l丝氨酸合成方法(L)
1.L
L-色氨酸的生产最早主要是依靠化学合成法和蛋白质水解法制造。
随对微生物法生产色氨酸的研究的不断发展，人们开始利用微生物法发酵生产色氨酸。现已走向实用并且处于主导地位。
微生物法大体可分为微生物发酵法和酶促转化法。近年来还出现了直接发酵法和化学合成法，直接发酵法和转化法相结合生产色氨酸的研究。
另外，基因工程、酶的固定化和高密度培养等技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 化学合成法就是利用有机合成和化学工程相结合的技术生产或制备氨基酸的方法。
DL-色氨酸的化学法合成，大致可分为以吲哚为原料的合成法和以苯肼为原料的合成法两种。Snydcr和MacDonald研究出了一种简单的合成DL-色氨酸的方法，即在乙酸和乙酸酐的存在下利用吲哚和α-乙酰氨基丙烯酸直接缩合，得到N-乙酞-DL-色氨酸，此物质在氢氧化钠溶液中水解即可得到DL-色氨酸，收率为57.7%。
Moe和MacDonald报道以苯肼为原料合成色氨酸，即在乙酸钠存在下，将丙烯醛和乙酰氨基丙二酸二乙酯缩合，缩合体再与苯肼反应而生成苯腙，苯腙在H2S04或BF3水溶液中回流水解，环化得到化合物3-吲哚基-甲基-乙酰氨基-丙二酸二乙酯，将此化合物水解脱羧可得DL-色氨酸。化学合成法的最大优点是在氨基酸品种上不受限制，既可制备天然氨基酸，又可制备各种特殊结构的非天然氨基酸。
但这并不意味着具有工业生产价值，由于合成得到的氨基酸都是DL-型外消旋体，必须经过拆分才能得到人体能够利用的L-氨基酸。故用化学合成法生产DL-色氨酸时，除需考虑合成工艺条件外，还要考虑异构体的拆分与D-色氨酸异构体的消旋利用，三者缺一不可。
因此，化学法合成L-色氨酸在工业上的应用也受到一定的限制。 酶法是利用微生物中L-色氨酸生物合成酶系的催化功能生产L-色氨酸的，能够利用化工合成的前体物为原料，既充分发挥了有机合成技术的优势，又具有产物浓度高、收率高、纯度高、副产物少、精制操作容易等优点，是一种成本较低的生产色氨酸的工业化生产方法。
目前在L-色氨酸的生产中应用较为广泛。这些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等。
根据提供这些酶的微生物种类数，可以分为双菌酶法和单菌酶法两种类型。双菌酶法是利用两种菌分别提供酶促反应所需的色氨酸合成酶（TS）、丝氨酸消旋酶（SR），以吲哚和DL-丝氨酸为底物酶促转化L-色氨酸。
这种方法可以将具有不同高活性的酶促转化色氨酸所需的酶结合在一起，实现菌种的优势互补，提高底物的转化率。Makiguchi等用大肠杆菌的色氨酸合成酶和恶臭假单胞菌的丝氨酸消旋酶，以吲哚和DL-丝氨酸为底物，在200L反应罐中反应24h,L-色氨酸产量可达到110g/L，对吲哚吸收率为100%（摩尔比，下同），对DL-丝氨酸收率为91%。
单菌酶法是利用一种菌提供色氨酸合成所需的色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等酶类酶促转化色氨酸。Won-giBang等对单酶菌法生产色氨酸进行了研究，利用大肠杆菌B10的高Ts活性转化吲哚和DL-丝氨酸，添加非离子表面活性Triton X-100,37℃反应60h，色氨酸产量可达至141.4g/L，对吲哚收率为93.2%，对DL-丝氨酸收率为93.6%.由于底物吲哚对色氨酸合成酶抑制强烈，而对色氨酸酶抑制较弱，所以近年来人们更为倾向于将色氨酸酶用于L-色氨酸的生物合成。
