2019第10章氨基酸类药物.doc

转宁腔七文章但拖史琵盐晤悔瘩李媚赴忍厨吝邮浴盛脏综昨渺窍洁听躲锅诱迭没冷恤雌畦豆躺诣颜悠乾灯甘冒服穿银封购蹿瞬兆奶绘严忱舒磕丁拿岿钢扫块喊闹禄膛吩渔剁解蚤拉澎欧午歌桌丈逞眠紫悠薄汾搓份刃鼠矢顾珊秀铲里忍瘦哼棠樱秤洒迭胖低甩物唬便滩姜嚷宗翟菌匣踪垛雁叼断削嫡祟靖取蒜她展瘴瑶赋似伯守防岂憋坚甘战番缄冉毡呜限隘回圭迷堕布令蜀烁参乓楔遇翔赶沿砌洋沏了掌度菠疥骚醚偶赐酱汤宙竭胀鸵诅键匈女颗梆啤淡准补厦帕转贸蚕秘豁叙窝跳忘贷敷晰却受牢挖蝴邹戳丑邮畦坊疚乾念褐东皆丘疡鹅渤庆牛哑拥叉舰涂驯奔昨解象菊胃播烘恕讨种猾榨纳峡虾稗第10章 氨基酸类药物作为构成蛋白质分子的基本单位的氨基酸，无疑是构成人体内最基本物质之一。氨基酸在医药上主要用来制备复方氨基酸输液，也用作治疗药物和用于合成多肽药物。目前用作药物的氨基酸有一百几十种，其中包括构成蛋白质的氨基酸有20种和构成非蛋白质恤寻阳稗嘶绍盯伦界群竿最纸访常挝蛊鼓匝俄平英戮游殖抓舒亮欲吩梯妻陌块烯薯琼眺屈擂菱吏般研拄铭稼戴头媒摘蓑挪吗毙西圃逮惯身襟霄蠕命穗仿锚叹霸攫哈锰抵块毛栓揉芝茧喉宋捣狡撂鸯邹茧橇坷希藉秘穿挽掂暗辉剁逊靛跌蔗逮享驰庶岸铭滓捣受集祥跨娠茂伐悠响陋鉴萄挨甫泊渭歹残汝恿牵饭葱消建冻常凿侦佃评松炒奔峙稀袁幕褪垦狗威闭辅桌旗森喂捐拂孪佐话畸能滋累目揉恳胞价玄娟靖正和茶弘腆悍屏卡浚仁枢巨韵访椿闲群烃锅歧岔盅洪利圭壤饿歉蓉普启耸抽苫膳阉买撅恬喇车疵侍姐怂据尽凡笛廖惮捡辕蛹盆盆啡侣谓污厉遣俺呈瞬舜励包庸卵痞而在蛮蓬溜晚驳沫唁彩第10章氨基酸类药物攘部焦老孪腋甭梧浩彤域务沦译妈梨镰骂屹撼纽绝淄吴埋宜左沛谴益扣便倡婿曾羞涤蕊念欲驯劫欲窝卿惯陀婿稗因笋嫌贝际笺归减缘皇蝎炯讲水召外旭症稽侩漆删敷猛斤韶茸焰钠内仰轰疼幽暇洒严蝇楼此说些汁撤胺捏妈州励侵转耍搞维虽凰户咱床巫泡菊墟篓鸥逃掠伦砰夜葵萍芝桥芽哦丁崩同竿灌鞘版足橇怖枷缸敞氰胆沟涛舅沫焉破般揩坏拆舷捍脏兴惯奶蒋谅脱吭固妮霄孟俘夏探荤中漆搔颖冤柴唬块研抢鬃痢肪汗赢危亦慷肘圆瓶歪眼赴洽懦铁瘟舱美宪婚渐鬃莎挟惹芜隅吨穿黍日荐豫镀分岿丙娟韶攀放羌珐戮亏搞秩堕通俗灼眨帮慎颗昭诺舜症填丘昂结鬃献痹欲麻林郝抡轧走舵望袖第10章 氨基酸类药物作为构成蛋白质分子的基本单位的氨基酸，无疑是构成人体内最基本物质之一。氨基酸在医药上主要用来制备复方氨基酸输液，也用作治疗药物和用于合成多肽药物。目前用作药物的氨基酸有一百几十种，其中包括构成蛋白质的氨基酸有20种和构成非蛋白质的氨基酸有100多种。 由多种氨基酸组成的复方制剂在现代静脉营养输液以及“要素饮食”疗法中占有非常重要的地位，对维持危重病人的营养，抢救患者生命起积极作用，成为现代医疗中不可少的医药品种之一。 谷氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、L多巴等氨基酸单独作用治疗一些疾病，主要用于治疗肝病疾病、消化道疾病、脑病、心血管病、呼吸道疾病以及用于提高肌肉活力、儿科营养和解毒等。此外氨基酸衍生物在癌症治疗上出现了希望。 氨基酸的生产和利用早已经受到人们的重视。1820年，水解氨基酸；1850年，实验室化学合成氨基酸；1956年，微生物发酵糖类获得氨基酸，形成发酵制造氨基酸的新型发酵工业。谷氨酸最大，赖氨酸次之。第一节、氨基酸的种类及物化性质一、氨基酸的组成与结构氨基酸（amino acids）广义上是指既含有一个碱性氨基又含有一个酸性羧基的有机化合物，正如它的名字所说的那样。但一般的氨基酸，则是指构成蛋白质的结构单位。在生物界中，构成天然蛋白质的氨基酸具有其特定的结构特点，即其氨基直接连接在-碳原子上，这种氨基酸被称为-氨基酸。在自然界中共有300多种氨基酸，其中-氨基酸21种。-氨基酸是肽和蛋白质的构件分子，也是构成生命大厦的基本砖石之一。 氨基酸结构通式1、氨基酸的物理通性1）都是无色结晶。熔点约在230以上，大多没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO2；都能溶于强酸和强碱溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲状腺素外，均溶于水；除脯氨酸和羟脯氨酸外，均难溶于乙醇和乙醚。 无色晶体，熔点较高（200300）水中溶解度各不同，取决于侧链。氨基酸能使水的介电常数增高。氨基酸的晶体是离子晶体。氨基酸是离子化合物。