植物生化制药第五章核酸类药物32154.pptx
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1、第五章第五章 核酸类药物核酸类药物第一节第一节 概述概述核酸核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子,携带和传递遗传信息。分子,携带和传递遗传信息。98%98%分分布布于于细细胞胞核核,其其余余分分布布于于核核外外如线粒体,叶绿体。如线粒体,叶绿体。主要主要分布于细胞质(分布于细胞质(90%90%),剩),剩余余10%10%位于细胞核。位于细胞核。(deoxyribonucleic acid,DNA)(ribonucleic acid,RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息,决定细胞和个携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型体的基因型(ge
2、notype)。参与细胞内参与细胞内DNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。核酸核酸碱基碱基戊糖戊糖核苷核苷磷酸磷酸核苷酸核苷酸核酸类药物核酸类药物是具有药用价值的核酸、核苷酸、核苷以是具有药用价值的核酸、核苷酸、核苷以及碱基的统称。除了天然存在的碱基、核苷、核苷酸及碱基的统称。除了天然存在的碱基、核苷、核苷酸外,它们的类似物、衍生物或这些类似物、衍生物的外,它们的类似物、衍生物或这些类似物、衍生物的聚合物也属于核酸药物。聚合物也属于核酸药物。一、一、RNA的制备的制备(一)材料的选择与预处理(一)材料的选择与预处理制备制备R
3、NA的材料要选择含核酸量丰富的组织。的材料要选择含核酸量丰富的组织。RNA的含量和细胞的活跃程度有关,在蛋白质合成旺盛的的含量和细胞的活跃程度有关,在蛋白质合成旺盛的细胞中,其核酸的含量也相应地较高。细胞中,其核酸的含量也相应地较高。第二节第二节 核酸类药物的一般制备方法核酸类药物的一般制备方法组织匀浆组织匀浆沉淀物(沉淀物(DNA、蛋白质等)、蛋白质等)上清液(上清液(RNA等)等)残留物(残留物(DNA等)等)酸提取液(酸提取液(RNA)碱处理碱处理酸处理酸处理残留物残留物脂溶性物质脂溶性物质有机溶有机溶剂处理剂处理残留物残留物酸溶性小分子酸溶性小分子冷酸处理冷酸处理1.酸处理法酸处理法
4、将经酸和有机溶剂处理后的残留物用将经酸和有机溶剂处理后的残留物用1mol/L的过氯酸液的过氯酸液于于4下处理下处理18 h,从中抽提出,从中抽提出RNA,沉淀部分再用,沉淀部分再用0.5mol/L的过氯酸液的过氯酸液70 下处理下处理20 min提取提取DNA。此法的此法的缺点缺点是有些材料的是有些材料的DNA在冷过氯酸抽提时被少量提在冷过氯酸抽提时被少量提取,从而使取,从而使RNA部分中混有少量的部分中混有少量的DNA。2.碱处理法碱处理法将残留物用将残留物用1mol/L的的NaOH溶液于溶液于37 处理过夜,则处理过夜,则RNA被碱解为碱溶性核苷酸,被碱解为碱溶性核苷酸,DNA不溶解。加入
5、过氯酸或三氯不溶解。加入过氯酸或三氯乙酸使溶液酸化,至酸浓度为乙酸使溶液酸化,至酸浓度为5%-10%,此时,此时,RNA的分解的分解产物溶解在上清液中,产物溶解在上清液中,DNA等则被沉淀下来。此法的等则被沉淀下来。此法的优点优点是是RNA和和DNA分开得较为彻底,分开得较为彻底,缺点缺点是是RNA中还含有其他中还含有其他含磷化合物,如磷肽,磷酸肌醇等。含磷化合物,如磷肽,磷酸肌醇等。(二)提取与纯化(二)提取与纯化1.提取提取(1)乙醇沉淀法)乙醇沉淀法(2)去污剂处理法)去污剂处理法(3)酚法)酚法2.纯化纯化(1)密度梯度离心法)密度梯度离心法(2)柱色谱法)柱色谱法(3)凝胶电泳法)凝
