J-11 天然生物材料的提取制药 第五节 酶类药物的生产 第六节 糖类药物

江苏农林职业技术学院讲稿第1页共5页1第十一讲2008～2009学年第二学期授课内容第五节酶类药物的生产第六节糖类药物的生产授课时数2教学目标掌握掌握药用酶的分类、来源和生产方法；糖类药物的分类、制备方法，以及透明质酸生产工艺。教学重点药用酶的分类和生产方法；糖类药物的分类、制备方法。教学难点药用酶的分类教材教具教学内容（含教学步骤、时间分配、教法学法、作业布置等）导入新课：生物体内的各种生化反应几乎都是在酶的催化作用下进行的，所以酶在生物体的新陈代谢中起着至关重要的作用。酶的化学本质主要是蛋白质，有少量的核酸具有酶的活性，但酶具有特殊的催化功能。Francis1893年第一次发现了木瓜蛋白酶的药用效果。第五节酶类药物一、药用酶的分类及应用（按用途分六大类）1、消化酶类作用：水解和消化食物中的成分，如蛋白质、糖类和脂类等。作为消化剂能补充内源性消化酶的不足，用于治疗消化紊乱或促进消化。胃蛋白酶、多酶片（蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶）等用于治疗消化不良、食欲不振。2、消炎酶类作用：用于外伤、手术后、关节炎、副鼻窦炎等伴有水肿的炎症，能抑灭细菌，促进渗出液再吸收，达到消炎的目的。如：溶菌酶、某些蛋白酶和多糖水解酶等。3、与治疗心脑血管疾病有关的酶类作用：血液中存在着相互拮抗的凝血系统和抗凝血系统（纤维蛋白溶解系统）。在生理状态下，血液中的凝血酶会形成微量纤维蛋白，沉着于血管内壁，但这些微量的纤维蛋白又不断地被激活了的纤维蛋白溶解系统所溶解，两者保持动态平衡，保证了血流畅通。一旦这种平衡被打破，血管腔内血液就会发生凝固或血液中的某些有形成分相互黏集形成固体块——血栓。血栓的形成会引起心、脑、肺等重要器官缺血坏死，需要及时采取措施消除栓塞。如：尿激酶和纤溶酶（临床上用于治疗血栓）。4、抗肿瘤的酶类作用：1961年Broome发现L-天冬酰胺酶具有抗肿瘤的作用。它能分解患者血液中的L-天冬酰胺，抑制需要L-天冬酰胺的肿瘤细胞的增殖，正常细胞由于自身能合成天冬酰胺而不受影响，从而选择性地抑制肿瘤，达到抗肿瘤的目的。如：天冬酰胺酶（抗恶性肿瘤、抗白血病）、神经氨酸苷酶（肿瘤免疫治疗剂）。江苏农林职业技术学院讲稿第2页共5页25、其他药用酶解毒：有机磷解毒酶（用于治疗有机磷农药中毒，缓解中毒症状）青霉素酶（能分解青霉素，用于治疗青霉素引起的过敏反应）抗衰老、抗辐射：超氧化物歧化酶（清除体内氧自由基）细胞色素C（是参与呼吸链的一种非常有效的电子传递体，是组织缺氧治疗的急救和辅助用药）降血压、降血脂：弹性蛋白酶防踽齿：葡聚糖酶二、药用酶制备方法1、直接提取法工艺包括：选材→预处理→提取→分离→纯化。关键：选择含量丰富的动植物原材料重点：工艺简便、稳定、成本低、无污染、收率和酶比活力、适于大规模生产的提取纯化方法。2、微生物发酵法工艺包括：菌种培养→种子培养→发酵→发酵液处理关键：选育高产菌株高产菌株的选育途径：①自然界筛选，②诱变育种，③基因工程和细胞工程。3、动植物细胞培养法如：大蒜细胞进行培养来生产超氧化物歧化酶（SOD），利用木瓜细胞生产木瓜凝乳蛋白酶。三、药用酶的常用提取纯化方法提取方法1、水溶液法①盐浓度：稀盐溶液或缓冲液；一般使用等渗盐溶液，如0.002～0.005mol/L磷酸盐缓冲溶液或0.15mol/L氯化钠溶液。②温度：低温下操作；③pH：选择偏离等电点的适当pH值。2、有机溶剂法【针对与脂类结合的酶，注意不可引起变性】常用的有机溶剂：丁醇方法：①均相法；②二相法。3、表面活性剂法【一种解构蛋白质结合力的方法】纯化方法参见蛋白质的纯化。4、其他【蛋白质分离纯化中已介绍】利用溶解度、分子结构和大小、电离性质、生物功能专一性（亲合性）不同的纯化方法——盐析、凝胶层析、亲和层析、超速离心等。江苏农林职业技术学院讲稿第3页共5页3第六节糖类药物的生产糖除了作为能量物质以外，还是重要的信号分子，细胞识别标志。一、糖类药物的类型（按其聚合的程度）1、单糖及其衍生物单糖是糖的最小单位，如葡萄糖、果糖、氨基葡萄糖和维生素C等。