资源描述：
《生物技术制药实验讲义新》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、《生物技术制药》BiotechnologicalPharmaceutics实验讲义龙岩学院生物科学与技术系生物技术教研室编2008年9月编写说明自1982年第一个基因工程产品-人胰岛素投入市场以来，生物技术制药得到迅速发展，医药生物技术已成为整个生物技术中发展最快、效益最好、影响最大的重要分支。生物药物的种类和数量迅速增加，对人类的健康、疾病治疗产生很大的影响，并产生了巨大的社会效益和经济效益。《生物技术制药实验》是为生物技术专业高年级本科学生开设的一门设计及研究性实验，课程的主要内容包括：基因工程菌的构建、基因工程菌的发酵培养条件的
2、工艺的优化、工程菌发酵产物的检测、工程菌发酵产物的提取、分离与纯化、鉴定。通过本课的教学，强化实验技能训练，使学生掌握生物技术新药的设计思路，学会以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等现代生物技术研制生物药物的基本原理和方法，从而使学生更进一步加深理解和巩固所学的生物技术制药课程的理论知识。本讲义编写的宗旨是简明、实用，结合了本实验室的实际条件，实验尽量避免使用昂贵的仪器和材料。本讲义可供本科生、专科生使用，可根据理论课程的实际教学进程安排实用项目。目录基因工程菌发酵生产丙酮酸盐的综述实验一丙酮酸盐的发酵培养基的配置和产量的测定实验
3、二丙酮酸盐高产菌株的快速筛选实验三丙酮酸盐的液体发酵及其工艺条件的优化实验四丙酮酸盐的提取与纯化参考书基因工程菌发酵生产丙酮酸盐的综述1、丙酮酸盐项目介绍1.1课题研究背景丙酮酸（Pyruvic acid），又称α-氧代丙酸，为无色至淡黄色液体，呈醋酸香气和愉快酸味，是重要的α-氧代羧酸之一。丙酮酸不仅在生物能量代谢中具有十分重要的作用，而且是多种有用化合物的前体，制药工业用于酶法合成L-色氨酸、L-酪氨酸、L-多巴；合成L-半胱氨酸、L-亮氨酸、维生素B6和B12等。生化研究用于伯醇及仲醇的检定；转氨酶的测定；是脂肪族胺的显色剂等。
4、农用化学品用于合成乙烯系聚合物、氢化阿托酸、古物保护剂等多种农药的起始原料。细胞培养中与乳酸组成抗氧化剂，降低对细胞的伤害；是动物细胞培养的重要底物。另外，丙酮酸及其盐类（丙酮酸钠、丙酮酸钙等）还可以作为食品添加剂广泛应用于食品和酿酒工业，特别是近年来丙酮酸盐在减肥方面的应用，受到西方消费者青睐，更是引起了丙酮酸盐生产和研究的热潮。1.2丙酮酸钠的生物药物功能丙酮酸钠或酯是有效的抗氧化剂和自由基清除剂,被应用于防治心肌、肠和肝等组织器官的缺血/再灌注损伤。丙酮酸钠作为等渗的复苏液,较氯化钠明显延长了失血性休克动物的存活时间。在休克开始
5、之初给予丙酮酸钠能够改善机体的氧化还原状态,防止重要抗氧化剂-谷胱甘肽（GSH）的损失,抑制肝细胞的凋亡,还能够改善脑的代谢和功能。在放血前和放血同时给予丙酮酸钠可以延长动物的存活时间、推迟心血管系统衰竭的发生。另外，丙酮酸钠对失血性休克引起的全身性缺血/再灌注损伤起着重要的保护作用。总之,丙酮酸钠作为抗氧化剂,能够直接清除氧自由基,减少中性粒细胞的浸润,减轻失血性休克引起的炎性反应,对缺血/再灌注损伤起保护作用。而且,丙酮酸钠是副作用较小的天然代谢底物,由微生物发酵生产,工艺日渐成熟，成本低廉,在防治休克及其他疾病引起的缺血/再灌注
6、损伤方面,具有广阔的应用前景。 1.3丙酮酸钙的生物药物功能丙酮酸钙作为膳食补充剂，具有加速体内TCA循环，促进脂肪代谢、减轻体重、增强人体耐力、提高竞技成绩等功效；对心脏有特殊的保护作用，可增强心脏肌肉的效能，减少心脏病或心脏局部缺血造成的损伤；同时，丙酮酸钙具有吞噬体内自由基和抑制自由基的生成等显著效果。1.4丙酮酸盐的代谢途径丙酮酸盐的传统生产方法为化工合成，原料昂贵，污染严重。现已逐渐地转变成为了使用微生物发酵法生产，其基本思想是基于丙酮酸代谢途径考虑的。细胞内丙酮酸的代谢途径如上图所示，葡萄糖进入细胞后经糖酵解途径生成
7、磷酸烯醇式丙酮酸，然后生成丙酮酸，在此过程中需要NAD作为质子H的受体。丙酮酸主要通过六条支路进一步代谢:(1)丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系〔PDH)的作用下生成乙酞辅酶A，进入TCA循环，需要焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、FAD,NAD+、辅酶A和Mg2+共六种辅助因子；(2)丙酮酸在丙酮酸脱羧酶(PDC)的作用下脱羧生成乙醛，进而还原成乙醇，其中PDC需要TPP(VB1)作为辅酶:(3)丙酮酸在厌氧状态下由乳酸脱氢酶(LDH)作用生成乳酸，此过程中需要NADH+H+为其提供质子H;(4)丙酮酸在丙酮酸羧化酶(PC)作用下生成草酰乙酸(
8、OAA)，此过程需要生物素(Bio)为辅酶;(5)丙酮酸在谷一丙转氨酶(以吡哆醛Pdx为辅酶)作用下生成丙氨酸(Ala);(6)丙酮酸经多步反应在转氨酶的作用下形成缬氨酸、异亮氨酸。1.5丙酮酸盐的发酵机制丙酮酸在发酵液
