1、现代生物制药技术天然生物材料与天然药物学习目标【学习目的】学习从天然生物材料中提取分离生物活性成分的方法，认识动植物材料中典型的药物活性成分，以及海洋生物材料中有哪些药物成分。【知识要求】掌握提取分离生物活性成分的常见方法，掌握动、植物和海洋生物材料中典型的活性成分，熟悉这些活性成分的药用价值。【能力要求】掌握主要的生物活性成分及其提取分离方法，掌握甘露醇的制备、鉴定和应用。第一节 生物活性成分的提取分离一、天然生物材料的活性成分有效成分有效部分或有效部位无效成分二、天然生物材料活性成分提取技术1.溶剂提取（1）浸渍（2）渗漉（3）煎熬（4）回流提取 二、天然生物材料活性成分提取技术1.溶剂提
2、取（1）浸渍（2）渗漉（3）煎熬（4）回流提取 二、天然生物材料活性成分提取技术1.溶剂提取（1）浸渍（2）渗漉（3）煎熬（4）回流提取 二、天然生物材料活性成分提取技术1.溶剂提取（1）浸渍（2）渗漉（3）煎熬（4）回流提取 二、天然生物材料活性成分提取技术2、水蒸气蒸馏（如挥发油、某些小分子生物喊）3、升华（如樟脑、咖啡因等）4、超声波提取5、半仿生提取（简称SBE）6、超微粉碎提取（nm)二、天然生物材料活性成分提取技术2、水蒸气蒸馏（如挥发油、某些小分子生物喊）3、升华（如樟脑、咖啡因等）4、超声波提取5、半仿生提取（简称SBE）6、超微粉碎提取（nm)三、天然生物材料活性成分分离技术
3、1、溶剂萃取2、超临界流体萃取（CO2）三、天然生物材料活性成分分离技术1、溶剂萃取2、超临界流体萃取（CO2）3、结晶4、沉淀5、透析6、分馏7、色谱法三、天然生物材料活性成分分离技术1、溶剂萃取2、超临界流体萃取（CO2）3、结晶4、沉淀5、透析6、分馏7、色谱法三、天然生物材料活性成分分离技术1、溶剂萃取2、超临界流体萃取（CO2）3、结晶4、沉淀5、透析6、分馏7、色谱法三、天然生物材料活性成分分离技术1、溶剂萃取2、超临界流体萃取（CO2）3、结晶4、沉淀5、透析6、分馏7、色谱法四、几类生物活性成分的分离技术香菇多糖的提取、分离与纯化多糖的提取 溶剂 超声波 酶法多糖的分离 醇沉多
4、糖的纯化 脱色（H2O2）除蛋白（氯仿）分级（色谱法）多糖的鉴定 蒽酮法作业1，生物活性成分提取分离的传统方法有哪些？缺点是什么？2，在提取天然药物成分时，常用的溶剂提取工艺有哪几种？请简述浸渍和渗漉工艺的区别。3、请至少举出4种影响溶剂提取的工艺因素。4，提取香菇多糖时，怎样才能将各多糖成分进行分离？第二节 动植物材料中典型药物活性成分及开发的动植物药物一、动植物材料中典型药物活性成分1.多糖类（1）普通多糖：香菇中的抗肿瘤成分香菇多糖（2）酸性多糖：从动物组织（猪皮、驴皮等）摄取的硫酸皮肤素（又称硫酸软骨素B），也属于氨基多糖，具有抗凝、抗栓、抗炎、抗病毒第二节 动植物材料中典型药物活性成
5、分及开发的动植物药物一、动植物材料中典型药物活性成分1.多糖类（3）氨基多糖：壳聚糖，具有抗菌、降血脂、保护皮肤和黏膜等活性。（4）络合多糖：硒多糖（5）改性多糖：茯苓多糖一般认为没有抗癌作用或作用很弱，但将其羧甲基化后则具有明显的抗肿瘤活性一、动植物材料中典型药物活性成分2，氨基酸、肽及蛋白质类（1）氨基酸：南瓜种子中的南瓜子氨酸，具有驱缘虫、防治血吸虫的作用（2）肽：梅花鹿和马鹿鹿茸中的鹿茸多肽，具有抗炎、促进表皮和成纤维细胞增殖及皮肤创伤愈合；（3）蛋白质：老鼠拖瓜中的老鼠拖瓜蛋白质、大叶木鳖子根中的大叶木鳖子根蛋白质等粗提蛋白质有显著的抑制HIV-1作用。3油脂类油脂类成分的种类很多，