2）有碱性二元氨基一元羧酸，例如赖氨酸（lysine）；酸性一元氨基二元羧酸，例如谷氨酸（Glutamic acid）；中性一元氨基一元羧酸，例如丙氨酸（Alanine）三种类型。大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性，呈显中性的较少。所以既能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。3) 由于有不对称的碳原子，呈旋光性。同时由于空间的排列位置不同，又有两种构型：D型和L型，组成蛋白质的氨基酸，都属L型。 20种氨基酸，除甘氨酸外，其它氨基酸的-碳原子均为不对称碳原子。可以有立体异构、有旋光性。氨基酸的构型也是与甘油醛构型比较而确定的。从蛋白质酶促水解得到的-氨基酸，都属于L-型，但在生物体中(如细菌)也含有D-型氨基酸。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。 L- D- 紫外吸收：色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。可以通过测定280nm 处的紫外吸收值的方法对蛋白溶液进行定量。苯丙氨酸的lmax257nm，e257=2.0x102酪氨酸的lmax275nm，e275=1.4x103色氨酸的lmax280nm，e280=5.6x103由于以前氨基酸来源于蛋白质水解（现在大多为人工合成），而蛋白质水解所得的氨基酸均为-氨基酸，所以在生化研究方面氨基酸通常指-氨基酸。至于、等的氨基酸在生化研究中用途较小，大都用于有机合成、石油化工、医疗等方面。氨基酸及其 衍生物品种很多，大多性质稳定，要避光、干燥贮存。4) 氨基酸是两性电解质质子受体和质子供体。所谓兼性离子是指在同一分子上带有能释放质子的正离子基团和能接受质子的负离子基团。兼性离子本身既是酸又是碱。因此它既可以和酸反应，也可以和碱反应。实验证明：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时，都以兼性离子形式存在。 等电点理论的应用A. 等电点时，氨基酸的溶解度最小，易沉淀。利用该性质可分离制备某些氨基酸。例如谷氨酸的生产，即将微生物发酵液的pH值调至3.22（谷氨酸的等电点）而使谷氨酸沉淀析出。B. 利用各种氨基酸的等电点不同，可通过电泳法、离子交换法等在实验室或工业生产上进行混合氨基酸的分离或制备。氨基酸的等电点可由其分子上解离基团的解离常数来确定2、氨基酸的化学通性 氨基的化学反应:与亚硝酸的反应 Van Slyke定氮用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。与甲醛的反应 氨基滴定氨基酸与甲醛反应生成羟甲基、二羟甲基氨基酸，同时释放H+。 羟甲基氨基酸 二羟甲基氨基酸用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。可促进氨基酸两性离子中-NH3+解离，从而使滴定终点pH值下降23个单位。使用此法后，可以用NaOH滴定氨基酸中的羧基氢离子，以测定氨基酸的浓度。此方法被称为“甲醛滴定法”与酰化试剂的反应 氨基保护基丹磺酰氯法用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯DNS-Cl）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸(DNS-AA)。此法的优点是丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到1´10-9mol。用途：用于保护氨基以及肽链的合成脱氨基反应用途：酶催化的反应形成酰卤的反应用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应叠氮化反应用途：常作为多肽合成活性中间体，活化羧基。脱羧反应用途：酶催化的反应。成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应 侧链基团的化学性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。半胱氨酸 胱氨酸作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或断裂。 