代谢组学在医药领域的应用与进展 一、学习指导 1.学习代谢组学的概念及内涵，掌握代谢组学的研究对象与分析方法。 2.熟悉代谢组学数据分析技术手段 3.了解代谢组学优势特点 4.了解代谢组学在医药领域的应用 5.了解代谢组学发展趋势 二、正文 基因组功能解析是后基因组时代生命科学研究的热点之一，由于基因功能的复杂性和生物系统的完整性，必然要从“整体”层面上来理解构成生物体系的各个模块功能。随着新的测量技术、高通量的分析方法、先进的信息科学和系统科学新理论的发展，加上生物学研究的深入和生物信息的大量积累，使得在系统水平上研究由分子生物学发现的组件所构成的生命体系成为可能[1]。系统生物学家们认为，将生命科学上升为“综合”科学的时机已经成熟，生命科学再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物学时代进入到系统生物学时代[2]。系统生物学不同以往的实验生物学仅关注个别基因和蛋白质，它要研究所有基因、蛋白质，代谢物等组分间的所有相互关系，通过整合各组成成分的信息，以数学方法建立模型描述系统结构[3,4]。 （一）代谢组学的概念及内涵 代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分，也是目前组学领域研究的热点之一。代谢组学术语在国际上有两个英文名，即metabolomics 和metabonomics。Metabolomics是由德国的植物学家Fiehn等通过对植物代谢物研究提出来的，认为代谢组学（metabolomics）是定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学[5]。英国Nicholson研究小组从毒理学角度分析大鼠尿液成份时提出了代谢组学（Metabonomics）的概念，认为代谢组学是通过考察生物体系受扰动或刺激后（如某个特定基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化来研究生物体系的代谢途径的一种技术[6]。国内的代谢组学研究小组基本用metabonomics一词来表示“代谢组学”。严格地说，代谢组学所研究的对象应该包括生物系统中所有的代谢产物。但由于实际分析手段的局限性，只对各种代谢路径底物和产物的小分子物质（MW<1Kd）进行测定和分析。 （二）代谢组学优势特点 代谢组学作为系统生物学的一个重要组成部分，代谢组可以更好地反映体系表型生物机体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，在从基因到性状的生物信息传递链中，机体需通过不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部以及与外界环境的正常动态平衡[7]。
2009年第3期 试验研究 麦麸 棉柏玉米粉蛋白质含量15～20％ 35～40％ 8～12％ 不同氮源对柠檬酸发酵的影响 石河子长运生化有限责任公司（832000）夏胜洁 摘要本研究立足于以玉米粉为原料，利用黑曲霉生产柠檬酸，对添加不同的氮源进行研究，以提高糖酸转化率和缩短发酵周期为目的。 关键词 氮源；糖酸转化率；发酵周期；周期 中图分类号：Q 946.81+8.6 文献标识码：B 文章编号：1008-0899（2009）06-0001-02 在正常生产情况下，柠檬酸在黑曲霉细胞内不会积累，而且柠檬酸是黑曲霉的良好碳源。柠檬酸积累是菌体代谢失调的结果。柠檬酸发酵需要的条件：磷酸盐浓度低；氮源用NH 4+盐；PH 值低（低于2.0）；溶氧量高。 黑曲霉柠檬酸生产菌的PFK 酶是酵解途径中第一个调节酶，也是决定EM P 途径代谢流量的最重要的关键酶。此酶受正常的生理浓度范围的柠檬酸和ATP 的抑制，为AM P 、Pi 、NH 4+所激活，NH 4+还能有效地解除柠檬酸和ATP 对PFK 酶的抑制。NH 4+在细胞内的生理浓度水平下，PFK ，酶对柠檬酸不敏感，考察柠檬酸发酵时，PFK 酶的这些效应物在细胞内的浓度表明，NH 4+浓度与柠檬酸生产率有密切的关系，并且显示在锰缺乏和充足条件下显著差别，可以认为，锰的效应是通过铵离子浓度升高而减弱了柠檬酸对PFK 酶的抑制［1］ 。能作为氮源的原料很多在考虑氮源用量时，应考虑原料中的含氮量和培养基的碳氮比以控制霉菌的长势。氮源不足长菌弱，发酵期延长，且易染杂菌。而氮源过足则曲霉长势过旺，产酸率显著下降。 从生长角度看，黑曲霉可以利用很多无机和有机氮源，尤其偏好于无机氮源，并且在发酵柠檬酸中途添加NH 4+盐也有优越性［2］。从NH 4+的代谢调节作用考虑，NH 4+在发酵过程中，尤其在产酸阶段不应受限［3］。 国内玉米粉发酵生产柠檬酸工艺也在不断的探索不断的完善，工艺已日趋成熟。国内各柠檬酸厂由于地域的不同在柠檬酸发酵中添加的氮源也不同，究竟哪种氮源最适合黑曲霉柠檬酸发酵，达到柠檬酸生产的最好经济效益，可以提高糖酸转化率和缩短发酵周期。针对添加不同的氮源对柠檬酸生产的影响进行了研究。 氮源分有机氮源和无机氮源，本文分别选取具有代表性的有机氮源麦麸、棉柏、玉米液化液，和无机氮源硫酸铵、硫酸氢铵，将其加入柠檬酸发酵的生产培养基内，研究这些氮 源是否能促进产酸。针对以上问题分别作了500ml 摇瓶实验和5m 3小试验罐实验。1 500ml 摇瓶实验材料和方法1.1实验材料 菌种：黑曲霉，Co827。 分离：斜面、培养基。5°BX 土豆汁（加蔗糖）+琼脂粉20g/l PH 自然。 玉米粉，α-淀粉酶，麦麸、棉柏，硫酸铵、硫酸氢铵氨1.2实验仪器 500ml 三角瓶、150ml 三角瓶、250ml 三角瓶、100ml 定容瓶、500ml 定容瓶、2000ml 烧杯、玻璃棒、50ml 碱式滴定管。