药物研究生物化学基础PPT课件.ppt
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1、关于药物研究的生物化学基础第一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第一节第一节 生物药物制造的生物化学基础生物药物制造的生物化学基础一、生物药物制备方法的一、生物药物制备方法的特点特点(1)目的物存在于)目的物存在于组成非常复杂的生物材料中组成非常复杂的生物材料中(2)目的物在生物材料中)目的物在生物材料中含量极微含量极微(3)生物活性成分)生物活性成分离开生物体后离开生物体后,易变性破坏易变性破坏(4)生物药物)生物药物制造工艺设计理论性不强制造工艺设计理论性不强(5)生物制药工艺多采用)生物制药工艺多采用“逐级分离逐级分离”法法(6)生物药物的)生物药物的均一性检测均一性检测与与化学
2、上纯度概念不完全相同。化学上纯度概念不完全相同。第二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月生物药物分离的主要原理生物药物分离的主要原理:v1.根据根据不同组分分配率不同组分分配率的差别进行分离的差别进行分离v 萃取萃取v 分配层析分配层析v 吸附层析吸附层析v 盐析盐析v 结晶结晶第三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2.根据根据生物大分子的特性生物大分子的特性根据根据分子形状分子形状和和分子大小分子大小不同:不同:差速离心、超离心、膜分离透析、超滤、凝胶过滤差速离心、超离心、膜分离透析、超滤、凝胶过滤根据分子电离性质(根据分子电离性质(带电性带电性)不同:)不同:离子交换法、电泳
3、法、等电聚焦法离子交换法、电泳法、等电聚焦法根据分子根据分子极性极性大小与溶解度不同:大小与溶解度不同:溶液提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法溶液提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法根据根据配基配基特异性不同特异性不同 亲和层析法亲和层析法第四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二、生物合成技术二、生物合成技术 生物合成是利用生物合成是利用生物细胞的代谢反应生物细胞的代谢反应(更多的是利用(更多的是利用微生物转化反应微生物转化反应)来合成)来合成化化学方法学方法难于合成的药物难于合成的药物或或药物中间体药物中间体。第五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月v微生物转化反应微生物
4、转化反应:是利用是利用微生物的代谢作用微生物的代谢作用来进行来进行某些化学某些化学反应反应,确切地说就是,确切地说就是利用微生物代谢过程中利用微生物代谢过程中某种酶对底物进行催化反应某种酶对底物进行催化反应,以,以生成生成所需要所需要的的活性物质活性物质。第六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月v 半合成药物半合成药物是指一个药物其是指一个药物其部分结构由部分结构由天然资源天然资源得到,然后用得到,然后用化学合成法制得最终化学合成法制得最终产品产品或应用或应用微生物微生物转化将转化将化学合成的中间产化学合成的中间产物物,通过某些,通过某些生物合成生物合成步骤来解决药物合成步骤来解决药物合
5、成中难于进行的化学反应,从而获得最终有效中难于进行的化学反应,从而获得最终有效化合物。化合物。第七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月三、生物技术三、生物技术 生物技术(生物技术(biotechnology)又称生物)又称生物工程(工程(bioengineering),是利用生物有机),是利用生物有机体(体(动物、植物和微生物动物、植物和微生物)或其)或其组成部分组成部分(包括器官、组织、细胞或细胞器等)发展(包括器官、组织、细胞或细胞器等)发展新产品或新工艺的一种新产品或新工艺的一种技术体系技术体系。第九张,PPT共六十九页,创作于2022
6、年6月 基因工程基因工程 细胞工程细胞工程 酶工程酶工程 发酵工程发酵工程 生物技术生物技术 第十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月重组重组DNA技术(基因工程)基本原理:技术(基因工程)基本原理:目的基因的获取目的基因的获取重组重组DNA导入受体细胞导入受体细胞目的基因与载体的拼接目的基因与载体的拼接克隆载体的选择和构建克隆载体的选择和构建重组体的筛选重组体的筛选工程菌(或细胞)的大量培养工程菌(或细胞)的大量培养与目的蛋白的生产与目的蛋白的生产 第十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(一)目的基因的获取(一)目的基因的获取1.化学合成法化学合成法要求:已知目的基因的核苷酸
7、序列或其产物的要求:已知目的基因的核苷酸序列或其产物的氨基酸序列氨基酸序列。2.基因组基因组DNA文库文库(genomic DNA library)3.cDNA文库文库(cDNA library)4.聚合酶链反应聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)第十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(二)基因载体的选用(二)基因载体的选用定义定义为携带目的基因,实现其无性繁殖或表达有意为携带目的基因,实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些义的蛋白质所采用的一些DNA分子。分子。常用载体常用载体质粒质粒DNA噬菌体噬菌体DNA病毒病毒DNA第十三张,PP
8、T共六十九页,创作于2022年6月载体的选择标准载体的选择标准v能自主复制;能自主复制;v具有两个以上的遗传标记物,便于重组体的筛具有两个以上的遗传标记物,便于重组体的筛选和鉴定;选和鉴定;v有克隆位点(外源有克隆位点(外源DNA插入点),常具有多插入点),常具有多个单一酶切位点,称为多克隆位点;个单一酶切位点,称为多克隆位点;v分子量小,以容纳较大的外源分子量小,以容纳较大的外源DNA。第十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月质粒质粒(plasmid)特点特点 能能在在宿宿主主细细胞胞内内独独立立自自主主复复制制;带带有有某某些些遗遗传传信信息息,会赋予宿主细胞一些遗传性状会赋予宿主
9、细胞一些遗传性状。第十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(三)限制性核酸内切酶(三)限制性核酸内切酶限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶(restriction endonuclease,RE)是是识识别别DNA的的特特异异序序列列,并并在在识识别别位位点点或或其其周周围围切切割割双双链链DNA的一类内切酶。的一类内切酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCC G+Bam H第十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月Bam HGTCCAGGCCTAGGATCC G+GGATCCCCTAGGHindGTCGACCAGCTGGAC