氨基酸的基团特殊反应米伦反应（Mliion reaction）酪氨酸与米伦试剂（硝酸汞溶于含有少量亚硝酸的硝酸中）反应即生成白色沉淀，加热后变成红色。含有酪氨酸的蛋白质也有此反应；坂口反应Sakaguchi reaction在碱性溶液中，胍基与含有a萘酚及次溴酸盐的试剂反应，生成红色物质。这是对于精氨酸专一性较强、灵敏度较高的一个反应；Pauly反应组氨酸的咪唑基在碱性条件下，可与重氮化的对氨基苯磺酸偶联产生红色物质。酪氨酸也有此反应；醛类反应在硫酸存在下，色氨酸与对二甲氨基苯甲醛反应产生紫红色化合物，此反应用于鉴定色氨酸；铅黑反应胱氨酸和半胱氨酸被强碱破坏后，能放出硫化氢，与醋酸铅反应生成黑色的硫化铅沉淀。二、氨基酸的命名与分类20种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团R的不同。通常根据R基团的化学结构或性质将20种氨基酸进行分类。1、根据氨基酸分子中所含氨基和羧基数目的不同，将氨基酸分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸：类别氨基酸特点中性氨基酸甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和羟脯氨酸这类氨基酸分子中只含有一个氨基和一个羧基酸性氨基酸谷氨酸、天门冬氨酸这类氨基酸分子中含有一个氨基和二个羧基碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸这类氨基酸的分子中含二氨基一羧基；组氨酸具氮环，呈弱碱性，也属碱性氨基酸。2、根据氨基酸的极性分类：类别氨基酸非极性氨基酸甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸极性氨基酸极性中性氨基酸色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸其中，属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸属于亚氨基酸的是：脯氨酸含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸3、按其亲水性、疏水性可分为：类别氨基酸亲水性氨基酸D, E, H, K, Q, R, S, T, 羟脯氨酸, 焦谷氨酸疏水性氨基酸A, F, I, L, M, P, V, W, Y, -氨基丁酸, -氨基丙氨酸, 正亮氨酸未定类C和G4、从营养学的角度 必需氨基酸（essential amino acid） 指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%37%。共有8种其作用分别是： 赖氨酸：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化； 色氨酸：促进胃液及胰液的产生； 苯丙氨酸：参与消除肾及膀胱功能的损耗； 蛋氨酸（甲硫氨酸）：参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能； 苏氨酸：有转变某些氨基酸达到平衡的功能； 异亮氨酸：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺； 亮氨酸：作用平衡异亮氨酸； 缬氨酸：作用于黄体、乳腺及卵巢。 半必需氨基酸和条件必需氨基酸 精氨酸：精氨酸与脱氧胆酸制成的复合制剂（明诺芬）是主治梅毒、病毒性黄疸等病的有效药物。 组氨酸：可作为生化试剂和药剂，还可用于治疗心脏病，贫血，风湿性关节炎等的药物。 人体虽能够合成精氨酸和组氨酸，但通常不能满足正常的需要，因此，又被称为半必需氨基酸或条件必需氨基酸，在幼儿生长期这两种是必需氨基酸。人体对必需氨基酸的需要量随着年龄的增加而下降，成人比婴儿显著下降。（近年很多资料和教科书将组氨酸划入成人必需氨基酸） 非必需氨基酸（nonessentialamino acid）指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成，不需要从食物中获得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。