6、不少成分具有很强的生理活性，是新药开发的重要目标。如亚油酸、a-亚麻酸，y亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等多不饱和脂肪酸，这些成分具有降血脂、抗衰老等活性。4.生物碱类生物碱是一类含负氧化态氮原子的有机环状化合物，多呈碱性。如黄连中的小繁碱类、鸟头和附子中的乌头碱类、墨粟中的吗啡碱类、延胡索中的四氢苄基异喹啉类等。许多生物碱具有显著的生理活性，如吗啡镇痛、利血平降压、喜树碱抗癌等随着生物技术的发展，组织培养技术的应用越来越广泛，目前，应用组织培养技术进行药物开发的生物碱有喜树碱、贝母碱等。例如，喜树碱主要存在于珙桐科植物喜树的根、树皮和果实中，含量极低。以
7、根为例，根中喜树碱含量约0.008%，提取1kg喜树碱需要12.5t以上的喜树根为原料，原料来源十分紧张。通过化学合成方法获得喜树碱不仅难度大而且成本很高。组织培养技术为喜树碱的利用提供了新的途径。5、黄酮类，是泛指具有C，-Cs-C6基本骨架的芳环化合物，可分为多种亚类（见表3-4）。6，皂昔类常见的皂苷主要有人参皂苷、西洋参皂苷、三七皂苷、竹节参皂苷、绞股蓝皂苷、薯，皂苷、甘草皂苷、黄芪皂苷和桔梗皂苷等。采用现代生物技术获取活性皂苷类成分的生产，研究得较深入的是人参皂苷。国外已经实现人参皂苷工业化生产。我国也已经开始了人参的组织培养研究，取得较大进展，人参组织培养干物质产量达到1520g/
8、L.其中粗皂苷含量达27%。7，醌/酮类朱砂根中分离的抗原虫和滴虫的密花醌；软紫草根中分离的抗菌、抗炎、抗癌的活性成分紫草素及其衍生物；丹参根中分离的具抗菌、扩张冠状动脉作用的活性成分丹参酮类化合物；茜草根中外离的抗氧化、抗菌、抗病毒、抗炎、具免疫活性的化合物茜草素。8.砧类常见的萜类有紫杉醇、青蒿素、甜叶菊苷类、苦皮素类、龙胆苦苷、银杏中的萜内酯以及雷公藤中的萜类化合物等。8.砧类常见的萜类有紫杉醇、青蒿素、甜叶菊苷类、苦皮素类、龙胆苦苷、银杏中的萜内酯以及雷公藤中的萜类化合物等。9，甾类从棕熊胆汁中分离的具降血脂、镇痉、抗惊厥作用的熊去氧胆酸；牛膝根中分离的具促骨样细胞增殖活性的脱皮留丽；
9、毛花洋地黄叶中所含的强心成分毛地黄毒苷；中华大蟾蜍中分离的抗肿瘤成分脂蟾毒配基；9，甾类从棕熊胆汁中分离的具降血脂、镇痉、抗惊厥作用的熊去氧胆酸；牛膝根中分离的具促骨样细胞增殖活性的脱皮留丽；毛花洋地黄叶中所含的强心成分毛地黄毒苷；中华大蟾蜍中分离的抗肿瘤成分脂蟾毒配基；10，香豆素类和木脂素类香豆素类，如从当归根挥发油中分离的抗肿瘤、调节免疫的有效成分当归内酯，从蛇床子分离的抗炎、平喘、抗骨质疏松的蛇床子素。从中国紫杉中分离得到的具抗肿瘤、抗骨质疏松的化合物异紫杉脂素。二、由动植物生物活性成分开发的动植物药物天然活性物质往往具有结构新颖、活性高、副作用少的特点，是制药工业中新药研发的重要资源
10、。许多天然来源的化合物已被发现具有独特的生理活性，并开发出一大批具有特殊治疗作用的药物。中药主要来源于动植物、微生物及矿物，亦属天然药物。动植物药是中药的主要组成部分。动物药主要以动物的腺体、组织、器官或代谢物为原料而制取，如胰脏、脑垂体、血液、胆汁、人尿及孕马尿等；植物药是从植物的根、茎、花、皮、叶或果实中制取的药物。作业1，多糖广泛存在于各种动植物材料中。根据多糖取代基的不同，多糖包括有普通多糖、酸性名糖等。以下（）是酸性多糖。A.香菇多糖B.柴胡多糖C.壳聚糖D.银耳多糖2什么是皂苷？常见的皂苷有哪些？3.从蛇床子中分离得到的蛇床子素属于（），具有抗炎、平喘、抗骨质疏松的功能。A.萘醒类
