1 合成方法
除去从动物组织或微生物中提取ATP的方法以外，ATP的生物合成方法无外乎以下几种：(1)利用酵母以葡萄糖作为能量供体的磷酸化前体(如腺苷和AMP)法；(2)利用克隆有6-磷酸果糖激酶和磷酸丙糖异构酶基因的大肠杆菌磷酸化的AMP法；(3)利用产氨短杆菌分段合成及磷酸化将腺嘌呤直接核苷酸化法。以下主要介绍实际应用于ATP工业化生产的发酵法和酶法。
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1 合成方法
除去从动物组织或微生物中提取ATP的方法以外，ATP的生物合成方法无外乎以下几种：(1)利用酵母以葡萄糖作为能量供体的磷酸化前体(如腺苷和AMP)法；(2)利用克隆有6-磷酸果糖激酶和磷酸丙糖异构酶基因的大肠杆菌磷酸化的AMP法；(3)利用产氨短杆菌分段合成及磷酸化将腺嘌呤直接核苷酸化法。以下主要介绍实际应用于ATP工业化生产的发酵法和酶法。
1．1
发酵法国外关于发酵法合成ATP的最早报道是利用渗透性酵母磷酸化腺苷来合成ATP。Hatanaka
等则利用能同化甲醇的酵母细胞来生产ATP，培养16h后ATP和ADP的浓度分别为10.5mg/ml和1.8mg/ml。Kadowcki 和Setsu等构建了一个由微生物和面包酵母组成的藕合反应系统，这一系统可转化150mmol/L腺苷为 98mmol/L ATP(约
50g/L)。目前，国内发酵法生产ATP一般通过单独培养产氨短杆菌或混合培养产氨短杆菌和酵母菌。
1．1．1 单独培养产氨短杆菌 将培养20～24h的种子以7％～9％接种量接入发酵罐，然后投加腺嘌呤。腺嘌呤加入前无需控制pH值，但在加入腺嘌呤后，必须通过流加尿素、NaOH或氨水将pH控制处于6.8～7.2的范围之内以保证高产。发酵温度通常控制在28～30℃。
研究发现十余种表面活性剂对ATP的生成有促进作用，同时还发现添加表面活性剂对防止ATP降解十分有效。温度对合成ATP酶系的活性影响较大。若在发酵后期，将温度提高到37℃保持24h，可使ATP浓度达到峰值。500L发酵罐的中试结果表明，该工艺是切实可行的，ATP最高产率可达3.0g/L。
1．1．2 产氨短杆菌和酵母混合培养以腺嘌呤为前体单独培养产氨短杆菌，ATP转化率较低(仅45％)，大部分腺嘌呤转化成AMP和ADP。一方面是因为培养系统中磷酸化酶的缺乏，使得腺嘌呤不能全部转化成ATP；另一方面是由于ATP降解酶的存在，使已经生成的ATP不断降解，从而很难大幅度提高反应系统中的ATP浓度。为此，程金芬等人筛选出一些具有较高ATP合成活性的酵母菌，大量培养酵母后离心收集菌体，再参与产氨短杆菌的继续发酵，保温培养17h后ATP含量趋于稳定。结果发现，采用混合培养工艺可使得腺嘌呤转化为ATP的转化率提高到75％以上。
1．2 酶法生产国内外关于用酶法合成ATP的报道较多，包括：(1)利用从微生物细胞中提取出来的酶合成ATP；(2)利用游离微生物细胞中的酶合成ATP；(3)由固定化微生物细胞生产ATP。酵母厌氧发酵可产生一系列的胞外酶，其中某些酶能使腺嘌呤和腺苷酸转化成ATP，由于酵母产生的胞外酶稳定性好，故我国长期用于工业化生产，菌种主要包括啤酒酵母(用得较多)，日晒或风干酵母(含水量低于5％)以及经厌氧发酵转型的面包酵母。
2 提取及分析测定
