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第二章氨基酸类药物第二节氨基酸的生产方法掌握直接发酵生产氨基酸的操作要点；通过赖氨酸发酵生产的工艺过程，熟悉赖氨酸的发酵生产和产品的分离纯化工艺过程教学基本内容：2.2 直接发酵法2.2.1 直接发酵法的原理工业上，发酵实质上是利用微生物细胞中酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。
初生氨基酸：微生物通过固氮作用、硝酸还原及自外界吸收氨使酮酸氨基化成相应的氨基酸，或微生物通过转氨酶作用，将一种氨基酸的氨基转移到另一种酮酸上，生成的新氨基酸也称为初生氨基酸。
次生氨基酸：在微生物作用下，以初生氨基酸为前体转化成的其它氨基酸。
大多数氨基酸均可通过以初生氨基酸为原料的微生物转化作用而产生。
有些氨基酸可以以有机化合物和氨盐为前体，在相应酶作用下而产生。
发酵法中氨基酸的碳链主要来自糖代谢中间产物，如草酰乙酸、α-酮戊二酸、赤藓糖-4-磷酸、磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸、3-磷酸甘油酸及分枝酸等。
2.2.2 直接发酵法分类按照生产菌株的特性，直接发酵法可分为5类：1. 使用野生型菌株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸，如谷氨酸、丙氨酸和缬氨酸的发酵生产；2. 使用营养缺陷型突变株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸，如赖氨酸（高丝氨酸缺陷）、亮氨酸（苯丙氨酸缺陷）等；3. 由氨基酸结构类似物抗性突变株生产氨基酸，如赖氨酸（S-（2-氨基乙酸）-L-半胱氨酸（AEC）等；4. 使用营养缺陷型兼抗性突变株生产氨基酸，如高丝氨酸（蛋氨酸、赖氨酸缺陷，α-氨基-β-羟基戊酸AHV抗性）等；5. 以氨基酸的中间产物为原料，用微生物将其转化为相应的氨基酸，这一方法主要用于很难避开其反馈调节机制，而难以用直接发酵法生产的氨基酸。
如现已成功地用邻氨基苯甲酸作为前体物生产L-色氨酸，用甘氨酸作为前体工业化生产L-丝氨酸。
发酵法生产氨基酸的基本过程包括培养基配制与灭菌处理，菌种诱变与选育，菌种培养、灭菌及接种发酵，产品提取及分离纯化等步骤。
一、名词1.发酵工程2.生物热3.载体培养4.发酵异常5.结晶6.浓缩7.前体8.选择毒力9.培养基优化二、填空1.某酒厂生产的啤酒、果酒，放置久了会产生沉淀，使酒浑浊，造成产品积压滞销。
经化验，得知沉淀物是蛋白质。
为解决这一问题，提出了两个方案，甲：在酒中加入少量蛋白酶；乙：在酒中加入少量氨基酸氧化酶。
请评价这两种方案：（1）（）方案合理，原因是（）。
（2）（）方案合理，原因是（）。
2.在一个密闭的含足量葡萄糖溶液的容器里，加入一定量的酵母菌发酵制酒。
将产生的二氧化碳气体用导管导入足量的澄清石灰水中。
一段时间后析出沉淀200000g。
则此发酵过程中产生了（）kg的酒精。
3.酵母菌是兼性厌氧生物，在氧气充足时进行有氧呼吸，在氧气浓度低时进行酒精发酵，在酿酒厂，通常有两种与酵母菌有关的反应装置，如图：（1）甲装置的主要目的是要得到（）。
（2）乙装置的主要目的是要得到（）。
（3）消耗等量的葡萄糖，产生气体量最多的是（）装置。
（4）如果酵母菌进行酒精发酵消耗了3600g葡萄糖，能生成乙醇（）mol。
4.啤酒厂利用酵母菌酿酒时，为了增殖酵母菌的数量，除了为发酵罐中的酵母菌提供充分的反应底物、适宜的温度和PH值外，还应该对发酵罐采取（）措施。
这时发酵罐中酵母菌以（）方式进行增殖，产生大量新个体。
当利用酵母菌生产酒精时，应该对发酵罐采取（）措施。
5.发酵完毕后，目标产物提取前，要对发酵液进行预处理，其内容包括：（），（），（），（）。
6.发酵产物的提取方法主要有以下几种：（），（），（），（），（），（）。
7.发酵产物的精制主要包括（），（），成品干燥。
8.发酵生产葡萄酒时，发酵前向培养基中加糖是为了（），发酵前向培养基中加酒是为了（）。
9.生理酸性盐如（），生理碱性盐如（），发酵生产时主要利用这些物质调节PH值。
10.举出三例微生物发酵工程生物药（疫苗除外）：（），（），（）。
11.发酵培养基的设计和优化工作的内容：（），（），（），（）。
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。