11、B.萜类C.香豆素类D.植物留醇类4，动物药主要来自动物体的哪些部位？第三节 海洋药物成分一、海洋药物成分1，不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸主要来源于海洋生物，如二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）、十八碳三烯酸（又名亚麻酸）等。此外，从鲨鱼、海兔、鲸鱼、海马、海龙等体内也获得多种不饱和脂肪酸，实验表明它们均具有一定的药理活性。第三节 海洋药物成分一、海洋药物成分1，不饱和脂肪酸（1）DHA，EPA、亚麻酸 DHA具有抗衰老、提高大脑记忆、防止大脑衰退、降血脂、降血压、抗血栓、降血黏度、抗癌等多种作用；开发保健品、药品、食品DHA的来源1、海洋动物海洋鱼类是提取DHA的主要来源。海产鱼
12、类特别是中上层鱼类的油脂中含有大量的DHA，如鲔鱼、秋刀鱼、远东沙丁鱼的油中DHA的含量均在10%以上。目前全世界鱼油的年产量在100万吨左右，理论上从中可提取1025万吨鱼油。实际上由于分离技术等因素的限制，鱼油产量要低于上述数字、而且提取的鱼油有相当大的部分被氧化和渗入人造黄油或起酥油中被消耗掉，真正可用于分离DHA的鱼油仅占少部分。除此之外还有贝类和甲壳类。DHA的来源2、真菌类有许多低级的真菌中含有较多的DHA，其中藻状菌类的DHA含量尤为丰富，是进行DHA商业性开发的潜在来源。比如高山被孢霉中的占其总脂肪酸的15%以上，而破囊壶菌中的占总脂肪酸的含量可高达34%。DHA的来源3、海藻
13、类许多研究证实，在金藻类、甲藻类、硅藻类、红藻类、褐藻类、绿藻类及隐藻类等海藻中含有大量的DHA。到目前为止，已测定了上百个品种微藻的脂肪酸，其中某些种类的海藻DHA含量可达30%以上。第三节 海洋药物成分一、海洋药物成分1，不饱和脂肪酸（1）DHA，EPA、亚麻酸 EPA则用于治疗动脉硬化和脑血栓，还有增强免疫功能和抗癌作用；EPA生产第三节 海洋药物成分一、海洋药物成分1，不饱和脂肪酸（1）DHA，EPA、亚麻酸 一些鱼油中还含有少量亚麻酸，为合成前列腺素的前体，并可在体内转换成DHA.现可用生物发酵法大量以供药用亚麻酸生产亚麻酸直接来源是天然植物月见草籽，但因受产地、产量、成本高的影响而
14、不能满足社会的需要。微生物能合成亚麻酸并能在工业规模止培育而被视为有开发价值的生物资源。通过菌种筛选及诱变，通过发酵工程提高产量。所筛选的亚麻酸产生菌主要有被孢酶，小克银汉霉，毛霉，雅致枝霉，根霉等；一、海洋药物成分2，多糖具有开发潜力的海洋多糖化合物包括螺旋藻多糖、紫菜多糖、透明质酸、硫酸软骨素A玉足海参黏多糖、海星黏多糖、扇贝糖胺聚糖、刺参黏多糖、硫酸软骨素A、透明质酸、甲壳质及其衍生物等。一、海洋药物成分2，多糖具有开发潜力的海洋多糖化合物包括螺旋藻多糖、紫菜多糖、透明质酸、硫酸软骨素A、刺参黏多糖、玉足海参黏多糖、海星黏多糖、扇贝糖胺聚糖、刺参黏多糖、甲壳质及其衍生物等。3、皂昔类许多
