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三磷酸腺苷的制备和作用

发布日期:2020/10/26 11:48:35

背景及概述[1][2]

三磷酸腺苷(ATP)是一种由一个腺嘌呤,一个核糖和一个三磷酸单位组成的核苷 酸药物,分子式C10H16N5O13P3,分子量为507。它是生物体内的能量转换器和贮存器,在人体能量代谢中起着重要的作用。ATP也是生物体内重要的代谢物质,作为代谢的中间体、辅酶参与生物体内脂肪、蛋白质、糖类和核酸等的代谢。在临床应用上,ATP除了能作为抢救危重病人的辅助药品外,还对急慢性肝炎、肾炎、心肌炎、冠状动脉硬化、进行性肌肉萎缩、再生障碍性贫血、风湿性关节炎等病症具有良好的治疗作用。本品为一种辅酶。三磷酸腺苷是核苷酸衍生物,参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时,三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基,同时释放出能量,三磷酸腺苷二钠能够穿透血-脑脊液屏障,能提高神经细胞膜性结构的稳定性和重建能力、促进神经突起的再生长。 

制备[1]

三磷酸腺苷的合成主要有化学合成法、酶催化合成、光合磷酸化和氧化磷酸化、微 生物酶系催化合成等方法。考虑到药品的安全性、环保、生产成本等因素,用腺苷为原料微 生物酶系催化合成三磷酸腺苷成为目前工业生产三磷酸腺苷的主要工艺。然而,我国三磷 酸腺苷生产水平总体还比较低,产品的产量、回收率、产品的纯度等方面达不到进口产品的 水平。

申请号为95100148.5的中国专利申请文件中公开了一种“用腺苷(AR)为原料生产 腺苷三磷酸(ATP)的新工艺”。该工艺主要包括:啤酒酵母冷冻处理、发酵提酶、离心分离、腺 苷发酵合成ATP、酒精沉淀、沉淀物回溶、冷冻除盐、稀释后离子交换、树脂洗涤洗脱、树脂脱 色、活性炭除热源、结晶、干燥等。该工艺由于酵母与转化酶的分离不彻底,发酵后期酵母所产酶系成分变化,转化酶活力下降,使得三磷酸腺苷转化率为90%,而且发酵过程中因菌体衰老自溶等因素带入较多杂物等问题;其次在发酵合成液中除了有三磷酸腺苷外,还有未 反应的AR及副反应产物AMP、ADP,及微生物所需的营养物质磷酸氢二钾、磷酸氢二钾、硫酸 镁等无机盐。发酵合成液中无机盐的浓度约4万mg/L。在离子交换吸附过程中,离子与ATP竞 争吸附到离子交换树脂上,造成树脂吸附ATP量仅约5~13克/100克树脂(201×7),采用酒 精沉淀脱盐工艺后树脂吸附ATP量提高到18~22克/100克树脂(201×7),但需要消耗ATP发酵液体积4~5倍的无水乙醇。三磷酸腺苷回收率和设备利用率低,产品中杂质较多。

CN201510113434.7提供一种能提高ATP产品的生产能力、回收率、产品纯度,降低化学试剂的消耗,简化生产工艺,减少污染排放,明显提高经济效益的三磷酸腺苷的生产方法。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的,一种三磷酸腺苷(ATP)的生产方法,它主要是利用酵母细胞内的酶系统,以葡萄糖为能源经糖酵解途径使腺苷(AR)磷酸化合成三磷酸腺苷,所述的生产方法包括如下步骤:

a)发酵反应锅中加去离子水,将水的温度升到30~42℃,定量投加啤酒酵母,再定 量投加葡萄糖、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾溶液,调节pH值在6.0~7.0范围内,保持温度为30 ~42℃并发酵2.0~2.5小时提转化酶,得到发酵提酶液;上述各反应物的用量为:啤酒酵母泥250~280g/L,葡萄糖35~45 g/L,磷酸氢二钾25~30 g/L,磷酸二氢钾20~25 g/L。

b)发酵提酶液需经过板框过滤去除酶液中颗粒度较大的酵母泥杂质,得到粗滤提酶液;

c)经过板框过滤的粗滤提酶液再经过精度为0.1~10μm的微滤膜处理,进一步去除细微的酵母等杂质,得到清酶液;

d)在清酶液中加入反应物腺苷20~40g/L,再加入营养物质硫酸镁1.6~2.0g/L, 调节pH值在6.0~7.0范围内,并在温度为32~35℃条件下发酵4.0~6.0小时,腺苷由葡萄 糖提供能量,在转化酶的催化作用下,腺苷磷酸化为三磷酸腺苷,三磷酸腺的浓度为36~ 72g/L;立即加冰水冷却,将温度降低到15~20℃;

e)采用截留分子量为150~500的纳滤膜,通过纳滤膜的选择透过性能使单价的离子透过膜,三磷酸腺苷溶液中80%以上的无机盐被去除,三磷酸腺苷因分子较大被纳滤膜截 留在浓缩液中,得到三磷酸腺苷浓缩液;

f)经过去除无机盐的三磷酸腺苷合浓缩液用去离子水稀释,使三磷酸腺苷的浓度 调整到0.5~1.5%;

g)上述稀释后的三磷酸腺苷溶液通过201×7阴离子交换树脂吸附,树脂粒度 0.315~1.25mm;吸附结束后用去离子水和0.04~0.06%氯化钠溶液洗涤,去除AR、AMP、ADP 等原料物和合成副产物,再用4.0~6.0%的氯化钠溶液洗脱,得到三磷酸腺苷洗脱液;

h)三磷酸腺苷洗脱液经过截留分子量为3000~10000的超滤膜处理去除蛋白质和 热源,通过活性炭吸附去除色度物质;

i)上述经过超滤膜处理和活性炭吸附的三磷酸腺苷洗脱液经过无水乙醇沉淀、离心分离、淋洗和浸泡提纯,得到三磷酸腺苷固体,无水乙醇的用量为三磷酸腺苷超滤膜透过 液的2.5~3.5倍,再经过38~42℃的真空干燥,得到三磷酸腺苷成品。

本发明采用微滤处理提高转化酶的纯度,提高了三磷酸腺苷的合成转化率;在三 磷酸腺苷发酵合成液的分离提纯过程中采用纳滤工艺将合成过程中添加的无机盐类营养 物质去除,增强了离子交换树脂吸附ATP的容量;采用超滤去除蛋白和热源,提高产品的纯度。本发明能使磷酸腺苷转化率达到95%以上,总回收率由达到80%以上,纯度提高到 98%以上。本发明具有能提高ATP产品的生产能力、回收率、产品纯度,降低化学试剂的消耗,简化生产工艺,减少污染排放,明显提高经济效益等特点。

药理作用[2]

三磷酸腺苷是核苷酸衍生物,参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时,三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基,同时释放出能量,三磷酸腺苷二钠能够穿透血-脑脊液屏障,能提高神经细胞膜性结构的稳定性和重建能力、促进神经突起的再生长。

临床应用和适应症[2]

用于进行性肌萎缩、脑出血后遗症、心功能不全,心肌疾患及肝炎等的辅助治疗。

注意事项[2]

1、脑出血初期患者禁用。

2、当药品性状发生改变时禁止使用。

主要参考资料

[1] CN201510113434.7 一种三磷酸腺苷(ATP)的生产方法

[2] 三磷酸腺苷二钠片说明书