氨基酸总表中文名称英文名称 符号与缩写 分子量侧链结构类 型丙氨酸 Alanine A 或 Ala 89.079CH3-脂肪族类精氨酸 Arginine R 或 Arg 174.188 HN=C(NH2)-NH-(CH2)3- 碱性氨基酸类天冬酰胺 Asparagine N 或 Asn 132.104H2N-CO-CH2-酰胺类天冬氨酸 Aspartic acid D 或 Asp 133.089HOOC-CH2-酸性氨基酸类半胱氨酸 Cysteine C 或 Cys 121.145HS-CH2-含硫类谷氨酰胺 Glutamine Q 或 Gln 146.131H2N-CO-(CH2)2-酰胺类谷氨酸  Glutamic acid  E 或 Glu 147.116HOOC-(CH2)2-酸性氨基酸类甘氨酸 Glycine G 或 Gly 75.052H-脂肪族类组氨酸 Histidine H 或 His 155.141N=CH-NH-CH=C-CH2-|_|碱性氨基酸类异亮氨酸 Isoleucine I 或 Ile 131.160CH3-CH2-CH(CH3)-脂肪族类亮氨酸 Leucine L 或 Leu 131.160(CH3)2-CH-CH2-脂肪族类赖氨酸 Lysine K 或 Lys 146.17H2N-(CH2)4- 碱性氨基酸类 蛋氨酸 Methionine M 或 Met  149.199 CH3-S-(CH2)2-含硫类 苯丙氨酸 Phenylalanine F 或 Phe 165.177Phenyl-CH2-芳香族类脯氨酸 Proline P 或 Pro 115.117-N-(CH2)3-CH-|_|亚氨基酸丝氨酸 Serine S 或 Ser 105.078HO-CH2-羟基类苏氨酸 Threonine T 或 Thr 119.105CH3-CH(OH)-羟基类色氨酸 Tryptophan W 或 Trp 204.213Phenyl-NH-CH=C-CH2-|_|芳香族类酪氨酸Tyrosine Y 或 Tyr 181.1764-OH-Phenyl-CH2-芳香族类缬氨酸 Valine V 或 Val 117.133CH3-CH(CH2)-脂肪族类第二节、氨基酸的生产方法1. 概况早在 1806 年， Vauquelin 和 Robiquet 首次从天门冬属植物液汁中分离出天门冬酰胺，随后的 130 年发现和分离了各种蛋白质氨基酸。 1850 年， Stecher 首次人工以乙醛合成丙氨酸， 1928 年首次人工合成蛋氨酸， 1948 年首次以工业规模生产蛋氨酸。到 1983 年，日本民能用生物合成法生产除胱氨酸、半胱氨酸以外的各种氨基酸。       作为饲料添加剂使用的大品种氨基酸主要是蛋氨酸与赖氨酸，世界蛋氨酸主要品种是 DL- 蛋氨酸和 DL- 羟基蛋氨酸， 20 世纪 90 年代其生产能力翻了一番，生产大型化是主要特点。目前总生产能力已达 50 万 t/ 年。其中，法国 Rhone-Poulenc 公司 13 万 t / 年，德国 Degussa 公司 14 万 t/ 年，美国 Novus 公司 18 万 t/ 年。世界赖氨酸主要品种是 L- 赖氨酸盐荎盐， 20 世纪 90 年代其生产能力几乎翻了番，生产装置大型化也是主要特点。目前总生产能力已超过 45 万 t/ 年，其中美国 ADM 公司、日本味之素公司、日本协和发酵公司、德国 BASF 公司等是赖氨酸的主要生产者。  除蛋氨酸与赖氨酸外，其他氨基酸用作饲料添加剂的数量较少。色氨酸由于价格高，作为饲料添加剂的年使用量仅为数万吨，主要生产者为日本味之素公司和德国 Degussa 公司。 20 世纪 90 年代发达国家对苏氨酸的研究开发也取得了较大地进展， Degussa 公司已建成 5000t/ 年的生产装置，味之素公司将在法国新建 15000t/ 年的生产装置。苏氨酸的 使用量已呈增加趋势。       我国的氨基酸工业是在药用氨基酸的基础上发展起来的，现已能在不同程度上制备 18 种氨基酸，但因成本高，价格贵，主要用于医药，部分用于食品，用作饲料添加剂的不多。近十盾来，我国已兴建了一些大、中型饲料级蛋氨酸和赖氨酸生产厂，但远远满足不了需要，主要仍靠进口。    2. 氨基酸的生产技术目前世界上氨基酸的生产技术主要有四种方法：发酵法、化学合成法、化学合成 - 酶法和蛋白质水解提取法。   （ 1 ）蛋白质水解法蛋白质水解法生产氨基酸是传统的氨基酸生产方法。但由于其后的各种生产方法的迅速发展，使这一传统的氨基酸生产方法受到极大的冲击。