15、陆地植物含有皂苷，而动物界中只有海洋棘皮动物的海参和海星含有皂苷，皂昔是它们的毒性成分，如海参苷，海星皂苷。4，氨基酸、多肽和蛋白质类（1）褐藻氨酸 又名海带氨酸，为2氨基6-三甲氨基已酸，具有降压、调节血脂及防治动脉粥样硬化的作用。曾制成褐藻氨酸二草酸盐，其降压效果更明显，能维持4h以上。4，氨基酸、多肽和蛋白质类（2）海葵素 海葵素（AP）是从我国沿海侧花海葵属多种海葵中提取的多肽，已证实AP具有强心作用，因海葵的来源少，不易采集，已采用海洋生物技术，以获得更多的AP。具有增强心肌收缩的作用，其药效大大强于G毒毛旋花苷，被认为是治疗心衰的极有潜力的药物4，氨基酸、多肽和蛋白质类（3）竽螺毒
16、素 从多种竽螺的毒液中分离出来的肽类毒素，一般含10-30个氨基酸残基，大多含二硫键。现已确定40余个毒素的序列，多样性的竽螺毒素构成了药理学探针的宝库，对研究离子通道具有重要意义。抗癫痫、抗慢性疼痛、抗脑缺血损伤、抗药物成瘾、抗帕金森病4，氨基酸、多肽和蛋白质类（4）膜海鞘素 首先从被囊动物膜海鞘科动物中分离出的提取物，有强细胞毒活性，后经分离精制得膜海鞘素A、膜海鞘素B、膜海销素C，为脂肽类环状缩肽，由肽键部分与非肽键联成。海鞘类生物活性物质有显著的抗病毒及抗肿瘤作用，可望开发为新颖的药物。4，氨基酸、多肽和蛋白质类（5）海免毒素 从海洋软体动物海免中分离出的抗癌活性肤，其抗肿瘤机制为抑制
17、微管聚合而使细胞周期阻滞在间期，但作用位点不同于长春碱和喜树碱类有丝分裂药物。主要用于小细胞肺癌、卵巢癌和前列腺癌等实体瘤的治疗。4，氨基酸、多肽和蛋白质类（6）藻蓝蛋白 为蓝藻、红藻及隐藻中的一种水溶性蛋白色素。螺旋藻蛋白质含量高达70%以上，其中藻蓝蛋白为10%，经分析含有多种氨基酸，特别是人体必需的8种氨基酸。藻蓝蛋白具有促进免疫系统、抑制癌细胞的作用，并有光敏作用，是一种理想的光敏剂，用于激光治癌无毒性、无副作用。5.甾醇（1）岩藻甾醇 可从褐藻等多种海藻内提取，试验表明岩藻甾醇能使血液中胆固醇含量降低83%，并可减少脂肪肝及心脏内脂肪的沉积，也有雌激素样作用。同系物异岩藻甾醇及马尾藻
18、甾醇也有降胆固醇作用。5.甾醇（2）四羟基甾醇 从南海甘蓝柔荑软珊瑚中分离得到的四羟基甾醇，具有抑制心肌收缩的作用，其速度与戊脉安相似，能缓慢下降。对心律失常伴有心动过速者，效果较好。5.甾醇（3）柳珊瑚甾醇 从南海小棒短指软珊瑚中分离得到的柳珊瑚留醇具有明显的抗心律失常和心肌缺血的作用，能舒张血管、降低血压、减慢心率及减少心肌耗氧量，有望开发成心血管疾病药物。6.萜类海洋萜类化合物主要来源于海洋藻类、海绵和珊瑚动物，包括单萜、倍半二酶、二倍半萜、呋喃萜等类型。大多数海洋单萜化合物都含有较多卤素，这是其独特的结构特点。海洋倍半萜常见于红藻、褐藻、珊瑚、海绵等。从红藻海头红属中分离出的含卤单萜、
19、环状多卤单菇及含氧卤代单萜等，多数具有抗菌活性，多卤代单萜能抑制HeLa癌细胞。7.大环内酯大环内酯化合物大多具有抗肿瘤、抗菌活性，主要分布于蓝藻、甲藻、海绵、苔藓虫、被囊动物和软体动物及某些海洋菌类中。苔藓虫素是从海洋苔藓虫中分离的新型大环内酯类衍生物。目前，已发现20多种苔藓虫素，临床前研究表明它们具有抗肿瘤活性和免疫调节活性，另外还具有促进血小板聚集、血细胞生成等作用。8、类胡萝卜素（1）-胡萝卜素 R胡萝卜素是是维生素A的前体，对孕妇及儿童能起到补充维生素A缺乏的作用，有抗氧化、防治肿瘤作用，能阻止或延缓紫外线照射引起的皮肤癌，对慢性萎缩性胃炎和胃溃疡也有疗效，是最为人类需要的一种类胡
