1、 1第1页，共38页。生化药物的定义、分类、特点生化药物的定义、分类、特点定义定义：具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物(Biochemical medicine)(Biochemical medicine)。2第2页，共38页。酶类药物酶类药物辅酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物核苷酸与
2、核酸类药物多肽类药物多肽类药物氨基酸类药物氨基酸类药物蛋白质类药物蛋白质类药物多糖类药物多糖类药物脂类药物脂类药物分分 类类3第3页，共38页。特特 点点1一般生物学特性：一般生物学特性：1天然生物药物是生物进化与自然选择的结果、天然生物药物是生物进化与自然选择的结果、组成、结构组成、结构常较复杂，分子量一般较大，生物活性受到多种因素常较复杂，分子量一般较大，生物活性受到多种因素影响；影响；来源于生物体来源于生物体或其基因表达产物及其修饰物，或其基因表达产物及其修饰物，活性高，活性高，针对性强，针对性强，具有补充调整、增强、抑制、替换或纠正代具有补充调整、增强、抑制、替换或纠正代谢失调的功能。
3、谢失调的功能。一般比化学药物更合理和更有效，毒一般比化学药物更合理和更有效，毒性较低、安全性较高，副作用较小。性较低、安全性较高，副作用较小。2天然生物药物是新型生物药物的先导物，天然生物药物是新型生物药物的先导物，通过合理药通过合理药物设计，可以创制疗效更高，作用更专一，更易为机体物设计，可以创制疗效更高，作用更专一，更易为机体接受，副作用与不良反应更小的新药。接受，副作用与不良反应更小的新药。34第4页，共38页。特特 点点2 2特殊生物学特性：特殊生物学特性：1种属特异性种属特异性免疫原性免疫原性2非预期的多向性活性，一种细胞因子非预期的多向性活性，一种细胞因子可有多种生物活性，多种细胞
4、因子通可有多种生物活性，多种细胞因子通过网络效应可产生同种生物活性。过网络效应可产生同种生物活性。35第5页，共38页。特特 点点3 3化学特性：化学特性：1含量低、杂质多、工艺复杂、含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；收率低、技术要求高；结构复杂，生物活性受空间结构复杂，生物活性受空间结构严格限制，稳定性差；结构严格限制，稳定性差；2剂量小，活性高，剂量小，活性高，对制品的均一性，对制品的均一性，有效性，安全性，稳定性，生物活性有效性，安全性，稳定性，生物活性要求严格。故常有国际标准品的对照要求严格。故常有国际标准品的对照品作为测试对照。品作为测试对照。36第6页，共38页。有机溶
5、剂分级分离、等电沉淀有机溶剂分级分离、等电沉淀-粗提物。粗提物。离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术-提高了产品的纯度和收率提高了产品的纯度和收率多种层析技术、超速离心等多种层析技术、超速离心等-高纯度的生化药物高纯度的生化药物7第7页，共38页。尿激酶从每尿激酶从每1mg1mg蛋白质活力不得少于蛋白质活力不得少于3500035000单位提高到单位提高到100000100000单位，高于英国药典及欧洲药典水平（单位，高于英国药典及欧洲药典水平（7000070000单位），与日本药典相同。单位），与日本药典相同。胰岛素，激肽释放酶都与国外先进水平相当。胰岛素，激肽
6、释放酶都与国外先进水平相当。辅酶辅酶A A标准从标准从220U/mg220U/mg提高到提高到250u/mg250u/mg。肝素钠出口产品也超过国外药典标准肝素钠出口产品也超过国外药典标准8第8页，共38页。生物药物的资源生物药物的资源植植 物物动动 物物动物脏器动物脏器血液、分泌物及其它代谢物血液、分泌物及其它代谢物微微 生生 物物海海 洋洋 生生 物物9第9页，共38页。10第10页，共38页。毒蜥Exendin-4Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的一是自毒蜥唾液中提取的一种多肽，研究发现该多肽与人体内的种多肽，研究发现该多肽与人体内的GLP-1GLP-1在序列上有在序列上有5353的