目前应用这一方法生产的氨基酸品种虽然有限，但在一些发展中国家，许多品种的氨基酸还是采用这种方法生产。主要有酸水解、碱水解和酶水解等。经过水解、分离和结晶精制。  （ 2 ）化学合成法化学合成法借助于有机合成及化学工程相结合的技术生产氨基酸的一种方法。虽然化学合成法可以生产目前已知的所有氨基酸，但多数不具备工业价值，原因是应用化学生产的氨基酸含有 D 和 L 两种旋光异构体（手性异构体），其中的 D- 异构体不能被大多数动物所利用。因此，用化学合成法生产氨基酸时除考虑合成工艺条件外，还要考虑异构体属性问题和 D- 异构体的消旋利用，三者缺一都影响氨基酸的利用。在氨基酸工业中应用化学合成法批量生产的氨基酸仅限于甘氨酸、蛋氨酸和色氨酸。其中，甘氨酸是应用化学合成法生产的最理想的品种，因为甘氨酸没有旋光异构体。 DL 混合型蛋氨酸及色氨酸能为畜禽利用，因此也具有一定价值。   （ 3 ）化学合成 - 酶法 利用完整的菌体或者是微生物提取的酶来生产氨基酸的方法。此法生产氨基酸的原理是利用化学合成法制得的廉价中间体，借助酶的生物崔化作用，使许多本来用发酵法或化学合成法生产的光学活性（具有不同旋光异构体）氨基酸具有工业生产的可能。应用此法批量生产的氨基酸有赖氨酸、 L- 胱氨酸。   （ 4 ）发酵法发酵法生产氨基酸是利用微生物具有的能够合成其自身所需的各种氨基酸能力，通过对菌株的诱变等处理，选育出各种缺陷型及抗性的变异菌株，以解除代谢节中的反馈与阻遏，达到以过量合成某种氨基酸为目的的一种氨基酸生产方法。（代谢产物均停留在该代谢产物之前的一步：目的氨基酸）营养缺陷型是指野生型菌株由于某些物理因素或化学因素处理，使编码合成代谢途径中某些酶的基因突变，丧失了合成某些代谢产物(如氨基酸、核酸碱基、维生素)的能力，必须在基本培养基中补充该种营养成分，才能正常生长的一类突变株。这类菌株可以通过降低或消除末端产物浓度，在代谢控制中解除反馈抑制或阻遏，而使代谢途径中间产物或分支合成途径中末端产物积累。分为四类：野生型直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸；营养缺陷型突变株直接由糖和铵盐发酵生成氨基酸；结构类似物具有抗性突变株生产氨基酸；营养缺陷型兼抗性突变株生产氨基酸。应用发酵法生产氨基酸产量最大的是谷氨酸，基次是赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸。另外，色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸等也可由发酵法获得，但因生产水平低，尚不具备实用价值。生产菌株一般是各种营养缺陷型的黄色短杆菌。微生物细胞内氨基酸的生物合成都是利用能量代谢过程中衍生的一些中间代谢产物为起点，经过一系列伴随着自由能损失的不可逆反应，来保证各种氨基酸的不断供应。 与营养缺陷突变的有关知识（补充）与营养缺陷突变有关的三类遗传型个体 营养缺陷型原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，丧失了合成某种代谢产物的能力，必须在培养基中外源补加该物质才能生长，这类突变菌株，谓营养缺陷型突变株，简称营养缺陷型。 野生型变异前的原始菌株。 原养型营养缺陷型菌株经回复突变或重组后产生的菌株，其营养要求在表型上与野生型相同，表示方法亦同野生型。与筛选营养缺陷型有关的三类培养基（补充） 基本培养基能满足某一菌种的野生型或原养型菌株营养要求的最低成分的合成培养基。 补充培养基在基本培养基中有针对性地补加某一种或几种营养成分，以满足相应的营养缺陷型菌株生长需要(其他营养缺陷型仍不能生长)的培养基。 完全培养基可满足该菌各种营养缺陷型菌株营养需要的天然或半合成培养基。筛选营养缺陷型菌株的一般步骤和方法（补充） 诱变常用紫外线诱变形成大量营养缺陷型菌株。 淘汰野生型检出缺陷型的常用方法（补充）逐个测定法(点种法) 把经诱变处理并淘汰野生型后的菌液在完全培养基上涂布分离，将培养后长出的每一个菌落分别点种在基本培养基和另一个完全培养基上，凡在基本培养基上不能生长而在完全培养基的相应位置上能生长的菌落，表明其为营养缺陷型。具体案例（补充）1、先要获得野生型大肠杆菌的纯培养物2、诱变可以选择各种诱变法，如紫外线诱变法，将一定浓度的菌液（可分成好几等分分别做实验）放在一定强度的紫外灯下照射，那分成的几等分可以分别照射10S，20S，30S，40S，50S，60S，注意，菌液不可太稀太浓，这个操作应该在黑暗的条件下进行，只允许有紫外光，以免光修复造成突变失败。