20、萝卜素。盐藻所含的B-胡萝卜素要比胡萝卜所含的高出上千倍，目前主要是从养殖盐生杜氏藻中生产。（2）虾青素 主要从虾蟹中分离，但含量不高，现可从雨生红球藻的不动孢子中提取其含量占细胞干重的1%2%，且提取相对简化。虾青素在动物体内不能转变为维生素A.有抑制肿瘤发生、增强免疫功能等多方面的作用，其抗氧化性能较维生素E强1001000倍以上。与-胡萝卜和维生素A相比，虾青素对肿瘤的抑制作用最强。（2）虾青素 主要从虾蟹中分离，但含量不高，现可从雨生红球藻的不动孢子中提取其含量占细胞干重的1%2%，且提取相对简化。虾青素在动物体内不能转变为维生素A.有抑制肿瘤发生、增强免疫功能等多方面的作用，其抗氧化
21、性能较维生素E强1001000倍以上。与-胡萝卜和维生素A相比，虾青素对肿瘤的抑制作用最强。9、聚醚化合物许多海洋毒素属于聚醚化合物，聚醚类毒素是一类化学结构独特、毒性强烈并且具有广泛药理作用的天然毒素，对心脑血管系统有较高的选择作用，主要来源于微藻，如岩沙海葵毒素、扇贝毒素、西加毒素、大田软海绵酸等。二、海洋药物类型海洋中蕴藏着极其丰富的天然产物，是人类寻找新药的最大库源。目前，已从各种海洋生物中分离获得20000余种海洋天然产物，新发现的化合物以平均每4年增加50%的速度递增。由于海洋生物生活在高压、高盐、缺氧、缺少光照等特殊环境条件下，因此在其漫长的进化过程中产生了与陆地生物不同的、化学
22、结构独特的次生代谢产物。在已发现的化合物中，近一半具有各种生物活性，更重要的是超过0.1%的化合物结构新颖、功能独特、活性显著，已成为先导化合物或新药来源。1，抗肿瘤药物海洋抗肿瘤药物在海洋药物研究中一直起着主导作用。海洋生物的多样性和特殊性为人类提供了多种结构新颖、具有抗肿瘤活性的先导化合物，是极好的新型抗肿瘤药物潜在资源。科学家预言，最有前途的抗癌药物将来自海洋。人们已从海绵、海鞘、软珊瑚、柳珊瑚、苔藓虫等海洋生物中分离获得了大量具有抗肿瘤活性的物质。如蛤素、海生素、膜海鞘素、阿糖胞苷等。2.降压药物近年来，从天然产物中分离高效、低毒的抗高血压药物已逐渐成为研究的热点。以海洋生物或其代谢产
23、物为药源的海洋降压药，具有疗效高、不产生耐药性、副作用少、能有效逆转靶器官的伤害等特点，更成为新型降压药物开发的重点。如藻酸双酯钠、甘糖酯。3，抗心血管药物对具有抗心血管疾病活性物质的研究是海洋天然产物开发的又一重点。各种海洋生物代谢产生的站类、多糖类、高不饱和脂肪酸、喹啉酮类、生物碱类、肽类和核苷类等物质，大多具有较高药理活性，可作为预防和治疗心脑血管疾病的天然化合物。这些化合物具有扩张血管、抑制血栓形成、抗凝血、抗血小板、降血脂等作用。如从海带中提取的多糖硫酸酯，紫菜多糖、多糖硫酸酯等都具有显著的抑制血栓形成作用。4.抗病毒药物病毒感染性疾病近年来在世界范围内呈现上升的趋势，病毒种类也在不
24、断发生变异，而病毒性疾病平均每年就新增23种。随着陆地资源的开发利用和逐渐匮乏，丰富的海洋生物资源又为抗病毒新药的发现提供了广阔的资源。抗艾滋病海洋药物聚甘古酯是我国拥有知识产权的第一个抗艾滋病国家1类新药。5，抗菌、抗炎药物海洋生物因其特殊的生境和代谢产物，已成为开发新型抗菌物质的重要资源。最早一批海洋药物是抗菌药物，如早已用于临床的头孢菌素类抗生素。我国在开发海洋抗菌、抗炎药物方面具有一定的优势，近期已开发了系列头孢菌素、玉足海参素渗透剂等海洋抗菌药物，海参中提取的海参皂苷抗真菌有效率达88.5%，是人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。作业1海洋药物成分主要包括哪些？有哪些主要的药理作用？2.透明质酸可以从（）中获得。A.鲸鱼 B.扇贝C.海星D.蓝藻3透明质酸具有哪些临床用途？4 现已发现的海洋生物留醇有哪些？
