2015年生物技术制药教案打印

《生物技术制药》前言

关于生物技术

生物技术（Biotechnology）也叫做生物工程（Bioengineering）是当代新技术革命主要领域之一，它的

兴起是由于70年代中期基因工程的出现，到目前已在各国迅猛发展，不仅提供了不少新的产业，并对人类

社会所面临的许多问题起着重要作用。就学科内容来说，生物技术是以基因工程为主导，以发酵工程为基

础，还包括前工程、细胞工程、生化工程，随着生物科学的发展，有衍生出第二代、第三代的蛋白质工程、

抗体工程、海洋生物技术等。就产业来说，它涉及制药工业、化学工业、食品工业、环境保护、农作物育

种与病虫害防治、能源开发等。

生物技术既是新兴领域，19世纪以来发展迅速，又有着悠久的历史，公元前几千年，人们就开始酿酒和制

醋。

本门课程主要讲述生物技术在制药工业中的应用，重点是基因工程、抗体工程、酶工程以及细胞工程

在制药工业中的应用。

第一章绪论

一、概述

1、生物药物

泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次极代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊

断和治疗疾病的医药品。

生物制品是指用细菌疫苗制成的供预防、治疗和诊断特定传染病的药品。

2、生物技术制药

采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。

3、生物技术药物

采用DNA重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。

4、生物技术

以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建具有预期性状的

新物种或新品系，并与工程相结合，利用这样的新物种（品系）进行加工生产，为社会提供商品和服务的

一个综合性技术体系。

5、生物技术的内容

基因、细胞、酶、发酵、生化、蛋白质、抗体、糖链工程和海洋生物技术。

6、生物技术的相关学科

生物学（微生物学、分子生物学、遗传学）

化学（生物化学、无机、有机、分析、物理化学）

工程学（化学工程、电子工程）

医学、药学、农学。

7、生物技术的应用

⑴、医药

1977年出现第一个重组的生长激素抑制因子后，美国成立了第一家遗传工程公司一Genetech,进行小牛和

小猪的生长激素的开发研究，与其他公司合作开发了干扰素，从此以后出现许多生物技术公司，1981年第

一个诊断用单克隆抗体首先在美国上市。

利用基因治疗人类疾病的技术取得了突破性进展，原来用于治疗单基因缺陷的遗传病的治疗技术，现在已

快速扩展到癌症、爱滋病、乙型肝炎、心血管病，此外，诊断试剂、酶试剂、动植物医药产品、核酸类药

物也取得了很大进展。

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（2）、农业

转基因动植物的新品种，大幅度提高产量和质量。

（3）、食品

氨基酸（天冬氨酸、半胱氨酸），有机酸（苹果酸、酒石酸），做食品添加剂，香料，葡萄糖，果糖，淀粉

酶。

（4）、工业

农药、香料、饲料、工业酶、有机酶、皮革工业脱毛软化、丝绸脱胶、加酶洗衣粉。

（5）,环境净化

利用微生物或酶处理废物和废水。

（6）、能源

微生物发酵产甲烷一沼气。

二、生物技术发展简史

生物技术是人类对生物资源（微生物、动植物）的利用、改造并为人类服务的技术，它的发展已有几千年

的历史，将其发展过程按技术特征可分为三个阶段。

1、传统生物技术阶段

出现在公元前几千年，直到20世纪30年代，主要是酿造技术，当时人们只知道酿造技术，但不知道这些

技术的内在原因，1680年出现了显微镜，人们才知道有微生物的存在，1857年用实验方法证明了酒精发酵

与酵母菌有关，并最终确征为醐，到此才揭开了发酵现象的奥秘。

该阶段的产品：乳酸、酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶。

该阶段生产的特点：过程简单，大多数属于兼气发酵或表面培养，生产设备要求不高，产品化学结构简单,

属于初级代谢产物。

2、近代生物技术阶段

20世纪40年代，第二次世界大战的爆发，急需疗效好、毒副作用小的抗细菌感染药物，出现了青霉素，产

量低，产品价格昂贵，随着发酵新技术的出现，又相继发现了链霉素、红霉素、金霉素等药物。

该阶段的主要产品：抗生素、维生素、脩体、氨基酸；食品工业的工业酶制剂、食用氨基酸、酵母、啤酒;