7、同源性，同的同源性，同GLP-1GLP-1一样具有促进胰岛素分泌、抑一样具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护胰岛制胰高血糖素分泌及保护胰岛细胞细胞等作用。等作用。20052005年经年经FDAFDA批准用于二型批准用于二型糖尿病的治疗。糖尿病的治疗。ExenatideExenatide是是Exendin-4Exendin-4的人工合成品。的人工合成品。Exenatide(艾塞那肽)11第11页，共38页。麻省麻省TransmolecularTransmolecular公司的科公司的科学家将放射性学家将放射性I I131131附着于自附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽蝎子毒液中提取的一种多
8、肽制成药物，研究发现该药物制成药物，研究发现该药物具有靶向性，对晚期神经胶具有靶向性，对晚期神经胶质瘤有较好疗效，患者只需质瘤有较好疗效，患者只需要从外部注射这种化合物，要从外部注射这种化合物，而无需再进行化疗或放射治而无需再进行化疗或放射治疗。该药物目前仍处于临床疗。该药物目前仍处于临床研究阶段。研究阶段。蝎蝎 毒毒 肽肽12第12页，共38页。微微 生生 物物1利用微生物作为工具利用微生物作为工具微生物的代谢物微生物的代谢物 2微生物菌体微生物菌体313第13页，共38页。海海 洋洋 生生 物物1海藻类：海藻类：已知的海藻有已知的海藻有1万多种万多种海洋动物类：海洋动物类：腔肠动物类、节肢
9、动腔肠动物类、节肢动物类、物类、软体动物类、鱼类、爬行软体动物类、鱼类、爬行动动 物类、海洋哺乳动物类物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：海洋微生物：314第14页，共38页。僧袍芋螺齐考诺肽（齐考诺肽（ziconotideziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，现最初由僧袍芋螺中提取，现已人工合成，是一种神经细已人工合成，是一种神经细胞钙通道阻断剂。作为一种胞钙通道阻断剂。作为一种非阿片类镇痛药物，用于治非阿片类镇痛药物，用于治疗严重的慢性神经性疼痛，疗严重的慢性神经性疼痛，其鞘内注射剂经其鞘内注射剂经FDAFDA批准于批准于20052005年上市年上市。齐考诺肽（齐考诺肽（ziconot
10、ide）15第15页，共38页。Didemnin BDidemnin B是一种由是一种由7 7个氨基酸和个氨基酸和2 2个羧酸个羧酸组成的带有分枝的环缩肽组成的带有分枝的环缩肽,既能抑制蛋白质的既能抑制蛋白质的合成合成,也能抑制也能抑制DNADNA、RNARNA的合成的合成,对黑色素瘤对黑色素瘤B16B16细胞周期作用的研究表明细胞周期作用的研究表明,它可杀伤各期它可杀伤各期细胞细胞,尤以尤以G1G1至至S S期细胞敏感期细胞敏感 ，它可快速完全，它可快速完全介导介导HL-60HL-60细胞凋亡。目前细胞凋亡。目前Didemin BDidemin B已能够已能够人工全合成人工全合成,该药完成了
11、临床该药完成了临床期实验期实验,最有最有希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代didemnins-didemnins-脱氢脱氢didemninsdidemnins B(aplidine)现也现也已进入临床实验。已进入临床实验。海鞘来源的抗癌肽海鞘来源的抗癌肽 Didemnin B16第16页，共38页。海兔体内存在着多种结构独特、海兔体内存在着多种结构独特、生理功能各异的次生代谢产物生理功能各异的次生代谢产物,如萜类、毒素、甾体、大环内酯如萜类、毒素、甾体、大环内酯及肽类等及肽类等,其中肽类化合物尤为引其中肽类化合物尤为引人注目。其中人注目。其中 Dolast