6、胶电泳法(三)含量测定(三)含量测定1.定磷法定磷法(1 1)核酸样品用硫酸消化,将有机磷转化成无机磷;)核酸样品用硫酸消化,将有机磷转化成无机磷;)核酸样品用硫酸消化,将有机磷转化成无机磷;)核酸样品用硫酸消化,将有机磷转化成无机磷;(2 2)制定定磷标准曲线;)制定定磷标准曲线;)制定定磷标准曲线;)制定定磷标准曲线;(3 3)测定回收率和样品总磷量。)测定回收率和样品总磷量。)测定回收率和样品总磷量。)测定回收率和样品总磷量。(NH(NH4 4)MoO)MoO4 4+H+H2 2SOSO4 4 H H2 2MoOMoO4 4+(NH+(NH4 4)2 2SOSO4 4 H H3 3POP
7、O4 4+12H+12H2 2MoOMoO4 4 H H3 3P(Mo3O10)P(Mo3O10)4 4+12H+12H2 2OO H H3 3P(MoP(Mo3 3OO1010)4 4 Mo Mo2 2OO3 3 MoO MoO3 3(钼蓝)(钼蓝)(钼蓝)(钼蓝)2.定糖法定糖法Vit CRNA中的戊核糖可在盐酸的水解作用下游离出来,进一步形成糠醛,然中的戊核糖可在盐酸的水解作用下游离出来,进一步形成糠醛,然后与地衣酚反应,反应物程鲜绿色,在后与地衣酚反应,反应物程鲜绿色,在670nm有最大吸收峰。有最大吸收峰。二、二、DNA的制备的制备1.材料的选择与处理材料的选择与处理2.2.提取与纯
8、化提取与纯化3.3.含量测定含量测定4.(1)定磷法)定磷法 同同RNA5.(2)定糖法)定糖法6.又称二苯胺法,在酸性溶液中,将又称二苯胺法,在酸性溶液中,将DNA与二苯胺共与二苯胺共热,形成蓝色化合物,该化合物在热,形成蓝色化合物,该化合物在595nm有最大吸收。有最大吸收。当当DNA浓度在浓度在20-200ug/mL时,光吸收度与时,光吸收度与DNA浓度浓度呈正比。呈正比。三、核苷酸、核苷及碱基的制备三、核苷酸、核苷及碱基的制备(一)制备方法(一)制备方法1.直接提取法直接提取法2.水解法水解法(1)酶水解法)酶水解法(2)碱水解法)碱水解法(3)酸水解法)酸水解法3.化学合成法化学合成
9、法4.酶合成法酶合成法5.微生物发酵法微生物发酵法光合磷酸化法制备光合磷酸化法制备ATP的工艺流程的工艺流程5-AMP 溶解,混合溶解,混合 Na2HPO4,Tris,PMS肌激酶,肌激酶,ATP(引子)(引子)混合液混合液反应液反应液ATP粗制品粗制品上清液上清液滤液滤液ATP成品成品ATP沉淀沉淀洗脱液(含洗脱液(含ATP)吸附物吸附物流出液流出液 光合光合 叶绿体叶绿体pH3,1-1.5h 沉淀沉淀 三氯乙酸三氯乙酸10以下以下 提取提取 乙醇乙醇10 4-5h 干燥干燥 乙醇,乙醚乙醇,乙醚减压减压 去阳离子去阳离子 732树脂树脂pH61212 除热源、沉淀除热源、沉淀 硅藻土、乙醇
10、硅藻土、乙醇 去杂质去杂质 蒸馏水、硅藻土蒸馏水、硅藻土 洗脱洗脱 NaCl溶液溶液pH3.8 吸附吸附 NaOH,717树脂树脂pH6.5-7ATPATP的药理作用与临床应用的药理作用与临床应用 在生物体内,在生物体内,ATP广泛参与各种生化过程,除参与核广泛参与各种生化过程,除参与核酸形成外,主要起着供应能量和磷酸基团的作用。酸形成外,主要起着供应能量和磷酸基团的作用。ATP除了作为危重病人抢救的辅助药物外,还可对慢除了作为危重病人抢救的辅助药物外,还可对慢性肝炎、肝硬化、肾炎、心肌炎、冠状动脉硬化、进行性性肝炎、肝硬化、肾炎、心肌炎、冠状动脉硬化、进行性肌肉萎缩、再生障碍性贫血、脑血管意