2．1 ATP提取工艺程金芬等对国外报道的提取ATP方法加以改良，发展成为适合我国工业生产的新工艺。此外又进一步改进了ATP结晶工艺，变浆状结晶为针状结晶。最终ATP色泽洁白，含量85％以上，提取收率50％～60％。2．2 分析测定方法一般采用琼脂糖平板电泳法、纸层析法、DEAE-纤维素薄板层析法、纸色谱法等。邱蔚然等人用琼脂糖平板电泳法，在pH3.6，0.05mol/L柠檬酸缓冲液中40V/cm电压梯度下电泳5min，按文献割下区带溶于pH2.0水溶液测定A260值，从而计算出ATP的转化率。
M．Asda等用纸色谱法测定，A(腺嘌呤)、AMP、ADP、ATP及其它核苷酸的量，可以通过测定含有0.01mol/LHCl的色谱柱上各点处提取的溶液在260和280nm处的吸收值决定。在这种方法中，为使ATP从ADP中完全分离，需要使用两种不同溶剂系统来完成测定。
初高中各科名师课堂实录
http://u.youku.com/user_show/id_UOTAzNTM4MTI=.html
1．1．1 单独培养产氨短杆菌 将培养20～24h的种子以7％～9％接种量接入发酵罐，然后投加腺嘌呤。腺嘌呤加入前无需控制pH值，但在加入腺嘌呤后，必须通过流加尿素、NaOH或氨水将pH控制处于6.8～7.2的范围之内以保证高产。发酵温度通常控制在28～30℃。
研究发现十余种表面活性剂对ATP的生成有促进作用，同时还发现添加表面活性剂对防止ATP降解十分有效。温度对合成ATP酶系的活性影响较大。若在发酵后期，将温度提高到37℃保持24h，可使ATP浓度达到峰值。500L发酵罐的中试结果表明，该工艺是切实可行的，ATP最高产率可达3.0g/L。
1．1．2 产氨短杆菌和酵母混合培养以腺嘌呤为前体单独培养产氨短杆菌，ATP转化率较低(仅45％)，大部分腺嘌呤转化成AMP和ADP。一方面是因为培养系统中磷酸化酶的缺乏，使得腺嘌呤不能全部转化成ATP；另一方面是由于ATP降解酶的存在，使已经生成的ATP不断降解，从而很难大幅度提高反应系统中的ATP浓度。为此，程金芬等人筛选出一些具有较高ATP合成活性的酵母菌，大量培养酵母后离心收集菌体，再参与产氨短杆菌的继续发酵，保温培养17h后ATP含量趋于稳定。结果发现，采用混合培养工艺可使得腺嘌呤转化为ATP的转化率提高到75％以上。
1．2 酶法生产国内外关于用酶法合成ATP的报道较多，包括：(1)利用从微生物细胞中提取出来的酶合成ATP；(2)利用游离微生物细胞中的酶合成ATP；(3)由固定化微生物细胞生产ATP。酵母厌氧发酵可产生一系列的胞外酶，其中某些酶能使腺嘌呤和腺苷酸转化成ATP，由于酵母产生的胞外酶稳定性好，故我国长期用于工业化生产，菌种主要包括啤酒酵母(用得较多)，日晒或风干酵母(含水量低于5％)以及经厌氧发酵转型的面包酵母。
2 提取及分析测定
2．1 ATP提取工艺程金芬等对国外报道的提取ATP方法加以改良，发展成为适合我国工业生产的新工艺。此外又进一步改进了ATP结晶工艺，变浆状结晶为针状结晶。最终ATP色泽洁白，含量85％以上，提取收率50％～60％。2．2 分析测定方法一般采用琼脂糖平板电泳法、纸层析法、DEAE-纤维素薄板层析法、纸色谱法等。邱蔚然等人用琼脂糖平板电泳法，在pH3.6，0.05mol/L柠檬酸缓冲液中40V/cm电压梯度下电泳5min，按文献割下区带溶于pH2.0水溶液测定A260值，从而计算出ATP的转化率。
M．Asda等用纸色谱法测定，A(腺嘌呤)、AMP、ADP、ATP及其它核苷酸的量，可以通过测定含有0.01mol/LHCl的色谱柱上各点处提取的溶液在260和280nm处的吸收值决定。在这种方法中，为使ATP从ADP中完全分离，需要使用两种不同溶剂系统来完成测定。
初高中各科名师课堂实录
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