12、atin15Dolastatin15和和Dolastatin10Dolastatin10已经完成全合成已经完成全合成,并并正在美国进行正在美国进行期和期和期临床试期临床试验验,主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。治疗。海兔来源的抗癌作用肽海兔来源的抗癌作用肽17第17页，共38页。第一节第一节 氨基酸类药物氨基酸类药物18第18页，共38页。（一）氨基酸类的分类（一）氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸：编码氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：非蛋白氨基酸：D D型氨基酸、型氨基酸、-氨基酸、氨基酸、-氨基酸等氨
13、基酸等2衍生氨基酸：衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等葡精氨酸等 34必需氨基酸：必需氨基酸：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等8 8种种 非必需氨基酸及半必需氨基酸非必需氨基酸及半必需氨基酸 5一、概述一、概述19第19页，共38页。20第20页，共38页。氨基酸的营养价值及其与疾病的关系氨基酸的营养价值及其与疾病的关系 治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物 治疗肝病的氨基酸及其衍生物治疗肝病的氨基酸及其衍生物 治疗脑及神经系统
14、疾病的氨基酸及其衍生物治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物 用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物 其他氨基酸类药物的临床应用其他氨基酸类药物的临床应用（二）氨基酸及其衍生物在医药中的应用（二）氨基酸及其衍生物在医药中的应用21第21页，共38页。二、氨基酸的生产方法二、氨基酸的生产方法蛋白水解法：蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸胱氨酸、半胱氨酸 化学合成法：化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨甘氨酸、蛋氨酸、丙氨 酸、苯丙氨酸、丝氨酸等酸、苯丙氨酸、丝氨酸等发酵法：发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨 酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜酸、组氨酸、
15、脯氨酸、鸟氨酸、瓜 氨酸、赖氨酸、亮氨酸等氨酸、赖氨酸、亮氨酸等酶法：酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等微生物生物合成法微生物生物合成法：L-丝氨酸等丝氨酸等22第22页，共38页。（一）水解法（一）水解法1 1、基本原理及其过程：、基本原理及其过程：水解水解分离分离精制结晶精制结晶（1 1）蛋白质水解）蛋白质水解 酸水解法：水解迅速，产物为酸水解法：水解迅速，产物为L L型氨基酸（有活性）型氨基酸（有活性）（6 610mol/LHCl10mol/LHCl或或8mol/LH8mol/LH2 2SOSO4 4)注意注意：酸水解中色氨酸全部被破坏酸水解中色氨酸全部被破坏含羟