11、外后遗症、中心性肌肉萎缩、再生障碍性贫血、脑血管意外后遗症、中心性血管痉挛性视网膜脉络膜炎、风湿性关节炎、耳聋、耳鸣血管痉挛性视网膜脉络膜炎、风湿性关节炎、耳聋、耳鸣等有一定疗效。等有一定疗效。第五章第五章 酶类药物酶类药物第一节第一节 概述概述 一、酶类药物发展简史一、酶类药物发展简史 酶类药物是直接用各种剂型的酶以改变体内酶活力,或酶类药物是直接用各种剂型的酶以改变体内酶活力,或改变体内某性质生物活性物质和代谢产物的数量等,从而达改变体内某性质生物活性物质和代谢产物的数量等,从而达到治疗某些疾病的目的。到治疗某些疾病的目的。1926年,年,Sumner将尿素酶结晶是药用酶工业化的起点。将尿
12、素酶结晶是药用酶工业化的起点。1952年,年,Innerfield首次将结晶的胰蛋白酶用于治疗血栓性首次将结晶的胰蛋白酶用于治疗血栓性静脉炎,真正揭开了酶在医疗应用的序幕。静脉炎,真正揭开了酶在医疗应用的序幕。20世纪世纪60年代后期,逐渐发展到从微生物发酵液中获得大量年代后期,逐渐发展到从微生物发酵液中获得大量的酶。的酶。70年代后,开始利用人的某些组织细胞培养技术和基因工程年代后,开始利用人的某些组织细胞培养技术和基因工程手段来获取有关的酶,使酶类药物的应用得到了迅速发展。手段来获取有关的酶,使酶类药物的应用得到了迅速发展。对酶类药物的要求对酶类药物的要求1.药用酶应在生理环境(药用酶应在
13、生理环境(pH中性)下具有最高活力和稳定性。中性)下具有最高活力和稳定性。2.对其作用的底物具有较高的亲和力。对其作用的底物具有较高的亲和力。3.在血清中半衰期较长。在血清中半衰期较长。4.要求纯度高,特别是对注射用的酶类药物纯度要求更高。要求纯度高,特别是对注射用的酶类药物纯度要求更高。5.酶应免疫源性较低或无免疫源性。酶应免疫源性较低或无免疫源性。二、酶的分子组成及分类二、酶的分子组成及分类1.酶分子的组成酶分子的组成单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合体多酶复合体酶酶有机物分子有机物分子金属有机物金属有机物金属金属辅酶或辅基(非蛋白部分)辅酶或辅基(非蛋白部分)酶蛋白酶蛋白复合蛋白质复合蛋白
14、质单纯蛋白质(单体酶)单纯蛋白质(单体酶)2.酶的分类酶的分类分类分类 名称名称 催化反应的类型催化反应的类型 实例实例 1 氧化还原酶氧化还原酶 电子转移电子转移 醇脱氢酶醇脱氢酶 2 转移酶转移酶 转移功能基团转移功能基团 己糖激酶己糖激酶 3 水解酶水解酶 水解反应水解反应 胰蛋白酶胰蛋白酶 4 裂合酶裂合酶 键的断裂键的断裂 丙酮脱羧酶丙酮脱羧酶 5 异构酶异构酶 分子内基团的转移分子内基团的转移 顺丁烯二酸异构酶顺丁烯二酸异构酶 6 连接酶或合成酶连接酶或合成酶 键形成与水解偶联键形成与水解偶联 丙酮羧化酶丙酮羧化酶表表6-1 6-1 酶的国际分类酶的国际分类三、酶类药物的临床应用三
15、、酶类药物的临床应用1.消化酶类消化酶类2.抗炎、黏痰溶解酶抗炎、黏痰溶解酶3.与纤维蛋白溶解作用有关的酶类与纤维蛋白溶解作用有关的酶类4.抗肿瘤的酶类抗肿瘤的酶类5.其它生理活性酶其它生理活性酶6.复合酶复合酶 表表6-2 酶类药物一览表酶类药物一览表第二节第二节 酶类药物的一般制备方法酶类药物的一般制备方法酶制备过程的特点:酶制备过程的特点:一是某种酶在生物体内含量甚少,且有分布部位特异性。一是某种酶在生物体内含量甚少,且有分布部位特异性。二是酶可以通过测定其活力加以跟踪。二是酶可以通过测定其活力加以跟踪。酶制备一般包括四个步骤:酶的原材料的选择与处理;酶的酶制备一般包括四个步骤:酶的原材