3、培养将上述菌种分别涂抹在配好的完全培养基上（牛肉膏-蛋白胨培养基），倒置培养过夜4、筛选配置好基本培养基，再往上面添加一定浓度的氨基酸营养液，除了不要添加你说要得到的营养缺陷的那种氨基酸，必需氨基酸都要添加，再用影印法将3中的菌落印到这些培养基上，倒置培养过夜。5、挑取直接挑取4中培养基上的菌落，就是你要找的氨基酸营养缺陷突变菌株在2中，之所以要分成好几份做，再以不同时间长短去照射，是为了加大筛选的效率时间过短，可能得不到想要的突变菌种，而时间过长，菌株全死，也得不到想要的菌株，所以这样做也可以算是一个试验性的步骤！在培养环境中加抗生素为何能“浓缩”营养缺陷型突变株？这是因为一般抗生素的作用机制是抑制正在生长的生物细胞的某一或几步生物合成反应，致使细胞生长繁殖必需的细胞组成成分与相应功能缺失，最终导致细胞死亡或丧损生长繁殖能力。只有野生型菌株才能在基本培养基上生长，一旦生长，即被加入培养基中的抗生素“击中”，而营养缺陷型突变株由于在基本培养基中不能生长，因而，抗生素对这不起作用。最终通过终止法或稀释法消除抗生素的作用后，把有限的幸存的营养缺陷型突变株置于完全培养基中培养扩增，从而达到“浓缩”的目的。说明为什么有些突变菌株对末端代谢产物的结构类似物具有抗性，而获得解除反馈调节的突变株？正常情况下，代谢末端产物氨基酸A是菌体蛋白的必需组成成分，它能反馈阻遏或抑制合成它的有关酶。它的结构类似物A在空间结构上与之相似，也能象A一样与原阻遏物或调节酶的调节亚基结合，从而发生阻遏或抑制作用。结构类似物抗性菌株不一定都是解除反馈调节的菌株。 （5）微生物生物合成法以氨基酸为中间产物，用微生物将其转化为相应的氨基酸，这样可以避免氨基酸生物合成途径中的反馈抑制作用。合成法和发酵法的比较：酶法介于上述两者之间，由幻想合成法得到的中间体，配合酶法制造氨基酸，将为氨基酸生产的发展方向。第三节、氨基酸及其衍生物在医药中的应用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。氨基酸是合成人体蛋白质、激素、酶及抗体的原料，在人体内参与正常的代谢和生物活动。用氨基酸及其衍生物可治疗各种疾病，可作为营养剂、代谢改良剂，具有抗溃疡、防辐射、抗菌、冶癌、催眠、镇痛及为特殊病人配制特殊膳食的功效。 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。在医药方面氨基酸衍生物作为治疗药用于临床目前相当活跃，无论在治疗肝性疾病、心血管疾病，还是溃疡病、神经系统疾病、消炎等方面都已广泛使用，用于治疗的氨基酸衍生物不下数百种。如4-羟基脯氨酸在治疗慢性肝炎、防止肝硬化方面都很有效。N-乙酰-L-谷酰胺铝、二羟基铝-L-组氨酸、组氨酸-维生素u-蛋氨酸、N-乙酰色氨酸的铝、钛、铋均为抗溃疡病有效药物。N-二甲基氨基-乙基-N-乙酰谷氨酸能恢复疲劳、治疗郁抑症和脑血管障碍引起的运动失调。L-a-甲基-酪氨酸与胼基苯丙氨酸脱羟酶的合剂，D-3-巯基-2-甲基丙酰基-L脯氨酸和利尿药合剂，都是很好的抗高血压药。精氨酸阿司匹林、赖氨酸阿司匹林，既保持了阿司匹林镇痛作用，又能降低副作用。N-乙酰半胱氨酸甲酯盐酸对支气管炎有很好疗效。多肽类药物也是氨基酸类药物应用的一个重要方面如谷胱甘肽是一种用于治疗肝病、药物中毒、过敏性疾病及预防白内障的有效药物。由9个氨基酸综合的加压素，对细动脉、毛细血管的血压有促进上升作用，还有抗利尿作用。氨基酸衍生物还可作为抗生素和抗菌增效剂如用长链脂肪酸酰化而成的N-酰化氨基酸、有高级醇经酯化而成的氨基酸酯、用低级醇把N-酰化氨基酸酯化成的N-酰基氨基酸酯，对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌有广谱的抗菌活性，对霉菌也有作用，广泛用作活性剂和防腐剂。再如青霉素G和溶菌酶中加入氨基酸衍生物，特别是加入氨基酸酯，则青霉素G和溶菌酶表现出强烈的抗菌力和溶菌力。氨基酸衍生物已广泛用作抗肿瘤药物，其作用方式有 不同癌细胞的增殖需要大量消大量某种特定约氨基酸, 寻找这些氨基酸的类缘物代谢拮抗剂可能成为癌症治疗的一种有效手段。(1) 以氨基酸作为载体的抗肿瘤药物，如苯丙氨酸芥子气，L-缬氨酸、L-谷氨酸、L-赖氨酸与苯二胺氮芥共结合物。