1.3实验设备 不锈钢电热恒温水浴锅， DZ 型恒速无级调速搅拌器，GB4027.1-83手提式压力蒸汽消毒器，P270型普通摇床，XSP-2C 显微镜。1.3实验方法 玉米清夜的制备。采用间接液化法，将本厂自磨玉米粉与洁净水按17％～20％浓度在2000ml 烧杯内调浆，将2000ml 烧杯放入水浴锅内升温，升温到玉米淀粉将糊化温度时，按比例加入α-淀粉酶。当碘试合格后将2000ml 烧杯从水浴锅内取出，留小部分液化液待用，将剩余液化液的清夜与玉米渣分离，留玉米清夜备用。 摇瓶培养基的制备。将玉米清液分别和麦麸、棉柏、液化液、 硫酸铵、硫酸氢铵按合适碳氮比添加每瓶摇瓶装量50ml （麦麸、棉柏、玉米粉的蛋白质含量如附表1），分装入洁净的500ml 三角瓶，并用干净四层纱布封口并扎上牛皮纸，在蒸汽灭菌锅内灭菌，121℃30分钟，冷却待用。测定摇瓶培养基的总糖和还原糖、蛋白质含量。1.4实验步骤 表11--
赖氨酸发酵生产 摘要：赖氨酸是人体必需的八大氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。将赖氨酸添加到食品中能大大提高蛋白质的利用率，又是一种优良的食品强化剂。因此研究赖氨酸的生产有着很高的价值。关键词： 简介： 赖氨酸是一种碱性氨基酸，是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸产品，是谷物蛋白的第一限制性氨基酸，在谷物食料中添加适量的赖氨酸，其蛋白质的生物价大大提高。 赖氨酸的应用范围很广。①作为食品强化剂；②作为药物可用作肝细胞再生剂，对改善肝功能，治疗肝硬化、高氨症，增进食欲、改善营养状况有明显的疗效；③作为饲料添加剂，在畜、禽类的饲料中添加少许的赖氨酸，对家禽、家畜的日增重、料肉比、家禽的产卵量等方面效果尤为显著。 1．赖氨酸发酵机制 赖氨酸合成途径的调节机制 （1）谷氨酸优先合成，谷氨酸合成过剩就会抑制谷氨酸脱氢酶（GD）的活性，使得生物合成的代谢流转向天门冬氨酸。天门冬氨酸的过剩也会抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性，使得天门冬氨酸不致大量积累。 （2）赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶A的生成形成平衡合成，乙酰辅酶A的增加能逆转天门冬氨酸对其自身合成的反馈抑制。 （3）天门冬氨酸激酶（AK）受赖氨酸与苏氨酸的协同反馈。AK是一个变构酶，催化天门冬氨酸和ATP形成α-天门冬氨酸磷酸，有两个变构位置可以接受末端产物。AK受赖氨酸与苏氨酸的协同抑制，当只有赖氨酸或苏氨酸与变构位置结合时，酶活影响不大，当赖氨酸与苏氨酸同时结合到两个变构位置时，酶活受到强烈的抑制。此外，AK是赖氨酸合成途径中唯一的反馈调节点。 （4）赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁，赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡啶二
各种氨基酸的生产工艺 1、谷氨酸 (1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。 该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。 (2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40℃进行结晶。 该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。 (3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20～3.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。(4)水解等电点法 发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa蒸汽）----盐酸水解（130 ℃，4h ）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH至3.0-3.2（NaOH或发酵液） -----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (5)低温等电点法 发酵液-----边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5-----加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌16h------4 ℃静置4h------离心分离 --------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (6)直接常温等电点法 发酵液-----加硫酸调节pH4.0-4.5-----育晶2-4h-----加硫酸调至pH3.5-3.8------育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。 2、L-亮氨酸 （1）浓缩段 原料：蒸汽 将一次母液通入浓缩罐内，通入蒸汽，温度120度，气压-0.09Mpa，浓缩时间6h，结晶。终点产物：结晶液（去一次中和段） （2）一次中和段 辅料：硫酸，纯水 结晶液进入一次中和罐，通入硫酸，纯水，温度80，中和时间4h，过滤 终点产物：1，滤液（回收利用）2，滤渣（去氨解段）