化工'业的酒精、丙酮、丁醉、沼气；农林业的农药；环境保护业的生物治理污染。

该阶段生物技术的特点：

（1）、产品类型多，初级（氨基酸、酶、有机酸）；次级（抗生素）；生物转化（俗体）。

（2）、生物技术要求高，纯种、无菌、通气、产品质量要求也高。

（3）、生产设备规模大，500立方米，2000立方米。

（4）、技术发展速度快，青霉素，200单位每毫升，8万单位每毫升，形成了交叉学科生化工程。

3、现代生物技术

标志，1953年美国Watson和英国的Crick共同提出了DNA的双螺旋结构，揭开了生命科学划时代的一页，

此后，又相继出现了一系列新发现和新进展，遗传中心法则，破译遗传密码，基因重组，单克隆抗体，DNA

测序。产品见表1-1。

动植物细胞培养技术。

该阶段产品种类很多，胰岛素、干扰素、生长激素等。

该阶段生物技术的内容包括：

（1）、重组DNA技术及其它转基因技术；（7）、现代发酵技术（高密度发酵、连续发酵、新

（2）、细胞和原生质体融合技术；型发酵技术）;

（3）、酶或细胞的固定化技术；（8）、现代生物反应工程和分离工程技术；

（4）、植物脱毒和快速繁殖技术；（9）、蛋白质工程技术；

（5）、动物细胞大量培养技术；（10）、海洋生物技术。

（6）、动物胚胎工程技术；

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三、医药生物技术新进展

近10年是生物技术迅速发展的时期，主要有四个方面的进展。

1、基础研究不断深入

重组DNA,新基因的克隆和基因表达调控的研究全面展开，分子生物学理论和技术两大体系已基本完成，

生物学中的中心法则所体现的遗传信息的转移规律奠定了遗传工程的理论基础，有关基因表达的各种研究

结果又丰富和发展了中心法则，DNA测序，为对付不治之症提供了可能性。

人类基因组计划的研究目标就是要定位所有的基因和测定它们的核甘酸序列，人类基因组大约有10万个基

因，30亿个核甘酸对，完成这项研究是一项空前浩大的工程，它的实施对人类了解自身和医学发展有划时

代的意义。与疾病相关的基因有约5000个，一些重要的遗传病基因已被分离并测序。

3、新产品不断出现

自20世纪80年代以来，仅美国、日本开发的生物新技术新药物便达200多种，大都是重组蛋白质药物和

重组DNA药物。

世界范围内，销路最好的生物技术药物，临床应用时间比较长，疗效比较好，毒副作用比较小，干扰素，

抗病毒、抗癌，有种属特异性，动物干扰素对人无效，最初收集大量血液，提取白血球再与诱导物作用来

生产，现在用基因重组技术把干扰素基因插入大肠杆菌来生产。白介素与机体免疫功能有关，白介素-2促

进淋巴细胞分化增殖。乙型肝炎疫苗，预防乙肝。集落刺激因子，可减轻化疗时副作用，可用于爱滋病、

白血病。肿瘤坏死因子，可损伤癌细胞。研制更新一代的药物和更新的应用方法，集落刺激因子和白介素

的基因构建到酵母细胞中，使之产生融合蛋白质，药效增强。生产方法从利用重组DNA的微生物生产转向

利用动植物来生产蛋白质类药物，构建新型多价活疫苗。

3、新试剂、新技术不断出现

细胞工程及基因工程的应用产生了新的医疗技术一细胞移植和基因治疗。细胞移植用于骨髓移植，治疗白

血病、淋巴病，免疫缺陷，再生障碍性贫血及放疗、化疗后的肿瘤病人，基因治疗目前仍在实验阶段，可

用于遗传病、癌症、爱滋病的治疗，心脏内直接注入外来基因，两三周长出新血管，关键点是如何将有用

基因引入靶组织中，并使之在合适的地方、合适的时间表达合适量的活性多肽或蛋白质。

生物试剂的开发，单克隆抗体，专一性强，由鼠源性转向人源性，应用：基础研究，诊断，体内显像定位，

食品和环境检测，体内治疗和导向治疗。工业上利用单抗进行亲和层析高效纯化天然基因工程基因，单抗

可与放射性核素、酶、荧光素标记技术相结合，用于检测和治疗。病毒、细菌、寄生虫和某些肿瘤的诊断，

免疫学，激素、酶和环境污染因子的检测，显像定位，单抗与抗癌药物偶合后，减少副作用，加大药量。

