论文总字数：23109字

摘 要

环磷酸腺苷(cAMP)——细胞内的第二信使，普遍存在于人体内的一种具有重要生理活性的物质，在临床医药等领域用途广泛，对细胞内的代谢合成过程都发挥着重要作用。本文通过对cAMP各种不同合成工艺的分析，以较为高效的制备工艺，采用微生物发酵法，通过节杆菌发酵的途径制备环磷腺苷，并改进生产条件提高环磷腺苷的产量。对节杆菌Arthrobacter sp. CGMCC 3584不断进行筛选分离、纯化，选出一株产量为7.501g/L高产cAMP菌株，进行100L发酵实验验证，最终验证产量为6.681g/L。

关键词：环磷腺苷、节杆菌、发酵

Isolation and purification of Arthrobacter

and 100L fermentation

Abstract

Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) is one of the most important physiologically active substance in the human body, as the second messenger in the cells, which plays an important regulatory role in glucose metabolism and lipid metabolism, nucleic acid synthesis and protein synthesis . cAMP is widespreadly used in the field of medicine and animal feed additives, and creates the plenty of demand in the whole world. In this paper, by analyzing and comparing the various synthesis methods of cAMP, an Arthrobacter sp. CGMCC 3584 which is capable of accumulating extracellular cAMP was used to isolate and purify repeatedly. And the strain of the highest yield was 7.501g/L which was used for 100L fermentation test. The production was 6.681g/L at last in the verification test.

Keywords：cAMP；arthrobacter；iosolation and purification；fermentation.

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 cAMP概述 1

1.1.1 cAMP物理性质 1

1.1.2 cAMP化学性质 1

1.1.3 cAMP的生理功能 2

1.1.4 cAMP的应用 3

1.2 cAMP生产方法 4

1.2.1化学合成法 4

1.2.2 酶法 5

1.2.3 发酵法 6

1.3 cAMP生物合成的代谢机制及积累机制 9

1.3.1 cAMP的代谢调节机制 9

1.3.2 cAMP的积累机制 9

第二章 cAMP产生菌的分离纯化及100L发酵 11

2.1 前言 11

2.2 材料与方法 11

2.2.1 菌株 11

2.2.2 实验试剂 11

2.2.3 实验器材 11

2.2.4 培养基配制 12

2.2.5 分离纯化实验步骤 12

2.2.6 检测 14

2.2.7 100L发酵实验步骤 15

2.3 数据及结果 18

2.3.1 分离纯化结果 18

2.3.2 100L发酵结果 24

2.4 结论与展望 25

参考文献 26

致谢 30

第一章 文献综述

1.1 cAMP概述

环酸腺苷（别名腺嘌呤核苷3' ,5' -环磷酸酯，3' ,5' -cyclic adenosine monophosphate，简称cAMP）是由三磷酸腺苷（即ATP）脱去两个磷酸形成的腺嘌呤核苷酸缩合而成的。cAMP在细胞内起到信号传导作用，其浓度升降控制酶的活性以调节细胞内物质代谢及生命活动。

1.1.1 cAMP物理性质

cAMP为白色或类白色粉末，无特殊气味，微溶于水，几乎不溶于乙醚、乙醇；熔点219～220℃；比旋光度-53.7°(c=0.7，water)；水溶性50 mg/mL。分布广泛，许多生物的细胞组织中都有，但含量较低。

1.1.2 cAMP化学性质

cAMP分子式C₁₀H₁₁N₅O₆P，是低分子量（约为329.2）化合物，如图1-1所示，由一个腺嘌呤、一个核糖以及一个磷酸根化合而成，亦可由三磷酸腺苷（ATP）经腺苷环化酶活化而生成，是细胞内传递激素和递质作用的中介因子。cAMP对热稳定，在中性、弱酸和弱碱中煮沸半小时，仍能保持其结构与活性。

图1-1

1.1.3 cAMP的生理功能

作为激素的第二信使，cAMP浓度受到第一信使的调节，通过浓度的改变来调节酶的活性从而实现对细胞代谢的调节，参与细胞的生命活动。cAMP可参与诸多生理生化过程，在人体内起到重要的调节功能，在细胞代谢、物质吸收、心肌功能、神经系统及机体免疫等方面都有着重要的作用，除此之外，其还能明显抑制癌细胞的生长^[1]。在细胞的分裂、分化和生长中，cAMP也起着重要作用^[2]。

1.1.3.1 对激素合成和分泌的影响

cAMP能促进激素分泌，具有调节神经递质合成的作用^[3]。许多试验都表明，一些激素能被腺苷酸环化酶（Adenylate Cyclase,简称AC）催化而促进三磷酸腺苷（ATP）合成cAMP。激素与受体相互作用的结果是激活AC，使ATP转变为cAMP和无机焦磷酸盐；而大量累积的cAMP大多数被磷酸二酯酶水解^[4]。

1.1.3.2 对机体免疫的影响

cAMP对机体免疫作用有一定的调控作用，如增加细胞内cAMP浓度可以在免疫过程中提高体液内抗体细胞的数量。此外，cAMP能以辅助因子的功效参与造血干细胞的分化。例如增加细胞内cAMP浓度可以在免疫过程中提高体液内抗体细胞的数量^[5]。

1.1.3.3 对神经细胞的作用

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