16、料的选择与处理;酶的提取;酶的纯化;酶活力的测定和纯度检测。提取;酶的纯化;酶活力的测定和纯度检测。一、酶的原材料选择与预处理一、酶的原材料选择与预处理(一)原材料的选择(一)原材料的选择(1)了解目的酶在生物材料中的分布特点,选择适宜的)了解目的酶在生物材料中的分布特点,选择适宜的生物材料。生物材料。(2)考虑生物在不同发育阶段及营养状况时,酶含量的)考虑生物在不同发育阶段及营养状况时,酶含量的差别及杂质干扰的情况。差别及杂质干扰的情况。(3)原料来源是否丰富,原料易得,原料产地较近。)原料来源是否丰富,原料易得,原料产地较近。(4)提取步骤是否简便易行。)提取步骤是否简便易行。用植物组织作
17、原料,要择时采集并就地去除不用部分,用植物组织作原料,要择时采集并就地去除不用部分,将有用部分保鲜处理。将有用部分保鲜处理。(二)原材料的预处理(二)原材料的预处理1.机械法机械法2.反复冻融法反复冻融法3.超声波法超声波法4.酶解法酶解法5.丙酮粉法丙酮粉法二、酶的提取二、酶的提取1.水溶液法水溶液法 常用稀盐溶液或缓冲液提取,经过预处常用稀盐溶液或缓冲液提取,经过预处理的原料,包括组织糜,匀浆,细胞颗粒,丙酮粉都理的原料,包括组织糜,匀浆,细胞颗粒,丙酮粉都可用水溶液抽提。可用水溶液抽提。水溶液的水溶液的pH选择对抽提具有影响,应考虑的因素有:选择对抽提具有影响,应考虑的因素有:酶的稳定性
18、酶的稳定性 酶的溶解性酶的溶解性 酶与其他物质结合的性质酶与其他物质结合的性质 选择选择pH的总原则是,在酶稳定的的总原则是,在酶稳定的pH范围内,选择偏离范围内,选择偏离等电点的适当的等电点的适当的pH。2.有机溶剂法有机溶剂法 某些结合酶,由于和脂质结合牢固,某些结合酶,由于和脂质结合牢固,需用有机溶剂除去脂质,且不能使酶变性。常用有机溶需用有机溶剂除去脂质,且不能使酶变性。常用有机溶剂是丁醇。剂是丁醇。丁醇性质:亲脂性强、兼具亲水性、在脂与水分子间能丁醇性质:亲脂性强、兼具亲水性、在脂与水分子间能起表面活性剂的桥梁作用。起表面活性剂的桥梁作用。丁醇提取方法:均相法和两相法丁醇提取方法:均
19、相法和两相法3.表面活性剂法表面活性剂法三、酶的纯化三、酶的纯化不同的酶,因性质不同,其纯化工艺可能有很大不同。不同的酶,因性质不同,其纯化工艺可能有很大不同。评价一个纯化工艺好坏,主要看两个指标:酶比活和总活评价一个纯化工艺好坏,主要看两个指标:酶比活和总活力回收率。力回收率。(一)杂质的除去(一)杂质的除去1.调调pH和加热沉淀法(核糖核酸酶,溶菌酶的提取)和加热沉淀法(核糖核酸酶,溶菌酶的提取)2.蛋白质表面变性法(蛋白质表面变性法(CAT用氯仿提取)用氯仿提取)3.选择性变性法(细胞色素选择性变性法(细胞色素C可用三氯醋酸提取)可用三氯醋酸提取)4.降解或沉淀核苷酸法降解或沉淀核苷酸法
20、5.利用结合底物保护法除去杂蛋白(利用结合底物保护法除去杂蛋白(D-甲基苯甲酸为甲基苯甲酸为D-氨氨基酸氧化酶的保护剂)基酸氧化酶的保护剂)(二)脱盐和浓缩(二)脱盐和浓缩1.脱盐脱盐(1)透析)透析(2)凝胶过滤)凝胶过滤2.浓缩浓缩(1)蒸发)蒸发(2)超滤法)超滤法(3)凝胶吸水法)凝胶吸水法(4)冷冻干燥法)冷冻干燥法(三)酶的结晶(三)酶的结晶1.盐析法盐析法2.有机溶剂法有机溶剂法3.透析平衡法透析平衡法4.等电点法等电点法四、酶活力的测定与纯度检验四、酶活力的测定与纯度检验1.活力测定活力测定 无论在酶的抽提纯化过程中或是对酶的性质进行研究无论在酶的抽提纯化过程中或是对酶的性质进