4、新型生物反应器和新分离技术不断出现

传统：搅拌式生物反应器

改进：塑料袋、填充床、气升式、流化床、固定床、袋式、膜式、中空纤维、固定化培养。

搅拌形状改进：浆式、棒式、船帆式、笼式通气。1000升。

四、我国的医药生物技术

我国起步晚，20世纪80年代初，把生物技术定为科技和产业发展的重要新领域之一，85年制定了生物技

术发展政策，89年制定了90—2000年和2020年发展纲要。

20世纪70年代，起步时是固定化酶的研究，固定化细胞，80年代初期，开发研究乙型肝炎基因工程疫苗,

基因工程干扰素，国内投入大量资金建立30个生物技术领域国家重点实验室，可生产活性多肽类药物、干

扰素、白介素、心钠素等多种生物药物。

我国研制许多单克隆抗体诊断试剂盒一病原微生物，人体免疫系统，抗肿瘤相关抗原，人口控制方面。抗

生素，基因工程技术对抗生素的合成和结构修饰研究分离出一些酶，改造抗生素结构，获得了新品种，诊

断用酶，试剂盒，酶电极。

蛋白质工程，人胰岛素，人尿激酶原，葡萄糖异构酶。

发酵工程，氨基酸、多糖、工艺优化，控制，后处理。

海洋生物技术，利用研究海洋生物一提取活性物质。药用、保健。

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生化工程，生化反应工程，分离工程，反应器。

细胞培养，人参细胞大量培养，利用细胞生产药物。

五、医药生物技术发展展望

20世纪生物技术是科研阶段，产业初期。

21世纪将进入大规模产业化，研究成果转变成产品。

三大类药物：生物、化学、中药。

发展比较迅速的医药生物技术有四个领域：

1、利用新发现的人类基因，开发新型药剂

完成人类基因组计划会发现许多新基因，而且很多与疾病有关或直接参与疾病的形成，找到了目的基因一

也就是需要修复的基因可以帮助我们利用基因工程来寻找新药或基因治疗的方法，21世纪50%-70%的新药

来自基因工程的研究。

2、新型疫苗的研制

疫苗在许多疾病的预防、治疗中起着其他药物无法代替的作用，现在正在进行爱滋病及20多种基因型癌症

疫苗的研制，用于防治癌症、爱滋病、关节炎、贫血、骨质疏松、百日咳、乙肝等疾病。

3、基因工程活性肽

淋巴因子，生长因子，激素，酶，都属于活性多肽。

由两条以上肽链组成，很强的生物活性，常以微量存在于人体（基因工程方法生产）应用：

（1）在体外和离体研究中作为细胞培养补充剂

（2）基础研究对象

（3）作为研究其他现象（免疫）的•种辅助剂

（4）诊断剂

（5）生物治疗的研究开发脑啡肽、胃肠肽。

4、其他

疾病早期诊断，PCR,单克隆抗体

转基因材料外源基因在植物中表达，脑啡肽，干扰素，生长激素，转血红蛋白基因的烟草植物生产人造血

浆。

第二章生物药物概论

生物药物，包括生物技术药物和原生物制药。

第一节生物药物的来源、特性、分类与制备

正常机体之所以能保持健康状态，具有抵御和自我战胜疾病的能力，正是由于生物体内部不断产生各种与

生物体代谢紧密相关的调控物质，如蛋白质、酶、核酸、激素、抗体、细胞因子等，通过它们的调节作用

使生物体维持正常的机能。根据这一特点，我们可以从生物体内提取这些物质作为药物，它们既具有很高

的疗效，毒副作用有很小，因此，生物制药是很有前景的一个领域。

一、生物药物的来源

1、生物药物的定义

生物药物是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等，综合利

用物理学、化学、生物化学、生物技术和药学等学科的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制

品。

2、生物药物的原料来源

天然的生物材料：人体、动植物、微生物和各种海洋生物。

随着生物技术的发展，有目的人工制得的生物原料成为当前生物制药原料的重要来源，如用基因工程技术

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制得的微生物或细胞。

