生物技术制药第2版 第六章 酶工程制药.ppt

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1、1第六章酶工程制药药学院生物制药教研室学习要求掌握：酶的来源和生产、酶纯化的主要方法、固定化酶和固定化细胞的制备方法、酶反应器的基本类型熟悉：酶分离纯化的一般过程、固定化酶的性质和指标、酶反应器的性能评价及操作了解：酶工程的研究现状、酶工程在制药中的应用、治疗性的酶类药物本章主要内容概述1酶工程技术2酶工程研究新技术3酶工程在制药工业中的应用4第一节概述一、酶与酶工程1.酶（Enzyme）具有催化活性和高度专一性的生物催化剂。催化特点：高效性专一性可调控不稳定1.酶（Enzyme）根据化学本质分

2、为：蛋白酶（P酶）核酸酶（R酶）蛋白酶单纯酶结合酶（全酶）=酶蛋白+辅因子辅酶辅基酶工程：酶学、微生物学与工程学相互渗透结合、发展而形成的一门新的技术学科。化学酶工程（初级酶工程）：通过化学修饰、酶的固定化、化学合成等改善酶的性质，提高催化效率生物酶工程（高级酶工程）：通过DNA重组技术生产目标酶，定向修饰与改造获得突变酶、合成全新的酶等2.酶工程（enzymeengineering）二、酶工程研究的产生与发展1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶，并将淀粉酶用作治疗消化不良的药物，从而开

3、创了人类有目的的生产和应用酶制剂的先例。1908年，德国科学家从动物胰脏中提取出胰酶（胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合物），并将胰酶用于皮革的鞣制。1911年，美国科学家从木瓜中提取出木瓜蛋白酶，并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。酶工程的名称出现在20世纪20年代，主要指自然酶制剂在工业上的规模应用。二、酶工程研究的产生与发展1953年，Grubhoger和Schleith提出了酶固定化技术。1969年，日本科学家在工业上利用固定化氨基酰化酶拆分了DL-氨基酸。1971年，第一届国际酶工

4、程会议提出酶工程的主要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。二、酶工程研究的产生与发展20世纪90年代，借助基因工程技术，可经过酶基因重组，利用微生物表达生产酶制剂。基因工程+发酵技术+发酵设备二、酶工程研究的产生与发展三、现代酶工程的研究内容1.酶的分离纯化、大批量生产及新酶和酶的应用开发；2.酶和细胞的固定化及酶反应器的研究3.酶的分子改造和化学修饰；4.有机相中酶反应的研究；5.酶抑制剂、激活剂的开发与应用研究；6.模拟酶、合成酶的研究；7.抗体酶、核酸

5、酶的研究；8.酶的定向进化技术。（一）疾病诊断（二）疾病治疗（三）药物生产（四）分析检测四、酶在医药领域的应用1.通过酶活力变化进行疾病诊断酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰转肽酶（γ-GT）原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以

6、上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高2.用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断酶测定的物质用途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量，诊断肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量，诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高

7、血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序，诊断基因变异、检测癌基因3.酶在疾病治疗方面的应用酶来源用途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡溶纤酶蚯蚓溶血栓核糖核酸酶胰脏抗感染，

8、祛痰，治肝癌4.酶在药物制造方面的应用酶来源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢菌素11-β-羟化酶霉菌制造氢化可的松L-酪氨酸转氨酶细菌制造多巴（L-二羟苯丙氨酸）α-甘露糖苷酶链霉菌制造高效链霉素酰基氨基酸水解酶微生物生产L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生产各种核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸无色杆菌蛋白酶细菌由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生产核苷酸蛋白酶动物、植物、微生物生产L-氨基酸β-