[概述]【肌苷的主要用途是什么】

肌苷是次黄嘌呤和核糖的缩合产物，它的化学名称是次黄嘌呤核苷，也称为9--D-呋喃核糖基次黄嘌呤糖苷。

[物理和化学特性]

肌苷为白色晶体或无水粉末，常压下熔点为218，易溶于水，微溶于乙醇。肌苷在20水中的溶解度为2.065克/升，酸碱度接近中性。由于肌苷分子结构中含有共轭体系，肌苷可以吸收紫外光。

【肌苷的主要用途是什么】肌苷在酸性条件下(pH3~6)最大紫外吸收波长为248.5nm，在11.2时最大紫外吸收波长为251nm。肌苷在水中通常以三种晶体的形式存在：1 .含有两种结晶水的晶体(常见)；2.(正交)无晶体(罕见)；3.a(单斜晶)没有晶体(罕见)；一般来说，肌苷在20以下主要以两种结晶水的形式存在；

【肌苷的主要用途是什么】在较高的温度下，有两种无水晶体形式。肌苷分子中的碱基以酮和烯醇形式存在，它们之间存在互变异构现象。因为烯醇结构的分子在碱性条件下呈弱酸性，所以它们能与碱性物质反应生成盐。

肌苷与碱结合形成肌苷钠盐，肌苷钠盐与水结合形成具有2.5结晶水的肌苷钠晶体，这促进了其在水中溶解度的提高。

【肌苷的主要用途是什么】因此，在肌苷的工业生产中，可以利用肌苷和肌苷钠盐之间的溶解度差异，并且可以通过改变溶液的酸碱度从溶液中结晶和纯化肌苷。肌苷不仅能与碱反应，还能与酸反应成盐，这是由于肌苷分子上碱的氮原子与酸性溶液中的氢离子之间的反应。在肌苷工业中，肌苷发酵液利用这一特性被调节成酸性溶液，使肌苷分子变成带正电荷的离子。

【肌苷的主要用途是什么】这样，肌苷发酵液可以通过阳离子交换树脂，肌苷可以吸附在树脂上，其他不带正电荷的物质可以不吸附直接流出，从而达到肌苷分离的目的。肌苷在酸性溶液或碱性溶液中均可降解，但仅在中性溶液中稳定。

因此，如果您想长期使用肌苷溶液，您需要将肌苷储存在中性溶液中，即在肌苷溶液中加入中性磷酸盐缓冲液，加热并调节酸碱度至7.4，这样溶液可以储存约6个月。这样可以减少检测的工作量，检测时只需要将肌苷溶液调整到所需的酸度值，就可以满足检测和分析的条件。

【肌苷的主要用途是什么】在酸性条件下，肌苷可以降解为次黄嘌呤和D-核糖，这种反应称为酸性催化水解反应。在碱性条件下，肌苷可能经历三个竞争性反应。因此，肌苷产量在工业生产中的损失主要是由于酸水解反应和碱性条件下的三个竞争反应。因此，在肌苷的发酵和纯化中，应尽量缩短肌苷在酸性和碱性条件下的储存时间，以尽量减少肌苷产量的损失。

[生产方法]

肌苷的生产方法主要有化学合成法、酶水解法和发酵法。化学合成法因其工艺复杂、设备要求高等特点，以及广泛使用有机溶剂带来的原料来源和环境污染问题，在工业生产中逐渐被淘汰。酶水解主要以核糖核酸为原料，通过切断与其5’-羟基和3’-羟基结合的磷酸二酯键来达到生产核苷的目的。然而，由于在分解过程中产生大量的嘧啶核苷酸，这些物质暂时没有得到很好的利用，导致资源的浪费。

【肌苷的主要用途是什么】目前国内外肌苷都是通过发酵生产的，具有成本低、效益高的特点。其原理是利用菌株合成特定核苷酸的能力，通过突变处理，选择营养缺陷型和核苷结构类似物抗性突变体，解除代谢过程中的反馈抑制和反馈抑制，过量积累所需产物。

构建肌苷产量高的基因工程菌株后，在生产中应通过严格的菌株筛选过程，筛选出活性最高、生产代谢能力最强的优良菌株，然后将种子液经二至三级种子放大培养后转入发酵罐进行发酵培养。在此过程中，要严格控制种子和发酵培养基的成分，特别是碳源和氮源的合理利用和搭配，有效控制代谢流向。尽可能抑制EMP途径，增强HMP途径，为肌苷合成提供大量的前体PRPP(5-磷酸核糖-1-焦磷酸)，为产物合成提供大量的还原力NADPH(还原型辅酶)。此外，应采用合适的发酵条件，如酸碱度、温度和通风，以在最佳环境中最大限度地积累肌苷。

[生物合成途径]