10、CTG+平端切口平端切口粘端切口粘端切口第十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(四)重组体的构建(四)重组体的构建 即外源基因与载体的连接即外源基因与载体的连接1.1.粘性末端连接粘性末端连接方式:方式:(1)同一限制酶切位点连接同一限制酶切位点连接(2)不同限制酶切位点连接不同限制酶切位点连接配伍末端连接配伍末端连接第十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月Bam H切割反应切割反应 GGATCC CCTAGGT4 DNA连接酶连接酶15CGATCC GGCCTAG+目的基因用目的基因用 Bam H切割切割载体载体DNA用用Bam H切割切割重组体重组体载体自连载体自连目的基
11、因自连目的基因自连同同一一限限制制酶酶切切位位点点连连接接第二十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2.平端连接平端连接适用于:适用于:限制性内切酶切割产生的平端限制性内切酶切割产生的平端粘端补齐或切平形成的平端粘端补齐或切平形成的平端第二十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月目的基因目的基因载体载体限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶T4 DNA连接酶连接酶15C重组体重组体载体自连载体自连目的基因目的基因 自连自连第二十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月3.同聚物加尾连接同聚物加尾连接在末端转移酶在末端转移酶(terminal transferase)的
12、作用的作用下,在下,在DNA片段末端加上同聚物序列、制造出粘片段末端加上同聚物序列、制造出粘性末端,再进行粘端连接性末端,再进行粘端连接。第二十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月5335载体载体DNA5335目的基因目的基因限制酶或机械剪切限制酶或机械剪切限制酶限制酶 53 35 5 3 T(T)nT T(T)nT 35 5 3 35 5 3 A(A)nA A(A)nA 35-核酸外切酶核酸外切酶-核酸外切酶核酸外切酶末端转移酶末端转移酶+dATP末端转移酶末端转移酶+dTTPT(T)nTA(A)nAA(A)nA T(T)nTT4 DNA连接酶连接酶15C重组体重组体第二十四张,PP
13、T共六十九页,创作于2022年6月受体菌条件受体菌条件 安全宿主菌安全宿主菌 限制酶和重组酶缺陷限制酶和重组酶缺陷处于感受态处于感受态(competent)导入方式导入方式转化转化(transformation)转导转导(transduction)(五)重组(五)重组DNA导入受体菌导入受体菌第二十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(六)重组体的筛选(六)重组体的筛选 1.重组体的表型进行筛选重组体的表型进行筛选 抗药性标记筛选、营养素的依赖筛选抗药性标记筛选、营养素的依赖筛选 2.限制酶切图谱分析鉴定限制酶切图谱分析鉴定 3.利用核酸杂交技术进行鉴定利用核酸杂交技术进行鉴定第二十六
14、张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(插插入入失失活活法法)抗抗药药性性标标记记选选择择目目 录录第二十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月组氨酸缺陷组氨酸缺陷型大肠杆菌型大肠杆菌无组氨酸无组氨酸的培养基的培养基酵母咪唑甘油磷酵母咪唑甘油磷酸脱水酶基因酸脱水酶基因促进组氨酸合成促进组氨酸合成DNADNA重组体重组体标标志志补补救救第二十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月重组重组DNADNA技术操作过程可形象归纳为技术操作过程可形象归纳为 小小 结结分分分离目的基因分离目的基因 切切限制酶切限制酶切目的基因目的基因与与载体载体接接拼接重组体拼接重组体 转转转入受体菌转入受
15、体菌 筛筛筛选重组体筛选重组体 第二十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月DNA重组技术的主要应用:重组技术的主要应用:v1.运用运用DNA重组技术重组技术大量生产基因工程药物。大量生产基因工程药物。v2.定向改造生物的基因结构定向改造生物的基因结构,构建高产菌株,用于,构建高产菌株,用于改造传统制药工业。改造传统制药工业。v3.用于基础研究,用于基因结构与基因组功能的调节用于基础研究,用于基因结构与基因组功能的调节研究,用于分子杂交等。研究,用于分子杂交等。第三十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第二节第二节药物质量控制的生物化学基础药物质量控制的生物化学基础第三十一张,PP
16、T共六十九页,创作于2022年6月一、药物质量控制的常用生化分析法一、药物质量控制的常用生化分析法(一)(一)免疫分析法免疫分析法 1.免疫扩散法免疫扩散法 2.免疫电泳法免疫电泳法 3.放射免疫测定法(放射免疫测定法(RIA)4.酶联免疫测定法(酶联免疫测定法(ELISA)就是让抗体或抗原与酶复合物结合,然后通过显色来检测。就是让抗体或抗原与酶复合物结合,然后通过显色来检测。第三十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(二)(二)电泳分析法电泳分析法第三十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月第三十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月(三)(三)酶法分析酶法分析第三十五张
17、,PPT共六十九页,创作于2022年6月1.终止反应法终止反应法2.连续测定法连续测定法3.循环放大分析法循环放大分析法第三十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二、生物药物质量控制的生化分析方法二、生物药物质量控制的生化分析方法(一)(一)多肽与蛋白质类药物的主要分析方法多肽与蛋白质类药物的主要分析方法 1.蛋白质药物的纯度分析蛋白质药物的纯度分析 聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)SDS-PAGE 毛细管电泳毛细管电泳(CE)等电聚焦等电聚焦(IEF)高效液相色谱法高效液相色谱法(HPLC)第三十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2.多肽与蛋白质分子量的测定
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