FDA《体内药物代谢/药物相互作用研究－试验设计、数据分析、关于剂量和药品 说明书的建议 I．概述 本指导原则向申请新药（NDA）和就治疗用生物制品（以下统称为药物）申请生物制品许可（BLA），并计划进行体内药物代谢试验和代谢性药物－药物相互作用研究的申办者提供建议。本指导原则反映了管理当局的当前考量，即应在新药开发过程中确定该药物的代谢作用，同时探究其与其它药物的相互作用，作为适当评价安全性和有效性的一部分。对于代谢性药物－药物相互作用，本指导原则中考量的方法可这样理解，即某一个特殊的试验研究是否要进行，要根据所开发的药物以及其预期的临床应用而进行调整。此外，不是所有的药物－药物相互作用都是基于代谢而发生，也可因由吸收、组织和/或血浆结合、分布以及排泄的相互作用引起药动学变化。记载与体内载体有关的药物相互作用的频度越来越多，这在以后的指导原则中可能会进行更详细的阐述。药物－药物相互作用可能会改变药物代谢动力学/药效学的关系，尽管研究并不十分透彻。本指导原则中对这些重要领域考量的并不详尽。 FDA以前的关于药物代谢和代谢性药物－药物相互作用的体外研究方法指导原则，可参见题为药物开发过程中的药物代谢/药物相互作用研究：体外研究（1997年4月）的指导性文件。本指导原则可看作是先前指导原则的姊妹篇。有关药物代谢以及其它类型的药物－药物相互作用的讨论可参见其它指导原则，包括人用药品注册技术要求国际协调会议（ICH）E8 临床试验的总体考虑（1997年12月），E7 对于特殊人群的临床试验：老年人（1994年8月），以及E3临床研究报告的结构和内容（1996年7月），管理当局指导原则可能用于老年人的研究药物（1989年11月）和药物临床评价中性别差异的研究和评价（1993年7月）。 II. 背景 A. 代谢作用 药物的作用以及副作用源自药物在作用部位的浓度，通常与药量（剂量）或血液浓度有关，后者又受到药物吸收、分布、代谢和/或排泄的影响。药物的清除或代谢作用通常是通过肝脏代谢，或是肾脏的排泄途径。此外，蛋白质治疗药物可通过与细胞表面受体特殊的相互作用，继而被内吞并由溶酶体降解。肝脏的消除主要由位于肝细胞内质网的细胞色素P450酶系完成，但也可由非P450酶系清除，如N-乙酰化和葡萄糖醛酸转移酶。存在于消化道粘膜的P450酶系还可以显著影响药物吸收入体循环的药量。很多因素可以影响肝脏和肠道内药物的代谢，包括疾病的有无和/或合并用药。然而，大多数影响因素通常在一段时间内较为稳定，而合并用药则可以突然改变吸收和消除的代谢途径，成为特别需要关注的因素。当一个药物，包括前药，代谢成一种或更多活性代谢产
植物代谢组学的研究方法及其应用 ★★★ BlueGuy(金币+3)不错，谢谢！ 近年来，随着生命科学研究的发展，尤其是在完成拟南芥(Arabidopsis thaliana) 和水稻(Oryza sativa) 等植物的基因组测序后，植物生物学发生了翻天覆地的变化。人们已经把目光从基因的测序转移到了基因的功能研究。在研究DNA 的基因组学、mRNA 的转录组学及蛋白质的蛋白组学后，接踵而来的是研究代谢物的代谢组学(Hall et al.，2002)。代谢组学的概念来源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物，代谢组学则是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科(Goodacre，2004)。它是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。 代谢物是细胞调控过程的终产物，它们的种类和数量变化被视为生物系统对基因或环境变化的最终响应(Fiehn，2002)。植物内源代谢物对植物的生长发育有重要作用(Pichersky and Gang，2000)。植物中代谢物超过20万种，有维持植物生命活动和生长发育所必需的初生代谢物；还有利用初生代谢物生成的与植物抗病和抗逆关系密切的次生代谢物，所以对植物代谢物进行分析是十分必要的。 但是，由于植物代谢物在时间和空间都具有高度的动态性(stitt and Fernie，2003)。尤其是次生代谢物种类繁多、结构迥异，且产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性，难于进行分离分析，所以人们一直在寻找更为强大的检测分析工具。在代谢物分析领域，人们已经提出了目标分析、代谢产物指纹分析、代谢产物轮廓分析和代谢表型分析、代谢组学分析等概念。20世纪90年代初，Sauter 等(1991)首先将代谢组分析引入植物系统诊断，此后关于植物代谢组学的研究逐年增多。随着拟南芥等植物的基因组测序完成以及代谢物分析手段的改进和提高，今后几年进入此研究领域的科学家和研究机构将越来越多。 1研究方法 代谢组学分析流程包括样品制备、代谢物成分分析鉴定和数据分析与解释。由于植物中代谢物的种类繁多，而目前可用的成分检测和数据分析方法又多种多样，所以根据研究对象不同，采用的样品制备、分离鉴定手段及数据分析方法各不相同。 1.1样品制备 植物代谢物样品制备分为组织取样、匀浆、抽提、保存和样品预处理等步骤(Weckwerth and Fiehn，2002)。代谢产物通常用水或有机溶剂(如甲醇和己烷等)分别提取，获得水提取物和有机溶剂提取物，从而把非极性的亲脂相和极性相分开。分析之前，通常先用固相微萃取、固相萃取和亲和色谱等方法进行预处理(邱德有和黄璐琦，2004)。然而植物代谢物千差万别，其中很多物质稍受干扰结构就会发生改变，且对其分析鉴定所采用的设备也不同。目前还没有适合所有代谢物的抽提方法，通常只能根据所要分析的代谢物特性及使用的鉴定手段选择合适的提取方法。而抽提时间、温度、溶剂成分和质量及实验者的技巧等诸多因素也将影响样品制备的水平。