二、生物药物的特性

1、药理学特性

（1）、治疗的针对性强

细胞色素C用于治疗组织缺氧所引起的一系列疾病。

（2）、药理活性高

注射用的纯ATP可以直接供给机体能量。

（3）、毒副作用小、营养价值高

蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物药物本身就直接取自体内。

（4）、生理副作用时有发生

生物体之间的种属差异或同种生物体之间的个体差异都很大，所以用药时会发生免疫反应和过敏反应。

2、生产、制备中的特殊性

（1）、原料中的有效物质含量低

激素、酶在体内含量极低。

（2）、稳定性差

生物药物的分子结构中具有特定的活性部位，该部位有严格的空间结构，一旦结构破坏，生物活性也就随

着消失。酶，很多理化因素使其失活。

（3）、易腐败

生物药物营养价值高，易染菌、腐败。生产过程中应低温、无菌。

（4）、注射用药有特殊要求

生物药物易被肠道中的酶所分解所以多采用注射给药，注射药比口服药要求更严格，均一性、安全性、稳

定性、有效性。理化性质、检验方法、剂型、剂量、处方、储存方式。

3、检验上的特殊性

由于生物药物具有生理功能，因此生物药物不仅要有理化检验指标，更要有生物活性检验指标。

三、生物药物的分类

三种分类方法，结构、来源、生理功能和用途。

1、按药物的结构分类

按结构分类有利于比较一类药物的结构与功能的关系、分离制备方法的特点和检验方法。

（1）、氨基酸及其衍生物类药物

天然氨基酸和氨基酸混合物及衍生物。蛋氨酸可防治肝炎、肝坏死和脂肪肝，谷氨酸可用于防治肝昏迷、

神经衰弱和癫痫。5-羟色氨酸。

（2）、多肽和蛋白质类药物

化学本质性同，分子量有差异。蛋白质类药物：血清白蛋白、丙种球蛋白、胰岛素；多肽类药物：催产素、

胰高血糖素。

（3）、酶和辅酶类药物

酶类药物按功能分为：消化酶（胃蛋白酶、胰酶、麦芽淀粉酶）、消炎酶（溶菌酶、胰蛋白酶）、心血管疾

病治疗酶（激肽释放酶扩张血管降血压）等。辅酶类药物在酶促反应中传递氢、电子和基团的作用，辅酶

药物已广泛用于肝病和冠心病的治疗。

（4）、核酸及其降解物和衍生物类药物

DNA可用于治疗精神迟缓、虚弱和抗辐射，RNA用于慢性肝炎、肝硬化和肝癌的辅助治疗，多聚核甘酸是

干扰素的诱导剂。

（5）、糖类药物

抗凝血、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、增强免疫功能和抗衰老。

（6）、脂类药物

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磷脂类：脑磷脂、卵磷脂可用于治疗肝病、冠心病和神经衰弱症。脂肪酸降血脂、降血压、抗脂肪肝。

(7)、细胞生长因子

干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。

(8)、生物制品类

从微生物、原虫、动物和人体材料直接制备或用现代生物技术、化学方法制成作为预防、治疗、诊断特定

传染病或其它疾病的制剂。

2、按来源分类

有利于对不同原料进行综合利用、开发研究。

(1)、人体组织来源

疗效好、无副作用，来源有限。人血液制品类、人胎盘制品类、人尿制品类。

(2)、动物组织来源

动物脏器，来源丰富、价格低廉、可以批量生产。但由于种属差异，要进行严格的药理毒理实验。

(3)、植物组织来源

中草药，酶、蛋白质、核酸。

(4)、微生物来源

抗生素、氨基酸、维生素、酶。

(5)、海洋生物来源

动植物、微生物。

3、按生理功能和用途分类

(1)、治疗药物

肿瘤、爱滋病、心脑血管疾病等。

(2)、预防药物

传染性强的疾病，疫苗、菌苗、类毒素。

(3)、诊断药物

速度快、灵敏度高、特异性强。免疫诊断、酶诊断、放射性诊断、基因诊断试剂。

(4)、其它

生化试剂、保健品、化妆品、食品、医用材料”