色氨酸酶正常情况下降解L-色氨酸生成丙酮酸、吲哚和氨，但在高浓度的丙酮酸和氨条件下也能有效地催化丙酮酸、吲哚和氨合成L-色氨酸。该酶还能催化L-丝氨酸或L-半胱氨酸和吲哚合成L-色氨酸。
Nakazawa等以20g吲哚、30g丙酮酸钠、50g乙酸铵和4gProteus rettgeri（雷氏变形杆菌）菌体作为色氨酸酶源，37℃反应48h可积累23gL-色氨酸。Ujimaru等用Achromabacterliquidum（液形无色杆菌）色氨酸酶催化L-丝氨酸和吲哚合成L-色氨酸，L-丝氨酸转化率为82.4%，吲哚转化率为92.4%。
国内也有研究以L-半胱氨酸和吲哚为原料酶法生产L-色氨酸。韦平和等用色氨酸酶基因工程菌WWW-4催化L-半胱氨酸和吲哚合成L-色氨酸，80mL反应液（L-半胱氨酸0.75g，吲哚0.75g）37℃反应48h，可积累L-色氨酸1.18g,L-半胱氨酸转化率为93.2%，吲哚转化率为90.1%，产品总回收率达70%。
另外，也有报道利用具有丙酮酸高产率和高活性色氨酸酶的菌株酶促转化L-色氨酸。酶促转化法既可以直接利用高活性色氨酸合成酶、色氨酸酶，或者具有高活性色氨酸合成酶或色氨酸酶的菌体催化L色氨酸的合成，也可以将酶或菌体固定化后进行L-色氨酸的合成。
菌体和酶固定化后具有提高酶的稳定性便于反复使用，便于实现生产连续化和自动化等优点。Won—Bang等利用聚丙烯酰胺固定具有高活性色氨酸合成酶的大肠杆菌Escherichia coli B10菌体细胞，在连续搅拌槽反应器中连续使用50天，色氨酸合成酶活性保持80%，最高产酸0.12g.L-1h-1。
还有利用其它固定化技术进行酶促转化L-色氨酸。Eggers等报道了一种利用有机脂膜系统利用色氨酸酶酶促转化L-色氨酸。
它是以环己烷作为有机相，有机脂膜将两水相和有机相分开，其中一水相构成酶促反应体。
2.丝氨酸的功能应用有哪些
主要功能1.合成嘌呤、胸腺嘧啶、胆碱的前体；2.L-丝氨酸羟基经磷酸化作用后能衍生出具重要生理功能的磷丝氨酸，是磷脂的主要成分之一；3.具有稳定滴眼液pH值的作用，且滴眼后无刺激性；重要的自然保湿因子（NMF）之一，皮肤角质层保持水分的主要角色，高级化妆品中的关键添加剂。
应用1.医药原料：L-丝氨酸广泛用于配置第三代复方氨基酸输液和营养增补剂，并用于合成多种丝氨基酸衍生物，如心血管、抗癌、艾滋病新药及基因工程用保护氨基酸等；2.食品：L-丝氨酸用于运动饮料、氨基酸减肥饮料等；3.饲料：L-丝氨酸用于动物饲料，可促进动物生长发育。
3.L
1. L-赖氨酸一般以L-赖氨酸盐酸盐[657-27-2]供应市场，游离的L-赖氨酸极易潮解，因具有游离氨基而易发黄变质，并有刺激腥味，难于长期保存。L-赖氨酸盐酸盐则比较稳定，不易潮解，便于保存。但L-赖氨酸在有些用途上的需求也在增加，例如多肽合成化学、生化研究、赖氨酸衍生物制备等。游离L-赖氨酸可由L-赖氨酸盐酸盐制备。
2. 烟草：BU,22;FC,21；可由动物蛋白质经水解精制而得。也可由苯酰哌啶合成。
4.简述生物体合成氨基酸的主要途径有哪些
氨基酸有必须氨基酸和非必须氨基酸，非必须氨基酸可以在人和动物体内合成，必需氨基酸需依靠食物供给，而植物能合成自身所需的全部氨基酸。氨基酸合成的公共途径有还原性氨基化作用、氨基转移作用、氨基酸的相互转化作用。
1、还原性氨基化作用
在多数机体中，NH3同化主要是经谷氨酸和谷氨酰胺合成途径完成的。
(1)、谷氨酸合成的主要途径是由L-谷氨酸脱氢酶催化的α-酮戊二酸氨基化途径
(2)、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶联合作用，将游离氨转变为谷氨酸的α-氨基。