目录 摘要................................................................ VI Abstract ............................................................... VII 第一章绪论. (1) 1.1赖氨酸简介 (1) 1.2赖氨酸的性质 (1) 1.3赖氨酸的发展现状 (2) 1.4赖氨酸的作用及缺乏症 (2) 1.5赖氨酸的生产方法 (2) 1.4.1二步发酵法 (2) 1.4.2直接发酵法 (3) 1.6赖氨酸的提取与精制 (3) 1.7电渗析的原理 (3) 1.8生物工业下游技术的一般工艺过程 (4) 第二章赖氨酸的生产工艺流程 (6) 2.1赖氨酸生产工艺概述 (6) 2.2赖氨酸生产工艺流程图 (6) 2.3原料预处理及淀粉水解糖的制备 (6) 2.3.1赖氨酸的发酵生产法 (6) 2.3.2原料的预处理 (8) 2.3.3淀粉水解糖的制备 (8) 2.4种子扩大培养 (8) 2.5赖氨酸发酵工艺条件控制 (9) 2.6赖氨酸的提取 (10) 2.7赖氨酸的精制 (10)
第三章工艺计算 (11) 3.1物料衡算 (11) 3.1.1工艺技术指标 (11) 3.1.2赖氨酸发酵车间物料衡算 (12) 3.1.3年产4000t赖氨酸厂发酵车间物料衡算结果汇总 (14) 3.1.4年产4000t赖氨酸提取车间物料衡算 (16) 3.2热量衡算 (17) 3.2.1淀粉液化工序的热量衡算 (17) 3.2.2液化液糖化过程的热量衡算 (18) 3.2.3发酵车间热量衡算 (19) 3.2.4赖氨酸溶液浓缩结晶过程的热量衡算 (21) 3.2.5赖氨酸干燥过程的热量衡算 (23) 3.2.6年产4000t赖氨酸厂热量衡算结果汇总 (24) 3.3过程水的衡算 (25) 3.3.1糖化工序用水量 (25) 3.3.2连续灭菌工序的用水量 (25) 3.3.3发酵工序的用水量 (26) 3.3.4提取工序的用水量 (26) 3.3.5中和脱色工序的用水量 (26) 3.3.6精制工序的用水量 (26) 3.3.7动力工序的用水量 (26) 3.3.8年产4000t赖氨酸水量衡算结果汇总 (26) 3.4无菌空气消耗量的计算 (27) 3.4.1无菌空气消耗量计算的方法和步骤 (27) 3.4.2年产4000t赖氨酸厂无菌空气计算 (29)
产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的代谢通量分析 一、研究背景和目的 谷胱甘肽是生物体内的一种重要的活性三肽，由谷氨酸，半胱氨酸和高甘氨酸缩合而成。在生物体内对于维持机体适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。在临床上，谷胱甘肽是一种治疗肝病、肿瘤、中毒、白内障及衰老等疾病的重要生化药物，在食品添加剂和运动营养学上也备受关注，其需求量也不断增加。 根据产朊假丝酵母利用葡萄糖为唯一碳源合成谷胱甘肽的代谢网络，通过代谢通量分析了解谷胱甘肽分批发酵不同阶段各代谢途径碳通量的分布和变化规律，再通过一定的扰动改变谷胱甘肽分批发酵过程中的代谢通量分布，从而改变谷胱甘肽生物合成量。 二、代谢通量分析方法 1、谷胱甘肽代谢网络结构模型 依据六个条件（见文献）建立谷胱甘肽代谢网络结构及谷胱甘肽的生物合成途径（文献中图一），并列出胞内代谢反应方程（附表一）。 2、代谢通量的计算 先假设细胞内的中间代谢产物均处于拟稳态，这样由n 个中间代谢产物即可得到n 个关于速率的约束条件，若选定的总数目为J ，则待解问题的自由度为F=J-n.这样通过实验测出F 个不相关速率可确定整体通量分布。 以x i 表示代谢网络中第i 种代谢物的积累速率，则有x i =k k j j r a r a ∑-∑，式中r j 表示生成第i 种代谢物的第j 个反应的通量，r k 为消耗第i 种代谢物的第k 个反应的通量，a j 和a k 均为化学计量系数，x i 、r j 和r k 为比速率。 采用矩阵的形式(见文献)直观地表示出代谢物的积累速率，通过矩阵利用线性代数的知识测定葡萄糖消耗速率、细胞合成速率、谷胱甘肽生成速率等。 三、结果：一定的扰动对谷胱甘肽生物合成量的影响 通过添加L-半胱氨酸，半胱氨酸一方面用于谷胱甘肽的合成，另一方面也要用作前体参与细胞的合成，二者在一定条件下是相互矛盾的，即参与细胞合成的半胱氨酸多，则用于谷胱甘肽合成的半胱氨酸就相对较少，而这对于胞内谷胱甘肽含量的提高是不利的。在发酵后期向反应体系中以外加半胱氨酸的方式来补充半胱氨酸的供给，对于缓解胞内半胱氨酸的需求可能是有帮助的。由此可见，额外的半胱氨酸的供给使通往GC 的碳通量(r 62)增加将近1倍。因此最终谷胱甘肽的产量也以相应的倍数增加(增幅为91%)。另外，半胱氨酸补加的直接结果是导致了通往HMP 途径的碳通量(r 17)锐减，这部分碳通量转而进入EMP 途径和TCA 循环，合成了更多的NADH 和FADH 2，由于半胱氨酸中巯基具有高度的还原性, 因此半胱氨酸的补加也改变了发酵体系已有的氧化还原环境，此时用于细胞维持的ATP 消耗也明显增加，增幅达到23%. 四、与其他方法对于谷胱甘肽生物合成量影响的比较