四、生物药物的制备

原材料和药物种类和性质各不性同，提取和分离方法也有很大差异。

1、生物药物原料的选择、预处理与保存方法

(1)、原料选择原则

有效成分含量高，原料新鲜，来源丰富、易得，产地较近，原料中杂质含量少，成本低。

(2),预处理与保存

预处理：就地采集后去除结缔组织、脂肪组织等不用的成分，将有用成分保鲜处理，收集微生物原料时，

要及时将菌体与培养液分开，进行保鲜处理。

保存方法：冷冻法，适用于所有生物原料，-40°C；有机溶剂脱水法，丙酮，适用于原料少、价值高，有机

溶剂对原料生物活性无影响；防腐剂保鲜，常用乙醇、苯酚等，适用于液体原料，如发酵液、提取液。

2、生物药物的提取

(1)、组织与细胞的破碎

常用破碎方法：磨切法，机械破碎法，设备为组织捣碎机、胶体磨、匀浆器、球磨机。压力法，加压和减

压，设备有法兰西压釜。反复冻融法。超声波震荡破碎法，局部发热，对活性有损失。自溶法或酶解法。

(2)、提取

根据具体对象选择提取试剂，常用水、缓冲溶液、盐溶液、乙醇、有机溶剂(氯仿、丙酮)。提取剂的用量,

次数，时间，保证充分提取，且不变性。

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3、蛋白质类药物分离提取方法

沉淀法（盐析、有机溶剂、等电点）；按分子大小分离（超滤、透析、层析、离心）；电荷（离子交换、层

析、电泳、等电聚焦）；亲和层析法（酶与底物、抗原与抗体、激素与受体）。

4、核酸类药物的分离提取方法

核酸类药物生产方法提取法和发酵法。

5、糖类药物的分离提取方法

非降解法适用于从含一种粘多糖的动物组织中提取粘多糖，用水或盐。

降解法适用于从组织中提取结合比较牢固的粘多糖，酶解。

分离用沉淀和离子交换。

6、脂类药物的分离提取方法

提取，用有机溶剂将所需成分从原料中溶解出来醇、氯仿、甲醇、水。纯化，沉淀法、层析法、离子交换

法。

7、氨基酸类药物的分离纯化方法

氨基酸的生产：蛋白质水解，盐酸水解迅速、完全，色氨酸被破坏，丝氨酸部分破坏；碱水解易产生消旋

作用；酶水解不完全。发酵法，从发酵液中提取。和学合成与酶促合成法，化学合成产物混旋需拆分，酶

促合成效果较好。

分离方法：沉淀法（溶解度差异），吸附法（吸附能力差异），离子交换法（所带电荷不同）。

第二节人体来源的药物

一、人体来源药物的特点和研究意义

人体来源的药物一般归类于生物制品

1、人体来源的药物的特点

（1）、安全性好不易产生副反应

（2）、效价高、疗效可靠质量好、效价高

（3）、稳定性好冻干制剂10度以下可保存2年以上。

2、研究意义

⑴、资源的有限性

（2）、意义

对医学有重大意义，疗效优于传统治疗；对药学，研究清楚这些药物的结构和功能，可帮助利用生物技术

来制备新药。

二、人体来源药物的种类和用途

血液是一种流动性结缔组织，循环于心血管系统内，它将身体必须的营养物质和氧气输送到各个器官、组