2、氨基转移作用
氨基转移作用是由一种氨基酸把它的分子上的氨基转移至其它α-酮酸上。以形成另一种氨基酸。
植物细胞内存在的转氨作用主要有下列三种：
3、氨基酸的相互转化作用
在有些情况下，氨基酸间也可以相互转化。如由苏氨酸或丝氨酸可生成甘氨酸，由色氨酸或胱氨酸可生成丙氨酸。
氨基酸的合成需要有氨基和碳架。氨基是由已有的氨基酸经转氨作用提供的，许多氨基酸均可作为氨基的供体，其中主要的是谷氨酸；碳架来自于糖酵解，三羧酸循环，乙醇酸途径和磷酸戊糖途径的α-酮酸，如α-酮戊二酸、草酰乙酸、丙酮酸和乙醛酸。
5.丝氨酸磷脂 组成
磷脂酰丝氨酸；丝氨酸磷脂；二酰甘油酰磷酸丝氨酸；phosphatidylserine;serine phosphorglycerides
称丝氨酸磷脂，二酰甘油酰磷酸丝氨酸。磷酯化合物中的磷酸甘油酯类，是细胞膜组分之一，如人红细胞膜上就有磷脂酰胆碱（占19%）、鞘磷脂（占8%）、磷脂酰乙醇胺（占16%）和磷脂酰丝氨酸（占10%）。并且只有后者在细胞膜上具有净负电荷，有助于膜的不对称性。还能活化已损伤表面凝血酶原。并与磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺在体内可互相转化。由于R1和R2的各不相同而使磷脂酰丝氨酸实际成了一类化合物的总称。产品呈白色或淡黄色松散粉末，能乳化于水。不溶于乙醇、甲醇；溶于氯仿、乙醚、石油醚。人工合成物仅溶于氯仿。从牛脑提取物在室温内，又暴露于空气中，则每日变性约0.5%。天然物（L-α-磷脂酰-L-丝氨酸）多由牛（羊）脑或大豆等提取。由于R1和R2差异，实是诸多化合物的混合物。如牛脑制品其R1和R2的大致组成：16:0，约1%;1.8:0,40%~41%;18:1,28%~30%;18:3，约4%;18:4，约1%;20:4，约1%;20:5，约2%;22:6,9%~14%。人工合成产品具有很多异构体，纯化过程复杂。如合成产品1,2-二、二十六烷酰-rac-甘油-3-磷酸-L-丝氨酸，C38H74NO10P，分子量336.0。
6.L
1.赖氨酸的工业生产以直接发酵法为主，其次是酶法。直接发酵法是利用微生物突变株，以淀粉水解糖、糖蜜、乙酸、乙醇等为原料发酵生产L-赖氨酸。发酵培养基消毒后接入预培养的种子，经过30℃、70h左右的培养，然后进行发酵，再将发酵液加热至80℃，10min后，冷却，过滤。清液用盐酸调pH值为4.0，以7.5~8.0ml/min的流速通过732柱（先处理成—NH+4型），至流出液pH值至7.0。停止吸附，用蒸馏水冲洗至无色，再用2mol/L氨水洗脱，洗脱液浓缩到12°Bé左右，然后用盐酸调pH值为4.9，再加活性炭脱色，趁热过滤，再减压浓缩，冷却结晶，过滤，所得的晶体即为赖氨酸盐酸盐，再重结晶可得到精制赖氨酸。>；糖蜜、玉米浆发酵↓斜面菌种分离菌体离子交换</p><p>；浓缩脱色→结晶→重结晶→干燥→产品
2.提取法
3. 烟草：BU,22；合成：可由明胶水解、精制而得。也可用化学方法合成
7.氨基酸是怎样合成的
氨基酸的生物合成إ组成人体蛋白质的氨基酸中，有些氨基酸只能在植物及微生物体内合成，人体必须从食物中摄取，这些氨基酸即必需氨基酸（escential amino acids），其余的氨基酸可利用代谢中间产物合成，称为非必需氨基酸（nonescential amino acids）。
（表1）除酪氨酸外，体内非必需氨基酸由四种共同代谢中间产物（丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸及3-磷酸甘油）之一作其前体简单合成。如前所述，酪氨酸由苯丙氨酸必需氨基酸羟化生成，严格讲酪氨酸不是非必需氨基酸，对每日膳食中苯丙氨酸的需要量同时亦反映了对酪氨酸的需要量。