铵态氮与硝态氮的差异 铵态氮肥：氮肥中氮素的形态是氨( NH3)或铵离子(NH4+)。 例如液态氨、氨水、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等。 硝态氮肥：氮肥中氮素的形态是硝酸根(NO3-)。如硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙。硝、铵态氮肥：氮肥中含有铵离子和硝酸离子两种形态的氮。如硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵。酰胺态氮肥：主要有尿素植物可以大量吸收的氮，是铵态氮和硝态氮，也可吸收少量有机态氮，如尿素和结构比较简单的氨基酸。铵态氮是还原态，为阳离子；硝态氮是氧化态，为阴离子。它们所带的电荷不用，在土壤中的行为以及对植物的营养特点也不一样。不能简单地说哪种形态好，哪种形态不好。它们的好坏与施用条件和作物种类等有关。铵态氮在带阴离子的土壤胶体中容易被吸附，而硝态氮则不能被吸附，具有更大的移动性。硝态氮被植物吸收后，要经过硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还原成铵态氮后，才能进一步合成氨基酸。不同作物施用两种形态氮的反应往往不一。水稻施用铵态氮的效果比硝态氮好。因为水稻幼苗根中缺少硝酸还原酶，对硝态氮不能很好利用。除水稻本身原因外，水田中施用硝态氮易于流失，而且在淹水条件下的反硝化作用也是氮素损失的原因。因此，在水稻田施用硝态氮肥，有资料认为其肥效只有铵态氮肥的60%—70%。而与此相反的是烟草和蔬菜，它们是喜硝态氮的作物。硝态氮肥极易溶解，在土壤中活动性大，能迅速提供作物氮素营养，同时，又易于流失，肥效较短。这种特性符合烟草的要求，叶片要生长快，在适当时候又能落黄“成熟”。而且硝态氮有利于烟草体内形成柠檬酸、苹果酸等有机酸，烤出的烟叶品质好，燃烧性好。蔬菜施用硝态氮产量高，如硝态氮低于肥料全氮的50%，产量明显下降。因此，生产烟草、蔬菜专用肥时，氮肥中要有一定比例的硝态氮。但由于在土壤水分、温度、通气条件适宜时，铵态氮可经硝化作用，氧化成硝态氮。所以，烟草、蔬菜也不是绝对不能施用含铵态氮的肥料。另外，施用硫酸铵等生理酸性肥料作物生长不好，往往不是由于铵态氮肥不宜，而是由于生理酸性造成的。尿素施入土壤后一般要经过脲酶水解，转化成铵态氮肥，才能被植物大量吸收利用。
本技术涉及发酵领域，具体提供了一种L赖氨酸的发酵方法，在赖氨酸一级种子培养基、赖氨酸二级种子培养基和赖氨酸发酵培养基中添加醋酸 盐，并优化了上述各培养基的配方和发酵工艺。本技术所提供的发酵方法，能够促进产赖氨酸菌体的生长和赖氨酸的合成，显著提高终点赖氨酸含 量、总酸量及糖酸转化率，并显著缩短发酵周期。 技术要求 1.一种L-赖氨酸的发酵方法，其特征在于，在赖氨酸一级种子培养基、赖氨酸二级种子培养基和赖氨酸发酵培养基中添加醋酸盐。 2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)赖氨酸一级种子培养：赖氨酸摇瓶种子接入赖氨酸一级种子培养基在一级种子罐中培养，一级种子罐中硫酸铵的初始浓度为8-12g/L，当一级种 子培养基中总糖浓度下降至8-15g/L时，停止培养，得成熟赖氨酸一级种子液； (2)赖氨酸二级种子培养：将成熟赖氨酸一级种子液接入赖氨酸二级种子培养基在二级种子罐中培养，二级种子罐中硫酸铵的初始浓度为10- 15g/L，当二级种子培养基中还原糖浓度下降至5-8g/L时，停止培养，得成熟赖氨酸二级种子液； (3)赖氨酸发酵培养：将成熟赖氨酸二级种子液接入赖氨酸发酵培养基中，在流加葡萄糖溶液和硫酸铵溶液的条件下，在发酵罐中发酵培养，发酵 罐中的硫酸铵初始浓度为9-14g/L，培养40-44小时，得到L-赖氨酸。 3.根据权利要求1或2所述的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸一级种子培养基包括：蔗糖20-40g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5-1.5g/L， 硫酸铵8-12g/L，酵母浸粉5-10g/L，苏氨酸0.4-0.6g/L，蛋氨酸0.4-0.6g/L，味精7-10g/L，丙酮酸钠0.5-0.8g/L，醋酸盐1-3g/L。 4.根据权利要求1或2所述的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸二级种子培养基包括：葡萄糖60-80g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5- 1.5g/L，硫酸铵10-15g/L，玉米浆水解液1-1.5g/L，毛发水解液1-1.5g/L，甜菜糖蜜10-15ml/L，苏氨酸0.4-0.6g/L，蛋氨酸0.4-0.6g/L，醋酸盐1-3g/L。 5.根据权利要求1或2所述的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸发酵培养基包括：葡萄糖20-40g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸0.3-0.5ml/L，硫酸铵9- 14g/L，玉米浆水解液0.5-1g/L，毛发水解液0.5-1g/L，甜菜糖蜜10-15ml/L，甜菜碱0.5-0.8g/L，醋酸盐1-3g/L。 6.根据权利要求2所述的发酵方法，其特征在于，步骤(3)流加葡萄糖溶液和硫酸铵溶液的方法为：发酵培养过程中每2-4h取样测发酵液的还原糖浓 度和氨氮浓度，当发酵液中的还原糖浓度下降至4-8g/L时，开始流加质量体积浓度为50-60％葡萄糖溶液并维持发酵液的还原糖浓度为4-8g/L，当 发酵液中的氨氮浓度下降为1-2g/L时，开始流加质量体积浓度为40-45％硫酸铵溶液并维持发酵液中的氨氮浓度为1-3g/L。 7.根据权利要求6所述的发酵方法，其特征在于，流加质量体积浓度为40％的硫酸铵溶液。 8.根据权利要求2所述的发酵方法，其特征在于，步骤(1)赖氨酸摇瓶种子的接种量为赖氨酸一级培养基体积的1-3‰，培养过程中控制溶氧30％- 50％。 9.根据权利要求2所述的发酵方法，其特征在于，步骤(2)成熟赖氨酸一级种子液的接种量为赖氨酸二级培养基体积的2-5％，培养过程中控制溶氧 30％-50％。 10.