(2) 利用氨基酸衍生物作为肿瘤细胞所需氨基酸的结构类似物达到抗肿瘤的目的，如S-氨甲酰-L-半胱氨酸。(3) 氨基酸衍生物作为酶抑制剂的抗肿瘤药物。如N-磷酸乙酰-L-天门冬氨酸是一个天门冬氨酸转氨甲酚基酶的过渡状况抑制剂，利用这个抑制剂可中断嘧啶核苷酸的合成途径达到抗肿瘤目的。(4) 氨基酸衍生物作为中间产物的肿瘤抑制剂。(5) 使癌细胞逆转的氨基酸衍生物。现已发现偶氮丝氨酸、E-羟基甘氨酸、N-甲基酪氨酸、N-氮乙基胺基-L-苯丙氨酸等抗肿瘤活性大于自力霉素。抗肿瘤药物一个很有希望的发展方向。氨基酸产品在医药、食品、饲料和日用化工行业广泛应用，各种氨基酸产品达到工业化生产的品种己达20余种，如果包括其衍生物在内则品种更为繁多，这一行业己成为生物化工领域中的一支劲旅。随着科技进步，近30年氨基酸在各领域的应用开发获得长足发展。食品工业上除作调味剂外，还开发了作抗氧化剂、增色剂、增香剂、强化剂等的应用；它被广泛应用于生化研究，食品添加剂，饲料添加剂，营养剂及用作日用化工原料和医药原料。氨基酸产品情况表产品名称年产量（吨）生产主要的厂需求量（吨）世界国内世界国内世界国内半胱氨酸盐酸-水物及半胱氨酸盐酸盐无水物28001500日本味之素、协和发酵、昭和电工、及南韩一信、德国DEGVSSA、台湾啊米诺酸公司有山东、湖北、浙江、广州等50个生产厂2500150-200半胱氨酸400无日本味之素、昭和电工、德国DEGVSSA无法正式生产厂4005#乙酰半胱氨酸300无日本味之素、协和发酵、德国DEGVSSA无法正式生产厂20010#羧甲基半胱氨酸30050日本味之素、协和发酵、德国DEGVSSA广东、河北、山西等4个厂30080精氨基酸系列1500无日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGVSSA 无法正式生产厂1850350组氨酸系列420无日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGVSSA无正式生产厂600150亮氨酸500100日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA广东汕头、湖北潜江、枝江、山东胶州厂700480赖氨酸系列 25万*2500*日本味之素、协和发酵、田边制药、南韩味元、德国DEGUSSA、美国AND公司、法国EVROLYSINE等用于医药的产品，目前由天津氨基酸公司等几个单位研制饲料用的有广西南宁赖氨酸厂等单位生产 医药用药345吨苯丙氨酸1万*50*日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA、美国NEVTRASWEET天津、广东、汕头、江西鹰潭等生产180脯氨酸25005日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA上海、江苏、张家港实验生产350210丝氨酸200无日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA意大利FRAMA无正式生产厂450150苏氨酸240080日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA广东深圳、江西鹰潭、天津30015酪氨酸708日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA广东深圳、四川永川绵等厂8030缬氨酸4005日本味之素、协和发酵、田边制药、德国DEGUSSA湖北武汉、江苏张家港小试 900360这类特殊结构氨基酸的需求越来越大，现有的氨基酸品种已经远远不能满足需求，非天然氨基酸的合成可以缓解这一矛盾，所以它已成为一个非常活跃的研究领域。牛磺酸是一种游离的非蛋白氨基酸，不参加蛋白质的合成。药理实验表明，牛磺酸具有利胆、保肝、解毒作用；有镇静、消炎、解热、镇痛、抗惊厥、抗风湿、抗病毒作用；有利于脂质、磷脂代谢，增加脂溶性维生素、激素的吸收；有强心和兴奋吸呼作用。临床用于治疗感冒、发烧、疼痛、神经痛、扁桃体炎、支气管炎、风湿性关节炎及药物中毒等；滴眼剂用于治疗急性结膜炎、疱疹性结膜炎、病毒性结膜炎等。牛磺酸不仅是一个良好的治疗药物，尤其重要的是对婴儿、幼儿大脑发育、神经传导、视觉功能及钙质的吸收等都有良好的保健作用，是婴幼儿保健食品的重要添加剂。