酶工程药物及中间体研发进展与应用前景.doc
《酶工程药物及中间体研发进展与应用前景.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《酶工程药物及中间体研发进展与应用前景.doc(13页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、精选资料主要内容简介:本文主要从酶工程概述、酶工程制药的应用、酶工程技术制药的前景三方面讲述了酶工程技术在现代制药领域的应用。酶工程是现代生物技术的重要组成部分,作为一项高新型技术为各工业的发展起到重要的推动作用。它包括酶制剂的制备,酶的固化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。固定化酶具有提高稳定性,可以反复使用或连续使用较长一段时间,易于与产物分离等显著特点;酶分子修饰技术已经成为酶工程中具有重要意义和广阔应用前景的研究、开发领域,通过酶分子修饰,可以提高酶活力,增加酶的稳定性,消除或降低酶的抗原性等;酶的非水相催化在手性药物的拆分,发光高分子聚合物、导电高分子聚合物的生产、生物柴油的研
2、制等方面显示出良好的应用前景;通过酶的定向进化,可以显著提高酶活力、增加酶的稳定性、改变酶的底物特异性等。其应用主要集中于医药工业、食品工业及轻工业中,酶工程技术在现代制药领域的应用显得尤为突出,经常用于制备生物代谢产物,转化甾体,生产抗生素、有机酸、氨基酸、维生素和核酸类药物。新世纪酶工程的发展主题是:新酶的研究与开发、酶的优化生产和酶的高效应用。要采用固定化、分子修饰和非水相催化等技术实现酶的高效应用,将固化技术广泛应用于生物芯片、生物传感器、生物反应器、临床诊断、药物设计、亲和层析以及蛋白质结构和功能的研究,使酶技术在制药领域发挥更大的作用。酶工程药物及中间体研发进展与应用前景罗玉麟(甘
3、肃联合大学化工学院09级应用化工技术3班 730000)摘 要 :本文介绍了药用酶通过体内酶活力变化、用酶测定体液中某些物质的物质的量的变化,从而进行疾病诊断、治疗以及酶在药物制造方面的研发进展与应用前景。及酶固定化、酶的化学修饰、酶的非水相催化、 酶的定向进化和新型药用酶研究进展与应用前景。关键字 :酶工程,酶固定化,酶化学修饰引 言 :酶工程是现代生物技术的重要组成部分,作为一项高新型技术为各工业的发展起到重要的推动作用。它包括酶制剂的制备,酶的固化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。固定化酶具有提高稳定性,可以反复使用或连续使用较长一段时间,易于与产物分离等显著特点;酶分子修饰技术已
4、经成为酶工程中具有重要意义和广阔应用前景的研究、开发领域,通过酶分子修饰,可以提高酶活力,增加酶的稳定性,消除或降低酶的抗原性等;酶的非水相催化在手性药物的拆分,发光高分子聚合物、导电高分子聚合物的生产、生物柴油的研制等方面显示出良好的应用前景;通过酶的定向进化,可以显著提高酶活力、增加酶的稳定性、改变酶的底物特异性等。酶工程是将酶、含酶细胞器或细胞(微生物、动物、植物)等在一定的反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用的物质并用于社会生活的一门科学。它包括酶制剂的制备,酶的固化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。其应用主要集中于医药工业、食品工业及轻工业
