meio de cultivo rico.
Cultivo do microrganismo
↓
Separação da biomassa (filtração ou centrifugação)
↓
Lavagem da biomassa
↓
Re suspensão em água, solução salina ou tampão
↓
Adição do esteróide a ser transformado (em solvente)
↓
Biotransformação (em algumas horas)
Controles: aeração, agitação, temperatura (próxima de 30 °C) 
A biomassa pode ser empregada dispersa na solução ou imobilizada em gel e utilizada em coluna, para transformação contínua
Vantagens da transformação em duas fases:
a. Menor tempo
b. Menor custo em equipamentos
c. Controle mais fácil
d. Extração mais fácil
As células animais, vegetais ou microbianas podem realizar as biotransformações. Os microrganismos superam os demais tipos de células porque:
a. Devido à sua alta relação superfície/volume crescem muito mais rápido 
b. Devido ao seu metabolismo mais rápido são mais eficientes na transformação do substrato.
c. Possuem uma grande variedade de enzimas, que permitem muitas reações diferentes.
d. Possuem grande facilidade de adaptação ao ambiente artificial.
e. Diferentes microrganismos atuando sobre o mesmo esteroide produzem transformações diferentes.
As biotransformações são preferíveis aos processos químicos:
a. Quando se requer alta especificidade ou para se preparar um único isômero ótico do produto.
b. Como são empregadas temperatura e pressão próximas das condições ambientes há um menor gasto de energia.
c. Como é empregado meio aquoso não há contato do produto com solventes orgânicos.
A desvantagem é essas transformações são operadas em sistemas diluídos.
Transformações microbianas de esteroides e esteróis
A primeira produção de hormônios esteróides por biotransformação foi obtida em 1952 por Peterson e Murray, que transformaram a progesterona em corticosterona em uma etapa, empregando o bolor Rhizopus arrhizius, tornando possível a produção econômica de adrenocorticóides.
A produção de hormônios esteroidais por biotransformação empregando microrganismos utiliza precursores empregados como substratos da ação microbiana. Os substratos utilizados são escolhidos em função da sua disponibilidade na natureza e pela sua facilidade de transformação em intermediários essenciais.
 
 
Os mais empregados são:
a. O colesterol retirado da cera da lã de carneiro.
b. O ácido desoxicólico retirado da bile bovina
c. O β sitosterol, o campesterol e o estigmasterol retirados da soja.
d. A ecogenina retirada da saponina da piteira (Agave americana
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e. A diosgenina, empregada na produção de progesterona, retirada do barbasco mexicano (Dioscorea composita)
 
Atualmente são consumidas anualmente mais de 2000 toneladas de precursores para produção de hormônios esteroides pela indústria farmacêutica.
O mecanismo de ação dos microrganismos nas transformações dos esteroides não é bem conhecido. Parece que essas transformações são realizadas pelos microrganismos para neutralizar a toxicidade de determinadas substâncias.
As enzimas envolvidas nessas transformações são de grande especificidade são em sua maioria adaptativas (indutivas). Somente são sintetizadas em resposta à presença dos substratos.
Produção de insulina humana recombinante
A insulina utilizada inicialmente para a produção do diabete mellitus era obtida a partir do pâncreas de porcos. Embora semelhante à insulina humana, essa insulina em alguns pacientes pode ser menos eficaz ou causar efeitos colaterais como reações alérgicas.
Em 1990 pesquisadores da empresa brasileira Biobrás criaram produção de insulina através do DNA recombinante. A técnica consiste em introduzir no genoma da bactéria Escherichia coli o gene pró insulina humana.
Produção de hormônio de crescimento
O hormônio de crescimento humano, também conhecido como somatotrofina/somatotropina ou GH é um hormônio de caráter proteico que estimula o crescimento e a multiplicação celular em humanos e vertebrados. Ele é produzido pela hipófise anterior. 
Quando a sua produção não ocorre em níveis adequados ocorre o nanismo hipofisário.
Inicialmente a sua produção para o tratamento de nanismo era feita a partir de hipófises humanas, necessitando cerca de 200 000 hipófises para tratar um paciente. Além de extremamente caro o hormônio de crescimento obtido de hipófises trazia o risco da transmissão de doenças muito graves, como a encefalopatia espongiforme humana (Doença de Creutzfeldt-Jakobs).
Atualmente ele é obtido a partir de bactérias transgênicas (Escherichia coli). As bactérias produzem um precursor, uma proteína que necessita um processamento posterior, que é feito através de várias desnaturações e purificações. Por isso ele ainda é bastante caro.