16、基的含羟基的丝氨酸、酪氨酸部分丝氨酸、酪氨酸部分被破坏被破坏水解产物可与醛基化合物生成一类黑色物质，而使水解水解产物可与醛基化合物生成一类黑色物质，而使水解液呈黑色，需脱色处理液呈黑色，需脱色处理 碱水解法：产物为碱水解法：产物为D D型氨基酸（消旋体，无活性）型氨基酸（消旋体，无活性）（6mol/LNaOH6mol/LNaOH或或4mol/LBa(OH)4mol/LBa(OH)2 2）酶水解法：生产水解蛋白和蛋白胨，最温和酶水解法：生产水解蛋白和蛋白胨，最温和 (蛋白水解酶蛋白水解酶)23第23页，共38页。（2 2）氨基酸的分离方法）氨基酸的分离方法溶解度法、特殊试剂法、吸附法、离子交换法
17、溶解度法、特殊试剂法、吸附法、离子交换法 溶解度法：溶解度的差异溶解度法：溶解度的差异 特殊试剂法：特殊试剂法：游离的精氨酸苯亚甲基精氨酸精氨酸苯甲醛游离的组氨酸汞盐组氨酸游离的亮氨酸盐亮氨酸磺酸邻二甲苯处理氨水 HClgCl2H4（3 3）氨基酸的精制方法）氨基酸的精制方法 结晶、重结晶、溶解度与重结晶结合结晶、重结晶、溶解度与重结晶结合吸附法：吸附剂对氨基酸的吸附能力不同吸附法：吸附剂对氨基酸的吸附能力不同离子交换法：离子交换剂对氨基酸的吸附力不同离子交换法：离子交换剂对氨基酸的吸附力不同24第24页，共38页。2 2、水解法生产、水解法生产L L-胱氨酸胱氨酸 特点特点pI5.05pI5
18、.05，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，可溶于无机酸或无机碱，不溶于乙醇、乙醚和丙酮，可溶于无机酸或无机碱工艺：工艺：胱氨酸滤液粗品滤液粗品水解液毛或发）氨水中和（、活性炭粗制：）中和（、活性炭粗制：）中和（酸水解 LpHClpHNaOHlpHaOH0.45.3H8.4HC8.4N问题：问题：1 1、分离、分离L-L-胱氨酸的原理？胱氨酸的原理？2 2、为什么要加活性炭？、为什么要加活性炭？3 3、粗品、粗品中除了具有中除了具有L-L-胱氨酸外，还可能含有什胱氨酸外，还可能含有什么氨基酸？（上网查查）么氨基酸？（上网查查）25第25页，共38页。（二）发酵法（二）发酵法1 1、基本原理及过程、基本原理
19、及过程 基本原理：利用微生物酶的作用，将培养基中有机物转化基本原理：利用微生物酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其他有机物的过程。为细胞或其他有机物的过程。过程：过程：培养基的配置与灭菌处理、菌种诱变与选育、菌种的培培养基的配置与灭菌处理、菌种诱变与选育、菌种的培养、灭菌与接种发酵、产品提取与分离纯化养、灭菌与接种发酵、产品提取与分离纯化26第26页，共38页。2 2、L-L-赖氨酸的制备（发酵法）赖氨酸的制备（发酵法）赖氨酸的性质及作用：赖氨酸的性质及作用：发酵法的工艺：发酵法的工艺：原料：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、诺卡杆原料：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、诺
20、卡杆菌菌碳源：葡萄糖、醋酸、乙醇、石蜡碳源：葡萄糖、醋酸、乙醇、石蜡工艺流程工艺流程工艺控制要点工艺控制要点27第27页，共38页。工艺控制要点工艺控制要点A A、菌种培养：斜面培养基、菌种培养：斜面培养基B B、灭菌发酵：发酵温度（前期、灭菌发酵：发酵温度（前期3232、中后期、中后期3030）、）、发酵发酵pHpH值（值（6.56.57.07.0）C C、发酵液的处理：先除去菌体和杂质离子，再对发酵液进、发酵液的处理：先除去菌体和杂质离子，再对发酵液进行提取行提取 除去菌体和杂质离子的方法除去菌体和杂质离子的方法：离心分离、加絮凝剂法：离心分离、加絮凝剂法 发酵液的提取方法：发酵液的提取方
21、法：离子交换树脂法、沉淀法、有机溶剂抽提离子交换树脂法、沉淀法、有机溶剂抽提法法问题：为什么可以用阳离子交换树脂法莱提取？问题：为什么可以用阳离子交换树脂法莱提取？D D、浓缩结晶、浓缩结晶E E、精制（重结晶）、精制（重结晶）F F、检验、检验28第28页，共38页。（三）酶法（三）酶法特定酶作用下转化为相应的氨基酸。特定酶作用下转化为相应的氨基酸。1 1、原理、原理29第29页，共38页。微生物、植物微生物、植物细胞、动物细细胞、动物细胞或酶进行固胞或酶进行固定化定化制备制备（化学合成，生物合成，天然存在）（化学合成，生物合成，天然存在）生物反应器生物反应器含氨基酸的反应液含氨基酸的反应液