5、中。1. 医药用酶的研发进展与应用前景1.1. 酶在疾病诊断方面的研发进展与应用前景人类疾病的治疗效果好坏与否,在很大程度上决定于诊断的准确性。疾病诊断的方法很多,其中酶学诊断特别引人注目。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等显著的催化特点,酶学诊断已经发展成为可靠、简便又快捷的诊断方法,具有广阔的应用前景。酶学诊断方法包括两个方面,一是根据体内原有酶活力的变化来诊断某些疾病,二是利用酶来测定体内某些物质的含量,从而诊断某些疾病。根据体内酶活力的变化诊断疾病一般健康人体内所含有的某些酶的量是恒定在某一范围的。当人们患上某些疾病时,则由于组织、细胞受到损伤或者代谢异常而引起体内的某种或
6、某些酶的活力发生相应的变化。故此,可以根据体内某些酶的活力变化情况,而诊断出某些疾病。用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病:见表1。人体在出现某些疾病时,由于代谢异常或者某些组织器官受到损伤,就会引起体内某些物质的量或者存在部位发生变化。通过测定体液中某些物质的变化,可以快速、准确地对疾病进行诊断。酶具有专一性强、催化效率高等特点,可以利用酶来测定体液中某些物质的含量变化,从而诊断某些疾病。见表2。1.2. 酶在疾病治疗方面的研究与应用前景酶可以作为药物治疗多种疾病,用于治疗疾病的酶称为药用酶。药用酶具有疗效显著,副作用小的特点,在疾病的治疗方面的应用越来越广泛。见表3。1.3. 酶在药物制造
7、方面的研发进展与应用前景酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物。这方面的应用日益增多。现已有不少药物包括一些贵重药物都是由酶法生产的。见表4。2. 药用酶改性技术研究进展与应用前景酶的改性是指通过各种方法对酶的催化特性进行改进的技术过程。酶的改性技术主要包括:酶固定化、 酶分子修饰、酶的非水相催化、 酶的定向进化2.1 酶固定化将酶固定在载体上,制备固定化酶的技术过程,称为酶固定化。固定在载体上,在一定的空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。固定化酶具有提高稳定性,可以反复使用或连续使用较长的一段时间,易于与产物分离等显著特点。已经有多种固定化酶用于大规模工业化生产。如
8、:氨基酰化酶1:这是世界上第一种工业化生产的固定化酶,可以用于生产各种L-氨基酸药物。1969年,日本田边制药公司将从米曲霉中提取分离得到的氨基酰化酶,用DEAE-葡聚糖凝胶为载体通过离子键结合法制成固定化酶,将L-乙酰氨基酸水解生成L-氨基酸,用来拆分DL-乙酰氨基酸,连续生产L-氨基酸。剩余的D-乙酰氨基酸经过消旋化,生成DL-乙酰氨基酸,再进行拆分。生产成本仅为用游离酶生产成本的60%左右。青霉素酰化酶:这是在药物生产中广泛应用的一种固定化酶。可用多种方法固定化。1973年已用于工业化生产,用于制造各种半合成青霉素和头孢菌素。用同一种固定化青霉素酰化酶,只要改变pH等条件,就既可以催化青
9、霉素或头孢菌素水解生成6-氨基青霉烷酸(6-APA)或7-氨基头孢霉烷酸(7-ACA),也可以催化6-APA或7-ACA与其他的羧酸衍生物进行反应,以合成新的具有不同侧链基团的青霉素或头孢霉素。天门冬氨酸酶:1973年日本用聚丙烯酰胺凝胶为载体,将具有高活力天门冬氨酸酶的大肠杆菌菌体包埋制成固定化天门冬氨酸酶,用于工业化生产,将延胡索酸转化生产L-天门冬氨酸。1978年以后,改用角叉菜胶为载体制备固定化酶,也可将天门冬氨酸酶从大肠杆菌细胞中提取分离出来,再用离子键结合法制成固定化酶,用于工业化生产。天门冬氨酸-脱羧酶:将含天门冬氨酸-脱羧酶的假单胞菌菌体,用凝胶包埋法制成固定化天门冬氨酸-脱羧