织、和细胞：同时将机体不需要的代谢产物运送到排泄器官。血液还对入侵的微生物、病毒、寄生虫等，

以及其它有害物质发生反应，保护机体免遭损害；血液是体液的一个重要组成部分，在维持机体内环境相

对稳定方面起着重要的作用。

体液，人体内含有大量液体，包括水分和其中溶解的物质，成人，约占体重的60%,总称为体液。体液三

分之二在细胞内，三分之一在细胞外，存在于血管内的血浆、淋巴管内的淋巴液、细胞间隙的和组织间隙

的组织液。

血液的组成：血细胞45%（红细胞、白细胞、血小板）+血浆55%（水、蛋白质、脂质、糖类、无机盐、代

谢产物），容积百分比。从正常人体抽出的血液，放入内有抗凝剂的试管中，经离心沉降，分为两层，上层

淡黄色透明液体为血浆，F层是血细胞，血细胞层中最上面一薄层为白细胞和血小板，F层呈红色的是红

细胞。如果抽出的血液不加抗凝剂，几分钟后会凝固成血凝块，血凝块收缩，析出淡黄色澄明液体，成为

血清。

1、人血液成分制品

可分为全血制品、血液成分制品、血浆成分制品和体液细胞内成分制品。血液成分制品包括红细胞、白细

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胞、血小板和血浆。通过离心和过滤的方法得到。

(1)、红细胞制剂

适用于需要提高血液携氧能力和补充血红蛋白，而又不需要补充维持血容量的场合。

压积红细胞可直接输注，必要忖可加入适量的生理盐水稀释，以改善流动性。是心脏病、慢性肾病和肝病

患者补充血红蛋白的手选品种，对于骨髓功能衰竭性贫血、术前和术后需要补充血红蛋白者和其他原因造

成的低血红蛋白者都十分有效。

少含白细胞的压积红细胞，对于需要经常输血的慢性病人特别适用。

冰冻储藏红细胞在零下80度到零下196度可长期保存，稀有血型的红细胞可以包藏多年，重融后回收良好,

缺点是保藏费用昂贵，适用于给肾脏移植患者输用。

(2)、白细胞浓缩液

肿瘤病人经细胞药物治疗后，处于骨髓细胞抑制期间遭受感染且各种抗生素治疗无效时采用，疗效显著。

白细胞成分需用单采粒细胞技术(即将所有其他血液成分全部回输给供体)自供血者血循环中采集。过滤

或离心细胞存活率很低。

白细胞有几个组织相容性的HLA(humanleucocytelocusA)位点，即人A位点，使得输入体内的白细胞存活率

很低，应输入HLA组织抗原相容的白细胞，供体不易获得。离体白细胞保存问题尚未解决。

白细胞是生产干扰素的重要原料，干扰素是由干扰素诱生剂诱导有关生物细胞所产生的异类高活性、多功

能的诱生蛋白质，可用于提高人体免疫功能。

(3)、血小板制剂

适应症为白血病、淋巴瘤及其它肿瘤因治疗而导致的骨髓抑制症状。血小板可促进止血和加速凝血，营养

支持作用一维护毛细血管壁完整性。

人体输注血小板很快会产生抗体，使输入的血小板遭到破坏，还会引起短期的白细胞减少，最好使用HLA

相容的血小板输入。

(4)、新鲜冰冻血浆(FFP)