根据权利要求2所述的发酵方法，其特征在于，步骤(3)成熟赖氨酸二级种子液的接种量为赖氨酸发酵培养基体积的10-15％，培养过程中控制溶 氧25％-40％。 技术说明书 一种L-赖氨酸的发酵方法 技术领域 本技术属于微生物发酵领域，具体地说，涉及一种发酵生产L-赖氨酸的方法。 背景技术 L-赖氨酸为碱性必需氨基酸，同时也是人体和动物所不能合成的八种必需氨基酸中最重要的一种，故常称为第一限制性氨基酸。人体必需通过日常饮食和补赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏，造成赖氨酸缺乏。 L-赖氨酸在医药工业、食品工业、畜牧饲料等领域都有着广泛的应用。在谷类为主的食品中添加一定量的L-赖氨酸，可提高其蛋白质的吸收率和营养价值；在高饲料的利用率；在医药工业上，L-赖氨酸一般被用作氨基酸输液，可以作为治疗铅中毒的药物、利尿的辅助治疗剂、血栓预防剂。
什么是碳源、氮源？ 碳源 碳源是微生物生长一类营养物，是含碳化合物。常用的碳源有糖类、油脂、有机酸及有机酸酯和小分子醇。根据微生物所能产生的酶系不同，不同的微生物可利用不同的碳源。 碳源对微生物生长代谢的作用主要为提供细胞的碳架，提供细胞生命活动所需的能量，提供合成产物的碳架。 氮源 作为构成生物体的蛋白质、核酸及其他氮素化合物的材料。把从外界吸入的氮素化合物或氮气，称为该生物的氮源。能把氮气作为氮源的只限于固氮菌、某些放线菌和藻类等。高等植物和霉菌以及一部分细菌，仅能以无机氮素化合物为氮源。动物和一部分细菌，不用有机氮化合物作为氮源就不能生长。 作为植物的氮源最重要的是无机化合物的硝酸盐和氨盐。硝酸盐一般需还原成氨盐后才能进入有机体中，但由于生物的性质和环境条件的不同，作为氮源来说，有时氨盐适宜，有时硝酸盐适宜。如浓度适宜，亚硝酸盐、羟胺等也可作为氮源。作为氮源的有机化合物有氨基酸、酰胺和胺等。特殊的细菌，也有时需要以极其特殊的氮素化合物作为唯一的氮源来进行培养。 碳源和氮源的合理性 合理的碳源和氮源，直接影响作物的生长，碳源含量高，作物生长受到抑制，根系生长比较快，茎叶收到缓慢，可能直接降低作物的茎秆高度等。氮源含量，作物发生旺长，叶片茎秆生长有劲，可能提高作物之身的高。碳源和氮源合理，作物生长平稳，根系和果实、叶片都处在健康状态。 碳氮比一般在25:1比较合理，因此，合理补充土壤中的碳源、氮源比较关键，部分碳源由作物腐烂的茎叶和根系来补充，氮源由植物吸收空气的中的氮作物补充。但是，碳源来源不稳定，根据作物的收货的目的，碳源一般比较缺乏，补充碳源可以选择标美力克肥业有限公司“碳神奇”作为碳源补充剂，提高土壤中碳源的含量，增加土壤团粒结构。
附件 14：
药物相互作用研究指导原则
一、引言 本指导原则旨为拟进行药物（指新药，包括生物制品）相互作用研 究的申办方提供建议。本指导原则反映了国家食品药品监督管理局（以 下简称 SFDA）审评机构的当前认识：即新药的代谢应该在药物研发过程 中进行确定，该药与其他药物之间的相互作用应作为安全性和有效性评 价的一部分进行研究。本指导原则建议的研究方法是基于以下的共识， 即：是否应进行某项特定的试验取决于药物的特征及拟定的适应证。药 物相互作用除了发生在代谢过程中外，也可能发生在吸收、分布和排泄 过程。目前，越来越多的报告显示药物相互作用与转运体相关，因此， 它们也是新药开发过程中应该考察的因素之一。药物相互作用还可能改 变药代动力学/药效动力学（PK/PD）的相互关系。 二、背景 （一）代谢 药物在作用部位的浓度所引起预期的和非预期的效应通常与用药 剂量或血药浓度有关，而血药浓度受到药物吸收、分布、代谢/或排泄 的影响。药物或其代谢产物的消除通常通过两种途径：即代谢（常在肝 脏或肠粘膜）和排泄（常在肾和肝脏） 。此外，治疗用蛋白制剂可通过 与细胞表面受体产生特异性结合，然后经由细胞内吞和细胞内的溶酶体 降解进行消除。肝脏消除主要由位于肝细胞内质网的细胞色素 P450 酶 系，但也可经由非 P450 酶系系统，如通过 N-乙酰基和葡萄糖醛酰转移
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酶完成。许多因素可影响药物在肝脏和肠内的代谢，如疾病、合并用药 （包括中草药） 、甚至食物（如西柚汁）等。虽然这些因素中的大多数 通常可保持相对的稳定，但是合并用药往往会突然改变药物的代谢，因 此需要特别关注。如果药物（包括前体药物）代谢成一种或多种活性代 谢物，合并用药对药物代谢的影响就变得更为复杂。这种情况下，药物 /药物前体的安全性和有效性不仅仅取决于原形药物的暴露量，还同时 取决于其活性代谢物的暴露量，而活性代谢物的暴露量与其生成、分布 和消除相关。因此，对新药安全性和有效性的评价应该包括药物的代谢 情况以及该代谢对整个消除过程的贡献大小。基于此，在药物代谢和相 互作用研究中，建立灵敏的、专属性强的药物及其重要代谢产物的测定 方法具有重要的意义。 （二）药物相互作用 1.代谢相关的药物相互作用 许多药物的代谢消除（包括大部分通过 P450 酶系的代谢） ，可因合 并用药而受到抑制、激活或诱导。因药物相互作用引起代谢的变化会相 当大，可能导致药物或其代谢物在血液或组织中浓度水平以一个数量级 或以上的降低或升高，也可能导致毒性代谢物的生成或毒性原型药物暴 露量水平的升高。这些暴露量水平的较大变化可使一些药物和/或其活 性代谢物的安全性和有效性特征发生重要的变化。此种变化不仅对于窄 治疗窗（NTR）的药物最为明显，也最容易预期，而且对于非窄治疗窗 （non-NTR）药物有时也可能发生（例如 HMG CoA 还原酶抑制剂） 。 代谢相关的药物相互作用研究的重要目的是探索新药是否有可能 对已上市的、并可能在医疗诊治中合用的药物的代谢消除产生显著影响。