21、行研究过程中为了了解所选择方法是否适宜,几乎每一步骤前后过程中为了了解所选择方法是否适宜,几乎每一步骤前后都应进行酶的活力测定,做出总活力和比活力的比较。都应进行酶的活力测定,做出总活力和比活力的比较。2.纯度检测纯度检测 在酶的分离提纯中,总活力用于计算某一抽提或纯化在酶的分离提纯中,总活力用于计算某一抽提或纯化步骤后酶的回收率(步骤后酶的回收率(Y),而比活力则用于计算某一纯化),而比活力则用于计算某一纯化步骤的效果,即纯度的提高(步骤的效果,即纯度的提高(E),其关系如下:),其关系如下:Y=某步骤后的总活力某步骤后的总活力/某步骤前的总活力某步骤前的总活力 E=某步骤后的比活力某步骤后
22、的比活力/某步骤前的比活力某步骤前的比活力五、菠萝蛋白酶五、菠萝蛋白酶 是从菠萝汁或加工菠萝削下的废皮中提取的一种蛋白水是从菠萝汁或加工菠萝削下的废皮中提取的一种蛋白水解酶,粗菠萝水解酶是各种成分的混合物,除蛋白水解酶系解酶,粗菠萝水解酶是各种成分的混合物,除蛋白水解酶系外,还含有磷酸酯酶、过氧化物酶、纤维素酶、其它糖苷酶外,还含有磷酸酯酶、过氧化物酶、纤维素酶、其它糖苷酶及非蛋白物质。及非蛋白物质。实验证明,菠萝蛋白酶具有消炎抗水肿作用,作用特点实验证明,菠萝蛋白酶具有消炎抗水肿作用,作用特点是能选择性水解纤维蛋白,对与凝血有关的纤维蛋白原仅有是能选择性水解纤维蛋白,对与凝血有关的纤维蛋白原
23、仅有微弱的作用,不影响正常血液的凝固。能分解肌纤维,可单微弱的作用,不影响正常血液的凝固。能分解肌纤维,可单独或与胰蛋白酶制成合剂使用,消除各种单纯性炎症、水肿、独或与胰蛋白酶制成合剂使用,消除各种单纯性炎症、水肿、血肿,促进抗生素和化疗药物的渗透和扩散。血肿,促进抗生素和化疗药物的渗透和扩散。临床适用于治疗支气管哮喘、急性肺炎、产后乳房充血、临床适用于治疗支气管哮喘、急性肺炎、产后乳房充血、乳腺炎、产后血栓静脉炎、视网膜炎等。试用于同抗生素配乳腺炎、产后血栓静脉炎、视网膜炎等。试用于同抗生素配伍治疗关节炎、关节周围炎、蜂窝组织炎和小腿溃疡等。伍治疗关节炎、关节周围炎、蜂窝组织炎和小腿溃疡等。
24、(一)化学性质和组成(一)化学性质和组成白色至浅棕黄色无定形粉末。略溶于水,水溶液无色至白色至浅棕黄色无定形粉末。略溶于水,水溶液无色至淡黄色,有时有乳白光,不溶于乙醇、氯仿和乙醚,为淡黄色,有时有乳白光,不溶于乙醇、氯仿和乙醚,为一种巯基酶。半胱氨酸能激活酶的活性,但受重金属抑一种巯基酶。半胱氨酸能激活酶的活性,但受重金属抑制。最适制。最适pH7.0,相对分子量,相对分子量33000。主要作用原理:使多肽类水解为低分子量的肽类。主要作用原理:使多肽类水解为低分子量的肽类。(二)生产工艺(白陶土吸附法)(二)生产工艺(白陶土吸附法)(吸附)(吸附)白陶土白陶土10菠萝蛋白酶成品菠萝蛋白酶成品湿
25、菠萝蛋白酶精制品湿菠萝蛋白酶精制品澄清液澄清液粗制品粗制品(沉淀)(沉淀)HCl pH4(溶解)(溶解)自来水,自来水,NaOH洗脱液洗脱液(盐析、抽滤)(盐析、抽滤)HCl,(,(NH4)2SO4pH=4.55吸附物吸附物(洗脱)(洗脱)Na2CO3或或NaOH(NH4)2SO4pH=6.57压出液压出液菠萝皮菠萝皮(压榨)(压榨)苯甲酸钠苯甲酸钠(干燥、粉碎)(干燥、粉碎)pH77.5(三)检验方法(三)检验方法1.性状性状 富有菠萝香气,浅黄色或浅棕黄色粉末。富有菠萝香气,浅黄色或浅棕黄色粉末。2.蛋白酶水解活力测定蛋白酶水解活力测定(1)原理)原理 菠萝蛋白酶在一定温度与菠萝蛋白酶在一
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