ؤ表1 人体中必需和非必需氨基酸*Although mammals synthesize arginine,they cleave most of it to form urea(Sections 24-2D and E).1.丙氨酸，天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸及谷氨酰胺由丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸合，三种α-酮酸：丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸分别为丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸的前体，经一步转氨反应可生成相应氨基酸（图7-22、反应1-3）。天冬酰胺和谷氨酰胺分别由天冬氨酸和谷胺酸加氨反应生成（图1反应4,5）。
谷氨酰胺合成酶（glutamine cynthetase）催化谷氨酰胺合成，NH3为氨基供体、反应中消耗ATP生成ADP和Pi。而天冬酰胺由天冬酰胺合成酶（asparagine synthetase）催化合成，利用谷氨酰胺提供氨基、消耗ATP生成AMP+PPi。
إ图1 氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的合成谷氨酰胺是许多生物合成反应的氨基供体，同时也是体内NH2的贮存形式。谷氨酰胺合成酶位于体内氨代谢的中枢位置。
实事上，此酶由α-酮戊二酸激活，此种调控作用有利于防止谷氨酸氧化脱氨造成体内氨的堆积。إ2.谷氨酸是脯氨酸，鸟氨酸和精氨酸的前体。
谷氨酸γز羧基还原生成醛，继而形成中间Schiff碱，进一步还原可生成脯氨酸（图2）。此过程中的中间产物5-谷氨酸半醛（glutamate-5-semialdehyde）在鸟氨酸-δ-氨基转移酶（ornithine-δ-amino-transferase）催化下直接转氨生成鸟氨酸。
إ图2 由谷氨酸生成脯氨酸、鸟氨酸和精氨酸3.丝氨酸、半胱氨酸和甘氨酸由三磷酸甘油生成。丝氨酸由糖代谢中间产物3-磷酸甘油经三步反应生成。
（1）3-磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸脱氢酶催化下生成了一磷酸羟基丙酮酸（3-）。(2)由谷氨酸提供氨基经转氨作用生成3-磷酸丝氨酸（3-phosphoserine）。
(3)3ز磷酸丝氨酸水解生成丝氨酸。إ丝氨酸以两种途径参与甘氨酸的合成：（1）由丝氨酸羟甲酰转移酶（serine hydroxy methyltransforese）催化直接生成甘氨酸，同时生成N5,N10-甲酰FH4。
(2)由N5,N10-CHO-FH4,CO2和NH+4在甘氨酸合成酶（glycine aynthase）催化下缩合生成。إ在蛋氨酸代谢中已讨论过，人体中半胱氨酸可由蛋氨酸分解代谢中间产物同型半胱氨酸和丝氨酸合成，半胱氨酸的巯基来源于必需氨基酸-蛋氨酸，故有人将其称为半必需氨基酸（semiessential amino acid）。
而在植物及微生物中，半胱氨酸在丝氨酸乙酰转移酶催化下被乙酰基取代生成O-乙酰丝氨酸（O-acetyl serine）。(2)乙酰基被巯基取代生成半胱氨酸。
反应中的羟基由PAPS经PAPS还原酶及亚硫酸还原酶（sulfite reductase）催化生成。