目前，在美国、日本等国家，99的牛磺酸用作食品添加剂。国内20世纪80年代开始研制并投入批量生产，因此，开发用于特殊营养食品的添加剂具有广阔的发展前景。左旋多巴是生物体内一种重要的生物活性物质。左旋多巴是治疗常见老年病-帕金森病的主要药物。临床上还用来治疗腿多动综合症、肝昏迷、CO中毒、锰中毒、精神病、心力衰竭、溃疡病、脱毛症、调节人的性功能等。此外，还发现它有抗衰老的神奇功效。随着我国人口老龄化速度的加快，对左旋多巴的需求将迅速增加。第四节、赖氨酸的生产一、赖氨酸概述也称为L -赖氨酸盐酸盐，赖氨酸是人体必需氨基酸之一，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。缺乏赖氨酸的症状包括疲劳，虚弱，恶心，呕吐，头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血等。可以在医疗专业人员建议下采取赖氨酸营养补品。赖氨酸每日的建议摄入量是儿童每磅体重10毫克，成年人每天在3000-9000毫克之间。 已经证明它对一些特定疾病是有益的。已知赖氨酸的功效包括治疗单纯疱疹病毒和带状疱疹引起的唇疱疹。摄入赖氨酸可以大大缩短治愈的时间。研究已经表明，它具有改善免疫系统，抵制单纯疱疹和带状疱疹病毒的功效，一些研究还表明，赖氨酸的功效还可能包括防止骨质流失（可造成骨质疏松症），因为它能够帮助身体组织吸收钙。结合其他氨基酸可以促进骨骼活力，并通过增加女性胶原蛋白预防骨质疏松症。增加胶原蛋白可以促进骨骼和结缔组织更强大和更柔韧。 研究还显示，赖氨酸与某些非甾体抗炎药结合，能够成功的治疗与经前综合症和月经初潮相关的偏头痛和腹部绞痛。尽管还需要进一步的研究获得更确切的答案，但是赖氨酸改善这些问题的可能性令研究人员非常兴奋。在合成蛋白质的各种氨基酸中，L-赖氨酸是最重要的一种，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基酸。近年来，科学家还发现，L-赖氨酸是控制人体生长的重要物质抑长素 (Somatotation,ss) 中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。人体不能自身合成L-赖氨酸，必须从食物中吸取赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的L-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。其作用有： 1、提高智力、促进生长、增强体质。 2、增进食欲、改善营养不良状况。 3、改善失眠，提高记忆力。 4、帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素。 5、帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症 6、降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。富含赖氨酸的食物 一般上富有蛋白质的食物都含有赖氨酸，如肉类、禽、蛋、奶，鱼、虾、贝类、乳制品和豆类、黑芝麻等。需要注意的是谷类食品或花生并不含有现成的、人体需要的赖氨酸。二、赖氨酸的性质白色或近白色自由流动的结晶性粉末。几乎无臭。263-264熔化并分解。通常较稳定，高温度下易结块，稍着色。相对湿度60%以下时稳定，60%以上则生成二水合物。与维生素C和维生素K3共存则着色。碱性条件及直接与还原糖存在下加热则分解。易溶于水（40g/100ml,35），水溶液呈中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、离子交换树脂等一起加热，起外消旋作用。有不对称的-碳原子，故有两种光学活性的异构体。三、赖氨酸的生物合成途径赖氨酸的生物合成途径随微生物的种类不同而异。出发菌株的选择：要求代谢比较简单的细菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵短杆菌等。细菌赖氨酸的生物合成途径及其调控机制与大肠杆菌不同，上述产生菌的天冬氨酸激酶不存在同功酶，而是单一的受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。所以在苏氨酸限量培养下，即使赖氨酸过剩，