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工业指南 药物研发过程中药物代谢和药物相互作用的体外研究 I .简介 药物进入体内以后，一般经过两种途径进行消除：直接排泄或者代谢成为一种或几种活 性的或非活性的代谢产物。当药物主要通过代谢进行消除时，那么它的代谢途径会显著影响 药物的安全性、有效性及使用方法。如果药物仅由一种代谢途径进行消除，那么代谢速率的 个体差异能导致血和组织中的药物和代谢物浓度的极大差异。一些例子表明，差异呈现具有 遗传多态性特征的双相分布（如CYP450 2D6, CYP450 2C19, N-乙酰转移酶）。当遗传多态 性影响一条重要的药物消除途径时，为了达到安全有效地使用药物的目的，有必要进行大剂 量调整。已有例子证明这种差异的存在会影响治疗的效果。例如，某种药物主要有CYP4502 D6 进行代谢，大约有7%的高加索人对这种药物没有代谢能力，但是这个比例在别的人种通常要低得多。类似的报道也可见于其它的代谢途径，主要是CYP4502C19, N-乙酰转移酶。不 仅如此，很多酶的代谢消除途径，包括绝大部分由CYP450代谢酶介导的，可以被联合用药 中的其它药物抑制或诱导，结果，患者共服其它化合物会发生治疗情况的突然改变。这种药 物相互作用会引起血液和组织中药物和代谢物浓度减少或增加，或者引起有毒物质的积蓄 （如一些抗组胺药与抗真菌药间的相互作用）。这些变化能极大地改变一个新药的安全性和 有效性，特别是有效治疗浓度范围比较窄的药物。 如果了解药物代谢途径和可能存在的药物相互作用，有时允许使用那种若血药浓度不能 预测而会产生毒性浓度的药物。由于这些原因，所以在新药研究的早期弄清楚药物到底是通 过原形排泄的还是通过一种或者多种途径进行代谢消除的是非常重要的。假如代谢消除是主 要途径，那么需要了解其主要的代谢途径。这些信息将有助于认识个体之间代谢差异的意义 和一些药物-药物、药物-其它物质相互作用的重要性。这些资料也有助于决定一些代谢物的药理活性是否需要进行进一步的研究。 此FDA工业指南提供了研究体外药物代谢和药物相互作用的一些建议。本指导原则鼓励 只要可能和合适全面评估体外代谢和相互作用应作为常规工作，像其它所有FDA 指导性文件 一样，建议并非是需要的东西，但是，可供药物研究科学家们作为一种方法思考潜在的大量安全性的担忧。FDA认识到，任何方法的重要性都将视研发药物及其临床使用的不同而变化。FDA还认识到，临床观察也能阐明本文件中对体外研究敏感的相同问题。鉴于本指南所提供
第1章引言2 研究背景2 设计的任务及主要设计内容3 设计的规模及产品3 工艺技术参数3 生产 基础数据3 种子培养基4 发酵培养基4 第2章厂址的选择5 厂址选择的重要性5 厂址选择的原则5 第3章工厂总平面设计7 总平面设计内容7 总平面设计的原则7 工厂建筑物面积设计8 第4章赖氨酸生产工艺8 赖氨酸生产工艺8 赖氨酸生产工艺概述8 工艺的选择：9 原料预处理及淀粉水解糖制备原料的预处理12 淀粉水解糖制备12 工艺操作规程12 种子扩大培养及赖氨酸发酵13 总体情况13 车间操作规程13 12 第5章物料衡算和能量衡算15 发酵车间 的物料衡算15 发酵液量15 发酵液配制需糖量16 二级种子液量16 二级种子培养液所需糖量16 生产一周期赖氨酸需总糖量16 耗用淀粉的原料量16 发酵培养基硫酸铵耗用量16 二级种子硫酸铵耗用量16 玉米浆耗用量16 磷酸二氢钾耗用量16 硫酸镁耗用量16 碳酸钙用量16 苏氨酸钠耗用量16 物料衡算总量16 赖氨酸发酵车间的能量衡算17 蒸汽消耗量计算: 17 冷却水消耗量计算18 第6章设备选型错误!未定义书签。 发酵罐的选择错误!未定义书签。种子罐的选择错误!未定义书签。搅拌器轴功率的计算错误! 未定义书签 发酵罐搅拌器错误!未定义书签。种子罐搅拌器错误!未定义书签。贮罐计算错误! 未定义书签。配料罐的计算错误!未定义书签。发酵罐配料罐错误!未定义书签。种子罐配料罐错误! 未定义书签。离心机计算错误! 未定义书签。主要设备一览表错误!未定义书签。 第7章环境保护与安全生产错误!未定义书签。 概述错误!未定义书签。治理标准如下：错误!未定义书签。 环保设计错误! 未定义书签。 三废处理错误! 未定义书签。废气的处理错误! 未定义书签。废水的处理错误! 未定义书签。废渣的处理错误! 未定义书签。
1TPM赖氨酸分离提取工艺设计 学生姓名： 学号： 指导教师： 专业名称：生物工程 完成时间： 2011年11月
目录 目录 (1) 第一章项目总论 (3) 1.1赖氨酸的简介 (3) 1.2赖氨酸的性质 (3) 1.3赖氨酸的作用 (3) 1.4赖氨酸的生产方法 (4) 1.4.1二步发酵法 (4) 1.4.2直接发酵法 (4) 1.5赖氨酸的提取精制 (4) 1.6生物工业下游技术的一般工艺过程 (5) 1.7离子交换原理 (5) 第二章技术方案 (1) 2.1产品方案 (1) 2.2发酵工艺流程示意图 (1) 2.3发酵过程工艺流程 (1) 2.3.1发酵法 (1) 2.3.2发酵液的预处理 (2) 2.3.3赖氨酸的提取 (2) 2.3.4浓缩和结晶 (2) 2.4工艺技术指标及基础数据 (2) 2.4.1主要技术指标如下表： (2) 2.4.2主要原材料质量指标 (3) 2.4.3二级种子培养基 (3) 2.4.4发酵培养基 (3) 2.5赖氨酸发酵车间的物料衡算 (3) 2.6热量衡算 (1) 2.6.1发酵过程中的冷却水耗量计算 (1) 2.6.2发酵过程中的无菌空气耗用量的计算 (1) 第三章发酵车间设备设计与选型 (1) 3.1发酵罐的选型 (1) 3.1.1发酵罐容积和台数的确定 (1) 3.1.2主要尺寸的计算 (1) 3.1.3发酵罐冷却面积的计算 (1) 3.1.4发酵罐搅拌器的设计 (1) 3.2电机的确定 (1)