肌苷的全合成在肌苷的全合成中，关键酶是磷酸核糖焦磷酸(PRPP)转酰胺酶、IMP脱氢酶和sAMP合成酶。IMP有两条循环路线，一条是由黄苷酸(XMP)合成鸟苷酸，另一条是由鸟苷酸还原酶生成IMP。另一方面，腺苷酸是由琥珀酰一磷酸腺苷合成的，然后腺苷酸脱氨酶产生肌动蛋白。

【肌苷的主要用途是什么】该途径可以实现腺苷酸和GMP的相互转化。IMP通过全合成产生，然后通过去磷酸化转化为肌苷。在这一合成途径中，PRPP转酰胺酶被腺苷酸或GMP的反馈抑制，特别是被腺苷酸和腺苷二磷酸强烈抑制，但被肌动蛋白、GMP、三磷酸腺苷和XMP微弱抑制。谷氨酰胺脱氢酶被GMP  (58%)和三磷酸腺苷、XMP和二磷酸腺苷(分别为50%、39%和20%)强烈抑制。

【肌苷的主要用途是什么】如果酶被删除，它就是Xan缺陷型突变体。SAMP合成酶仅被AMP物质的反馈特异性地抑制，如果它被删除，它是腺嘌呤缺陷型(Ade-)突变体。从PRPP到IMP合成途径中的酶都受到鸟嘌呤核苷(GR)或腺嘌呤核苷(AR)的抑制，当二者同时存在时，它们具有增殖效应，且抑制作用较强。

2.肌苷的补救合成途径当培养基中腺嘌呤和鸟嘌呤过量时，会阻碍PRPP转酰胺酶，从而导致整个合成途径的失败。此时，该菌株需要通过补救途径合成肌苷。

图1显示了肌苷的补救合成途径

修复途径也称为短路合成或分段合成途径。微生物可以从培养基中获得完整的嘌呤环，并通过与戊糖和磷酸的酶促反应直接合成嘌呤单核苷酸。与补救途径相关的酶包括核苷磷酸化酶、核苷酸焦磷酸化酶和核苷酸磷酸激酶。【肌苷的主要用途是什么】其中，核苷酸焦磷酸化酶催化的反应最为重要。枯草芽孢杆菌可以利用外源添加的次黄嘌呤和核苷酸焦磷酸化酶的作用，由嘌呤碱基和PRPP合成嘌呤核苷酸。该途径中的酶都受到各种嘌呤核苷酸的抑制，嘌呤碱基、核苷和核苷酸通过补救途径相互转化，其中PRPP是一个活性中间体。在三磷酸腺苷存在下，嘌呤碱基如次黄嘌呤(Hx)、鸟嘌呤(Gu)、腺嘌呤(Ade)和5’-磷酸核糖产生相应的嘌呤核苷酸IMP、GMP和AMP。

[使用]

1.肌苷是人体的正常成分，在体内参与核酸代谢、能量代谢和蛋白质合成。肌苷可通过细胞膜直接进入人体细胞，使细胞在低能量和缺氧状态下恢复正常水平，继续代谢，激活丙酮酸氧化酶，提高辅酶a的活性，具有良好的激活细胞和刺激代谢的作用。肌苷有助于恢复受损肝细胞的功能，刺激体内抗体的产生，改善肠道对铁的吸收。

2.肌苷可作为食品或药物原料的中间体，适用于白细胞减少症、血小板减少症、各种心脏病、急慢性肝炎、肝硬化等。它还可以治疗中心性视网膜炎、视神经萎缩等。

3.以肌苷为起始原料，还可以合成许多抗病毒药物，如异丙基肌苷和阿昔洛韦。异丙基肌苷是一种有待开发的肌苷衍生物，不仅具有抗病毒作用，还具有增强记忆力、延缓衰老的作用，可作为延缓衰老的保健药物；无环鸟苷是新一代广谱抗病毒药物。其合成路线是：先将肌苷转化为次黄嘌呤，再合成乙酰鸟苷，再合成阿昔洛韦。

4.在食品工业中，肌苷主要用于合成食品清新剂5’-肌苷钠，可与鸟苷钠和谷氨酸钠按一定比例混合制成复合调味剂“I  G”，其风味比传统味精高200倍以上。目前，鸡精和增味剂核苷酸二钠(I  G)的市场需求每年增长15-20%。

5.肌苷具有很高的药用价值，可用于治疗肝病、心脏病、白细胞减少症、贫血、血吸虫病、中枢性视神经炎、视神经萎缩、放疗引起的低钾血症和洋地黄中毒。

6.同时，肌苷是一种辅助保肝药物。肌苷进入肝细胞后，能促进肝细胞的活化，改善肝功能，加速肝细胞的修复。同时，肌苷还能增强白细胞的增殖。因此，可作为抢救肝昏迷患者的药物。

[主要参考资料]

[1]张晓兰。肌苷工业过程控制和发酵条件的研究[D]。华南理工大学，2014。

黄倩。肌苷发酵条件的研究[D]。河南师范大学，2013。