22、2、酶转化法生产氨基酸的过程、酶转化法生产氨基酸的过程底底 物物合成合成30第30页，共38页。结结 构构分子量分子量等电点等电点性性 质质溶解性溶解性L-AspL-Ala HOOCCHNH2COOHCH2CHNH2COOHH3C133.1089.092.776.0酸性氨基酸性氨基酸酸中性氨基中性氨基酸酸溶于水和盐溶于水和盐酸，不溶于酸，不溶于乙醇和乙醚乙醇和乙醚在水中有一定溶在水中有一定溶解性，不溶于丙解性，不溶于丙酮及乙醚酮及乙醚3 3、L L-天冬氨酸和天冬氨酸和L L-丙氨酸的生产丙氨酸的生产（1 1）L L-天冬氨酸和天冬氨酸和L L-丙氨酸的性质丙氨酸的性质31第31页，共38页。
23、HOOCCHCOOHCHHOOCCHNH2COOHCH2CHNH2COOHH3C+CO2天冬氨酸酶天冬氨酸酶L-Asp脱羧酶脱羧酶（2 2）酶转化反应）酶转化反应（丁烯二酸）（丁烯二酸）（L-丙氨酸）丙氨酸）（L-天冬氨酸）天冬氨酸）32第32页，共38页。（3 3）工艺路线）工艺路线固定化固定化 L-Asp脱羧酶脱羧酶转化液转化液B延胡索酸延胡索酸+NH3固定化固定化 天冬氨酸酶天冬氨酸酶转化液转化液AL-Asp粗品粗品L-Asp精品精品L-Ala粗品粗品L-Ala精品精品33第33页，共38页。泵泵储储罐罐反应产物反应产物离心机离心机母母液液回回收收固定化酶柱子晶体晶体 L-AspL-As
24、pL-Asp延胡索延胡索酸氨盐酸氨盐工工 艺艺 路路 线线 示示 意意 图图34第34页，共38页。（4 4）工艺控制要点）工艺控制要点菌种的培养：菌种的培养：大肠杆菌（大肠杆菌（E.coilE.coil）AS1.881AS1.881的培养的培养含天冬氨酸酶含天冬氨酸酶德阿昆哈假单胞（德阿昆哈假单胞（Pseudomonas dacunhae)68Pseudomonas dacunhae)68变异株的培养变异株的培养含含L-L-天冬氨酸天冬氨酸-脱羧酶脱羧酶细胞固定：细胞固定：大肠杆菌（大肠杆菌（E.coilE.coil）的细胞固定方法是凝胶包埋，加戊二醛交联）的细胞固定方法是凝胶包埋，加戊二醛
25、交联 思考题：思考题：1.1.为什么用细胞固化，而不同酶固定化，有何优势？为什么用细胞固化，而不同酶固定化，有何优势？2.2.为什么要加戊二醛交联？为什么要加戊二醛交联？假单胞菌体固定假单胞菌体固定 思考题：为什么要加乙二胺？思考题：为什么要加乙二胺？35第35页，共38页。生物反应堆的制备（分生物反应堆的制备（分和和）转化反应（温度、转化反应（温度、pH值、催化剂）值、催化剂）两个反应堆的温度：两个反应堆的温度：37 两个反应堆的两个反应堆的pH值：反应堆值：反应堆：8.5；反应堆；反应堆：6.0 思考题：思考题：1、制备中为什么要调、制备中为什么要调pH值？值？2、在反应过程中为什么要加磷
26、酸吡哆醛？、在反应过程中为什么要加磷酸吡哆醛？3、同时要加入、同时要加入Mn2+、Mg2+、Ca2+，其作用是什么？，其作用是什么？产品纯化与精制产品纯化与精制 （5 5）检验）检验（6 6）作用）作用36第36页，共38页。本节重点本节重点 氨基酸类药物的制造方法氨基酸类药物的制造方法 L-L-胱氨酸、胱氨酸、L-L-赖氨酸、赖氨酸、L-L-天冬氨酸和天冬氨酸和L-L-丙丙氨酸的制备原理和工艺控制要点氨酸的制备原理和工艺控制要点37第37页，共38页。课后作业课后作业1 1、生化药物的特点？、生化药物的特点？2 2、简述酶法制备、简述酶法制备L-L-天冬氨酸和天冬氨酸和L-L-丙氨酸的原丙氨酸的原理及过程。理及过程。3 3、在水解法制备、在水解法制备L-L-胱氨酸的工艺路线中，分胱氨酸的工艺路线中，分离离L-L-胱氨酸的原理是什么？为什么要加活胱氨酸的原理是什么？为什么要加活性炭？性炭？38第38页，共38页。