氨基酸、多肽及蛋白质类药物山东药品食品职业学院张慧婧第一部分氨基酸、多肽及蛋白质基本知识一、蛋白质基本知识蛋白质是一切生命的物质基础，是生物体的重要组成成分之一。
无论是病毒、细菌、寄生虫等简单的低等生物，还是植物、动物等复杂的高等生物，均含有蛋白质。
蛋白质占人体重量的16%～20%，约达人体固体总量的45%，肌肉、血液、毛发、韧带和内脏等都以蛋白质为主要成分的形式存在；植物体内蛋白质含量较动物偏低，但在植物细胞的原生质和种子中蛋白质含量较高，如大豆中蛋白含量约为38%，而黄豆中高达40%；微生物中蛋白质含量也很高，细菌中的蛋白质含量一般为50%～80%，干酵母中蛋白质含量也高达46．6%，病毒除少量核酸外几乎都由蛋白质组成，疯牛病的病原体——朊病毒仅由蛋白质组成。
这些不同种类的蛋白质，具有独特的生物学功能，几乎参与了所有的生命现象和生理过程，可以说一切生命现象都是蛋白质功能的表达。
1．生物催化作用作为生命体新陈代谢的催化剂——酶，是被认识最早和研究最多的一大类蛋白质，它的特点是催化生物体内的几乎所有的化学反应。
生物催化作用是蛋白质最重要的生物功能之一。
正是这些酶类决定了生物的代谢类型，从而才有可能表现出不同的各种生命现象。
2．结构功能第二大类蛋白质是结构蛋白，它们构成动、植物机体的组织和细胞。
在高等动物中，纤维状胶原蛋白是结缔组织及骨骼的结构蛋白，α-角蛋白是组成毛发、羽毛、角质、皮肤的结构蛋白。
丝心蛋白是蚕丝纤维和蜘蛛网的主要组成成分。
膜蛋白是细胞各种生物膜的重要成分，它与带极性的脂类组成膜结构。
3.运动收缩功能另一类蛋白质在生物的运动和收缩系统中执行重要功能。
肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩系统的两种主要成分。
细菌的鞭毛或纤毛蛋白同样可以驱动细胞作相应的运动。
4.运输功能有些蛋白质具有运输功能，属于运载蛋白，它们能够结合并且运输特殊的分子。
如脊椎动物红细胞中的血红蛋白和无脊椎动物的血蓝蛋白起运输氧的功能，血液中的血清蛋白运输脂肪酸，β-脂蛋白运输脂类。
第一章。
1、简述生物制药工艺学的性质和任务生物制药工艺学是一门从事各种生物药物的研究、生产和制剂的综合性应用技术科学。
具体任务:①生物药物的来源及其原料药物生产的主要途径和工艺过程；②生物药物的一般提取、分离、纯化、制造原理和生产方法；③各类生物药物的结构、性质、用途及其工艺和质量控制.2、重点研究方向利用基因工程开发生物药物已经成为一个重要的发展方向，已经上市的有人胰岛素（1982）、人生长素（1987）、干扰素（1987）、乙肝疫苗（1987）等等。
3、生物药物的特性和分类性质:(1)在化学构成上，生物药物十分接近于体内的正常生理物质, 进入体内后也更易为机体所吸收利用和参与人体的正常代谢与调节。
(2)在药理学上, 生物药物具有更高的生化机制合理性和特异治疗有效性。
(3)在医疗上，生物药物具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小、疗效可靠及营养价值高等特点。
(4)生物药物的有效成分在生物材料中浓度都很低, 杂质的含量相对比较高。
(5)生物药物常常是一些生物大分子。
它们不仅分子量大, 组成、结构复杂, 而且具有严格空间构象, 以维持其特定的生理功能。
(6)生物药物对热、酸、碱、重金属及pH变化都较敏感，各种理化因素的变化易对生物活性发生影响。
分类:天然生物药物: 氨基酸类药物、多肽和蛋白质类药物、酶与辅酶类药物、核酸类药物、多糖类药物、脂类药物、细胞生长因子与组织制剂、微生物药物(抗生素类)、海洋生物药物（多糖类、聚醚类、大环类脂类、萜类、多肽和蛋白质类）基因工程药物:细胞因子干扰素类、细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子、造血系统生长因子类、生长因子类、重组多肽与蛋白质类激素、心血管病治疗剂与酶制剂、重组疫苗与单抗制品基因药物医学生物制品：包括各种疫苗、抗血清(免疫血清)、抗毒素、类毒素、免疫制剂(如胸腺肽、免疫核酸等)、诊断试剂等。
4、简述生物药物的研究发展趋势●利用基因组学的研究成果促进生物技术新药的研发●蛋白质工程药物的开发●新型疫苗的研制●新的高效表达系统的研究与应用●生物技术药物新剂型研究迅速发展●生物资源的综合利用与扩大开发●应用现代科学技术，改造传统的抗生素和氨基酸等生产工艺中西结合创制新型生物药物。