衍生物：6-磷酸葡萄糖，1,6-二磷酸果糖，磷酸肌醇等。2、寡糖又称低聚糖，由2～20个单糖聚合而成。如蔗糖、麦芽糖、乳糖、乳果糖。3、多糖又称多聚糖，由20个以上单糖聚合而成。如香菇多糖、右旋糖酐、甘露聚糖、茯苓多糖等。多糖在细胞内的存在方式有游离型与结合型两种。结合型多糖有糖蛋白、脂多糖。在组织中，粘多糖几乎没有例外地与蛋白质以共价结合。二、多糖的来源1、动物多糖来源于动物结缔组织、细胞间质。如：肝素（抗凝血的作用）、硫酸软骨素（防治脉硬化和骨质增生）2、植物多糖主要是一些中草药多糖。如：黄芪多糖、牛膝多糖、猪苓多糖、枸杞子糖缀（zhuì）合物作用：免疫调节、抗肿瘤、降血压、抗辐射、抗突变、抗凝血、抗血栓等等。3、微生物多糖来源分为：细菌多糖、真菌多糖和藻类多糖（《本草纲目》中列出很多的食用菌、食用藻）分泌类型分为：胞内多糖和胞外多糖三、多糖的提取、分离纯化与鉴定1、提取分离①水或盐溶液直接提取（大部分）但因大部粘多糖与蛋白质结合于细胞中，因此需用酶解法或碱解法使糖-蛋白质间的结合键断裂，促使多糖释放。②碱解法多糖与蛋白质结合的糖肽键对碱不稳定，故可用碱解法使糖与蛋白质分开。③酶解法理想的工具酶是专一性低的、具有广泛水解作用的蛋白酶。如：鹿茸中酸性多糖采用木瓜蛋白酶消化法提取，收率很高。2、除杂蛋白（游离蛋白质）方法：①Sevag法（氯仿）；②三氯乙酸法；③三氟三氯乙烷法。江苏农林职业技术学院讲稿第4页共5页42、多糖的纯化（1）乙醇沉淀法制备粘多糖的最常用手段，分级沉淀法。（乙醇分部）（2）季胺盐络合法粘多糖与一些阳离子表面活性剂（如：十六烷基三甲基溴化铵CTAB和十六烷基氯化砒啶CPC等）能形成季胺盐络合物。原理：在低离子强度的水溶液中，这些季胺盐络合物不溶解；在离子强度大时，这种络合物可以解离，溶解，释放。（3）离子交换层析法粘多糖由于具有酸性基团（如糖醛酸和各种硫酸基），在溶液中以聚阴离子形式存在，因而可用阴离子交换剂进行交换吸附。吸附时可以使用低盐浓度样液，洗脱时可以逐步提高盐浓度如梯度洗脱或分步阶梯洗脱。（4）其他方法此外，超滤法、凝胶过滤层析法、区带电泳法、及金属络合法等在多糖的分离纯化中也常采用。3、纯度鉴定测定所得组分是否均一。方法：功能团分析、比旋光度、纸色谱、HPLC、高压电泳等。四、糖类药物的生理活性多糖是研究最多的糖类药物。（1）增强机体免疫力主要表现为影响补体活性，促进淋巴细胞增殖，激活或提高吞噬细胞的功能。增强机体的抗炎、抗氧化和抗衰老作用。（2）抗肿瘤通过增强机体的免疫功能而达到抗癌作用，毒副作用小。（3）抗辐射抗射线的损伤，有抗氧化、防辐射作用。（4）抗凝血肝素是天然抗凝剂。（5）抗病毒多糖可以提高机体组织细胞对细菌，原虫，病毒和真菌感染的抵抗力。（6）其他作用类肝素、硫酸软骨素、小分子量肝素等具有降血脂、降血胆固醇，抗动脉粥样硬化作用，用于防治冠心病和动脉硬化。促进细胞DNA，蛋白质的合成，促进细胞的增殖、生长。四、典型糖类药物生产实例透明质酸（HA）（一）来源和用途1、来源存在于动物的组织细胞间质和某些某些细菌的荚膜中。原料：鸡冠、人脐带、动物眼球。2、用途：高效天然保湿因子，临床上作为填充剂。江苏农林职业技术学院讲稿第5页共5页5（二）结构与性质是一种酸性粘多糖，由等量的葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖组成。（三）生产工艺组织提取法细菌发酵法组织提取法：鸡冠[预处理]碎块[提取]酶解液[过滤]滤液[沉淀]冷冻、绞碎蛋白水解酶硅藻土95%乙醇粗品[溶解]溶解液[除杂蛋白]水相[酶解]酶解液[络合]0.1MNaClCHCl3链酶蛋白酶1%CPC沉淀[解离]解离液[过滤]滤液[精滤]滤液0.4MNaCl硅藻土0.22μm微孔滤膜[沉淀]沉淀[脱水干燥]HA精品95%乙醇硅藻土：成分SiO2，过滤材料，助滤剂和脱色剂。小结：本次课须掌握药用酶的分类、来源和生产方法；糖类药物的分类、制备方法，以及透明质酸生产工艺。思考题：1、常见的酶类药物包括哪些种类？2、酶类药物的提取纯化时应注意什么？3、多糖的分离纯化方法？课后体会：