固定化酶法制备5'-三磷酸腺苷

背景

5'-三磷酸腺苷 （ATP）在临床上是一种广泛应用于治疗多种疾病的辅酶类药物，如进行性肌萎缩、脑溢血后遗症、心机能不全、心肌疾患和肝炎等。它被称为人体内的“能量货币”，是生物体内能量交换的关键物质。早期的5'-三磷酸腺苷主要通过从动物肌肉组织中提取获取，后来采用化学合成法和光合磷酸化法进行生产。在20世纪60年代，开始使用发酵法合成5'-三磷酸腺苷，并随后发展出了以不同的游离菌体酶和游离细胞为催化活性物质的5'-三磷酸腺苷合成方法。在20世纪80年代前后，开始出现了固定化酶/细胞法生产5'-三磷酸腺苷的方法。

开发一种高效合理的合成方法对于获得高质量、低成本的5'-三磷酸腺苷非常关键。固定化酶/细胞法具有反应器效率高、主要原材料成本低、产量高以及产品后处理简便等显著优点，并且可以实现连续生产。因此，近年来固定化酶/细胞法在5'-三磷酸腺苷生产领域快速发展，并成为主要的生产方法。固定化酶/细胞法不仅具有生产效果好的优势，而且具备经济和环境友好的特点。它在制备高质量ATP方面的应用更加广泛，有望在临床和研究领域为更多人提供高效、低成本的药物治疗选择。

合成方法

酶是具有高度专一性的催化剂，能有效促进多步酶催化反应。固定化细胞酶系可以很好地保持酶在活细胞中的状态和组成结构，因此能够迅速有效地完成酶催化反应。选择适合的细胞酶系，可以实现以AMP、Ado甚至Ade为起始底物的5'-三磷酸腺苷合成。目前应用细胞酶系合成5'-三磷酸腺苷的方法通常有以下几种：

1. 利用酵母菌的糖酵解途径，以Ado或AMP为底物，在基质水平进行磷酸化合成5'-三磷酸腺苷。

2. 利用产氨短杆菌（Brevibacterium ammoniagenes）的发酵过程，以Ade为初始底物合成。

3. 利用假丝酵母菌（Candida boidinii）对碳酸化底物Ado（也可以是AMP或Ade）进行氧化合成。

由于对酵母菌的了解较为充分，目前主要应用的是种方法进行固定化细胞合成5'-三磷酸腺苷。

这些不同的合成途径利用了不同的酶系和底物，但都能实现5'-三磷酸腺苷的合成。在固定化细胞合成5'-三磷酸腺苷中，选择适合的方法可以根据具体需求和实验条件来确定。

图1-1：酵母菌的糖酵解途径合成法（使用Ado或AMP作为底物）

图1-2：产氨短杆菌发酵过程合成法（以Ade为起始底物）

图1-3：假丝酵母菌氧化碳酸化底物合成法（使用Ado、AMP或Ade）

参考文献

[1]王龙耀. 5'-三磷酸腺苷的分离与提纯研究[D].广西大学,2004.