10、酶,于1982年用于工业化生产,催化L-天门冬氨酸脱去-羧基,生产L-丙氨酸。2.2. 酶分子修饰酶分子修饰是通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。酶分子修饰技术已经成为酶工程中具有重要意义和广阔应用前景的研究、开发领域。通过酶分子修饰,可以提高酶活力,增加酶的稳定性,消除或降低酶的抗原性等。 举例如下:-淀粉酶分子中大多数含有钙离子,有些则含有镁离子或锌离子等其它离子,所以一般的-淀粉酶是杂离子型的。如果将其它杂离子都换成钙离子,则可以提高酶活力并显著增强酶的稳定性。结晶的钙型-淀粉酶的活力比一般结晶的杂离子型-淀粉酶的活力提高3倍以上,而且稳定性大大
11、增加。每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合,可以使酶活力提高到原有酶活力的2.25倍;每分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合,酶活力达到原有酶活力的5.1倍等。具有抗氧化、抗辐射、抗衰老的功效,但是其在血浆中的半衰期仅为630min, 经过大分子结合修饰,其稳定性显著提高,半衰期延长70350倍。具有抗癌作用的精氨酸酶经聚乙二醇结合修饰,生成聚乙二醇-精氨酸酶后其抗原性被消除;对白血病有显著疗效的L-天门冬酰胺酶经右旋糖酐或者聚乙二醇结合修饰后,都可以使抗原性显著降低甚至完全消除,其中经过聚乙二醇结合修饰的L-天门冬酰胺酶,1994年已经得到美国FDA批准,正式作为治疗急性淋巴性白血病
12、的药物使用;笔者等人利用单甲氧基聚乙二醇修饰木瓜凝乳蛋白酶,可以使酶的抗原性显著降低。2.3. 酶的非水相催化酶在非水介质(有机溶剂介质、气体介质、超临界流体介质、离子液介质等)中进行催化反应的技术过程称为酶的非水相催化。酶在非水介质中的催化具有提高非极性底物或产物的溶解度、进行在水溶液中无法进行的合成反应、减少产物对酶的反馈抑制作用、提高手性化合物不对称反应的底物选择性、基团选择性、区域选择性、对映体选择性等显著特点2。酶的非水相催化在手性药物的拆分,发光高分子聚合物、导电高分子聚合物的生产、生物柴油的研制等方面显示出良好的应用前景。2.4. 酶在手性化合物拆分方面的研究、开发和应用越来越广
13、泛。如:环氧丙醇衍生物的拆分:2,3-环氧丙醇单一对映体的衍生物是一种多功能手性中间体。它可以用于合成-受体阻断剂、爱滋病毒(HIV)蛋白酶抑制剂、抗病毒药物等多种手性药物。其消旋体可以在有机介质体系中用酶法进行拆分,获得单一对映体。例如,用猪胰脂肪酶(PPL)等在有机介质体系中对2,3-环氧丙醇丁酸酯进行拆分,得到单一的对映体。芳基丙酸衍生物的拆分3:2-芳基丙酸是手性化合物,其单一对映体衍生物是多种治疗关节炎、风湿病的消炎镇痛药物,如布洛芬、酮基布洛芬、萘普生等的活性成分。用脂肪酶在有机介质体系中进行消旋体的拆分,可以得到S-构型的活性成分。苯甘氨酸甲酯的拆分:苯甘氨酸的单一对映体及其衍生
14、物是半合成-内酰胺类抗生素,如氨苄青霉素、头孢氨苄、头孢拉定等的重要侧链。脂肪酶在有机介质中通过不对称氨解反应,可以拆分得到单一对映体。2.5. 酶的定向进化酶的定向进化技术是模拟自然进化过程(自然随机突变和自然选择等),在体外进行基因的人工随机突变,建立突变基因文库,通过人工控制条件的特殊环境,定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程。酶定向进化的特点:酶的定向进化不需要事先了解酶的结构、催化功能、作用机制等有关信息,应用面广;通过全基因组重排、基因家族重排、DNA重排、易错PGR等技术,在体外人为地进行基因的随机突变,短时间内可以获得大量不同的突变基因,建立突变基因文库;在人工控
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 药物 中间体 研发 进展 应用 前景
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。