生物化学作业氨基酸在医药领域的应用

氨基酸在医药产业的发展

氨基酸是生物有机体的重要组成部分，在生命现象中起着至关重要的作用。随着生物科学的进步，人类对生物体内的生理机能及代谢活动的了解，氨基酸在生物体内的重要生物机能越来越清楚。氨基酸是生命机体之营养，生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调控、信息传递方面扮演重要角色。

近30年来，在研究、开发和应用氨基酸方面均取得重大进展，在发现新氨基酸种类和数量方面已由60年代50种左右，到现在已突破400种。在产量方面，60年代初世界氨基酸产量不过10万吨，现在已跃上百万吨，产值超百亿美元。但与实际需求量还有较大距离，据专家们预计，到2000年年产值可望达到300亿美元。氨基酸作为人类营养添加剂、调味剂、饲料添加剂、医药、农药等在食品工业、农业、畜牧业及人类健康、保健等诸多方面有着广泛的应用。

一、氨基酸类药物的基本概念

（一）氨基酸的营养价值及其与疾病治疗的关系

必需氨基酸—人和哺乳动物自身不能合成，需要由食物供应，称为必需氨基酸。赖氨酸，色氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸，苏氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，缬氨酸等8种。

（二）治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物

谷氨酸及其盐酸盐，谷氨酰胺，乙酰谷酰胺铝，甘氨酸及其铝盐，硫酸甘氨酸铁，维生素U及组氨酸盐酸盐等。

（三）治疗肝病的氨基酸及其衍生物

精氨酸盐酸盐，磷葡精氨酸，鸟天氨酸，谷氨酸钠，蛋氨酸，乙酰蛋氨酸，瓜氨酸，赖氨酸盐酸盐，及天冬氨酸等。

（四）治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物

谷氨酸钙盐及镁盐，氢溴酸谷氨酸，色氨酸，5－羟色氨酸、左旋多巴等。

（五）用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物

偶氮丝氨酸，氯苯丙氨酸，磷天冬氨酸及重氮氧代正亮氨酸等。

二、氨基酸类药物的生产方法

一、水解法

（一）基本原理

1.蛋白质水解方法

酸水解法、碱水解法、酶水解法

2.氨基酸分离方法

溶解度法、特殊试剂沉淀法、吸附法、离子交换法

3.氨基酸精制方法

结晶，重结晶

（二）水解法过程

L－胱氨酸的制备

二、发酵法

L－异亮氨酸的制备

3）除菌体，酸化

发酵结束后，发酵液加热至100℃并维持10min，冷却过滤，滤液加工业硫酸和草酸至pH3.5，过滤除沉淀。

4）离子交换、吸附分离

上述滤液每分钟以树脂量1.5％的流速进H＋型732离子交换柱（φ40 ×100cm), 以100L去离子水洗柱，再以60℃,0.5mol/L氨水按3L/min的流速进行洗脱。分部收集洗脱液。

5）浓缩赶氨

6）脱色、浓缩、中和

7）精制，烘干

三、酶法转化

天冬氨酸和丙氨酸的制备

工艺过程

1）菌种培养

大肠杆菌（E. coli） AS 1.881 的培养

斜面培养基为普通肉汁培养基

摇瓶培养基成分（％）：玉米浆7.5，反丁烯二酸2.0，硫酸镁（7水）0.0 2，氨水调pH6.0，煮沸后过滤，500ml三角烧瓶中装液量50-100ml。从新鲜斜面上或液体中培养种子，接种子于摇瓶培养基中，37℃振摇培养24h，逐级扩大培养至1000～2000ml规模。培养结束后用1mol/L HCl调pH5.0，升温至45℃并保温1h，冷却至室温，离心收集菌体。

德阿昆哈假单胞（Pseudomonas dacunhae）68变异株的培养

斜面培养基组成（％）为蛋白胨0.25，牛肉膏0.52，酵母膏0.25，NaCl0. 5，pH7.0，琼脂2.0。种子培养基与斜面培养基，不加琼脂，250ml三角烧瓶中培养基装量40ml。摇瓶培养基组成（％）为L－谷氨酸3.0，蛋白胨，酪蛋白水解液0.5，磷酸二氢钾0.05，MgSO4.7H2O 0.01，用氨水调pH7.2，500ml三角烧瓶中培养基装量为80ml。将培养24h的新鲜斜面菌种接种于种子培养基中，30℃振摇培养8h，再接种于摇瓶培养基中， 30℃振摇培养24h，逐级放大。

2）细胞固定化

E coli的细胞固定化

取湿菌体20kg，悬浮于生理盐水中，保温至40℃，再加入90L保温至40℃的12％明胶溶液及10L1.0％戊二醛溶液，充分搅拌均匀，放置冷却凝固，再浸入0.25％戊二醛溶液中。于5℃过夜后，切成3～5mm的立体小方块，浸入0.25％戊二醛溶液5℃过夜，蒸馏水充分洗涤，滤干得含天冬氨酸酶得固定化。

假单胞菌体固定

取湿菌体20kg，加生理盐水搅拌至稀释至40L，另取溶于生理盐水的5％角叉菜胶溶液85L，两液均保温至45℃后混合，冷却至5℃成胶。浸于600L2％KC l和0.2mol/L已二胺的0.5mol/L pH7.0的磷酸缓冲液中，5℃下搅拌10min，加戊二醛至0.6mol/L浓度， 5℃搅拌30min，取出切成3～5mm的立体方块，用2％KCl溶液充分洗涤后，滤去洗涤液，即得固定化脱羧细胞。

3）生物反应堆的制备

4）转化反应

5）产品纯化与精制

三、氨基酸的功能

氨基酸的功能一直引起人们的浓厚兴趣，可广泛应用于医药、食品、农牧渔业、农药、化妆品、保健品等各个领域。

3.1 氨基酸在医药上的应用洛斯氮平衡理论的确立与人类发现在正常代谢组织蛋白中缺乏某一种即会导致整个有机体代谢紊乱，使氨基酸成为维持人体营养和治疗很多疾病的医疗药物。

医药是氨基酸相对用量不大但品种最多的一个部门，目前世界上用于药物的氨基酸及氨基酸衍生物的品种达100多种。

3.1.1 复合结晶氨基酸输液所谓氨基酸输液，是各种氨基酸按一定比例和要求，也就是模式配合组成的一种静脉注射液，根据模式不同，氨基酸输液可分为不同类型。氨基酸输液在我国发展极为迅速，1994年全国各种氨基酸输液只1000万瓶，1996年则上升到6000万瓶，估计到2000年可达到1亿瓶以上。