3.2.1 计算Re m (1) 3.2.2计算不通气时的搅拌轴功率P O (1) 3.2.3计算通风时的轴功率Pg (1) 3.2.4求电机功率P电 (1) 3.3发酵罐设备结构的工艺设计 (1) 3.3.1空气分布器 (1) 3.3.2档板 (1) 3.3.3密封方式 (1) 3.3.4 冷却管布置 (1) 3.3.5发酵罐设备材料的选择 (1) 3.4种子罐的选型 (1) 3.4.1种子罐容积和数量的确定 (1) 3.4.2种子罐主要尺寸确定 (1) 3.4.3种子罐型号确定 (1) 3.5赖氨酸提取的树脂设计 (1) 第四章防污措施 (1) 4.1废水的处理 (1) 4.3废渣的处理 (1) 第五章结语 (1) 参考文献 (1)
药物体内代谢和药物代谢性相互作用研究 指导原则 国家食品药品监督管理局国家药品审评中心最终核准
目录 I ...........................................................................................................................................1 前言II . (1) 背景A (1) 代谢B ....................................................................................................... 药物代谢性相互作用2III ............................................................................................................................... 一般策略4455557789910111111A ........................................................................................................................... 体外研究B ....................................................................................................... 特定的体内临床研究C ....................................................................................................... 群体药代动力学筛查IV 药物体内代谢性相互作用研究的设计................................................................................... A ........................................................................................................................... 试验设计B ........................................................................................................................... 试验人群C ........................................................................................... 底物和相互作用药物的选择D ........................................................................................................................... 给药途径E ........................................................................................................................... 剂量选择F ........................................................................................................................... 研究终点G ...................................................................................................... 样本量和统计学考虑V ............................................................................................................................. 产品说明书A ......................................................................................................................... 药物代谢B ............................................................................................. 药物代谢性相互作用研究