FFP能有效保存血浆中各种生物活性成分的功能，产品规定自采血到血浆冰冻的时间不超过8小时，在零下

30度保存。可用于先天性或获得性凝血因子缺乏症、免疫球蛋白缺乏症。

2、血浆的综合利用

血浆中除去水外，主要成分为蛋白，即白蛋白和球蛋白。

(1)、传输蛋白类

能在血液中对机体的营养物质、代谢产物、激素、药物等进行传输的血浆蛋白，第28页表2-2列出了主要

的血浆传输蛋白及其功能，含量最高的是白蛋白，白蛋白的主要功能是结合并传输脂肪酸、各种色素、阳

离子、维生素C,各种药物(抗生素、磺胺类)；类脂蛋白传输脂质、固醇、和激素等；触珠蛋白结合并传

输循环中游离的血红蛋白；血红蛋白结合蛋白专一结合并传输游离的血红蛋白。

(2),免疫球蛋白

构成机体防御感染的体液免疫系统，和细胞免疫一起对机体抵抗外来病原物的侵袭，发挥重要作用。G、A、

M、D、Eo

(3)、凝血系统蛋白

维持机体正常凝血机制，保护血管渗漏方面起重要作用。包括与凝血有关的蛋白质、酶或因子等。如纤维

蛋白前原、凝血酶原；与溶纤有关的酶，如纤溶酶原、纤溶酶，有溶栓作用。

(4)、补体系统蛋白

是机体的主要防御体系之一，在许多生物学反应中，如吞噬、趋化和细胞溶解等，均起重要作用。另外补

体在自身免疫性及循环免疫复合物性疾病中起着损伤机体的作用。

(5)、蛋白酶抑制物类

抗胰蛋白酶含量最高，保护机体正常细胞不受蛋白酶的破坏和损伤，能协助控制感染和炎症，维持机体内

环境的稳定。

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3、人体液细胞中的活性物质

体液细胞包括红细胞、白细胞、淋巴细胞、血小板、成纤维细胞等。活性物质主要是干扰素a、白介素-2、

超氧化物歧化酶等。

4、人类来源的其他原料的利用

(1)＞人胎盘的利用

主要有人胎盘丙种球蛋白、人胎盘白蛋白、人胎盘RNA酶抑制剂，人胎盘能分泌多种激素如绒膜促性激素、

绒膜促乳激素。

(2)、人尿的综合利用

从健康男性尿液中可制备尿激酶、激肽释放酶、尿抑胃素、蛋白酶抑制剂、睡眠因子、集落刺激因子、表

皮生长因子。从妊娠妇女与绝经妇女尿液中可制备绒膜促性激素。

5、细胞因子

(1)、特点和生理作用

在体内或体外对效应细胞的生长、增殖和分化起调节控制作用的一类物质。化学本质主要是蛋白质和多肽,

许多生长因子在靶细胞上有特异性受体，如细胞生长因子和细胞生长抑制因子。

细胞因子可促进受损组织的恢复，对正常组织无作用，

(2)、主要种类

100种以上，大部分来源于动物，见表2-8。

6、人体激素

激素是调节机体正常发育和活动的重要物质，是由一类动物体内腺体细胞和非腺体组织细胞所分泌的化学

信息分子。

激素主要有：蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素、脂类激素。激素在体内含量很低，研究目的不

是用生物体来提取，而是用于指导用其他原料进行生产和如何正确使用激素药物进行治疗。

现在的生产方法有：用动物提取，半合成法，基因工程法。

三、人体来源药物的制备实例

1、人血浆白蛋白制剂的制备

(1)、结构和性质

白蛋白又称为清蛋白，约占血浆总蛋白的65%,同种白蛋白制品无抗原性，可传输和维持血浆胶体渗透压。

人体中分离的白蛋白有两种，从健康人血浆中分离的人血清白蛋白和从健康产妇胎盘中分离的胎盘白蛋白。

(2)、工艺路线

人血浆在搅拌下加入碳酸氢钠调节pH至8.6,加入等体积的2%的利凡诺溶液，充分搅拌后静置2-4小时，

分离上清夜与络和物沉淀。

向络和物沉淀中加入无菌水，用0.5摩尔每升的盐酸调节pH至弱酸性，加氯化钠至0.15%-0.2%,搅拌下进

行解离。

充分解离后，65℃恒温1小时，离心分离出上清夜。

热处理，60℃,10小时，灭活病毒。

将热的处理液除菌过滤，收集滤液，即白蛋白溶液，将溶液进行冷冻干燥得到白色疏松物质。

检验方法：外观为白色疏松物质，白蛋白含量达95%以上，水分小于1%,水溶后pH为667.2,硫酸铁残

量小于0.01%,细菌学和热源检测合格。

工艺要点见上面。

2、尿激醵的制备

⑴、结构与性质

有多种分子形式,主要为31.3*103和54.7*103两种，分子量为54.7*103的天然尿激酶是由分子量为31.3*103

和18.6*103两条肽链通过二硫键连接而成的。该酶是丝氨酸蛋白酶、，丝氨酸、组氨酸是活性中心必需的氨

基酸。专一性很强，血纤维蛋白溶酶原是它唯••的天然底物，使纤溶酶原转变为纤溶酶。该酶可广泛应用

9

于治疗各种新血栓形成或血栓梗塞疾病。

(2)、工艺路线

收集男性尿液在8小时以内处理，在10℃下调pH8.5,离心收集上清夜。

将上清夜调PH6.5以下，电导203摩尔每欧姆，细菌数1000个每毫升以下。

向处理好的尿液中加入1%的硅藻土，5℃下搅拌吸附1小时。

5c下用无菌水洗涤硅藻土。

洗脱，将洗后的硅藻土装柱，用0.02%氨水内含0.1摩尔每升氯化钠的溶液洗脱，当洗脱液由清变浑时开始

收集。

上述收集的洗脱液用饱和磷酸二氢钠调PH8.0,加氯化钠调电导至22摩尔每欧姆，通过DEAE-SephadexA50,

收集流出活性部分，将热源和色素吸附在柱子上。

上述收集液用1摩尔每升的醋酸调PH4.2,用蒸储水调电导至16-17摩尔每欧姆，通过CM-C层析柱，吸附、

浓缩。

洗脱，用10体积的PH4.2的醋酸-醋酸钠缓冲液洗涤柱子，洗后，用0.1%氨水0.1摩尔每升氯化钠溶液洗

脱尿激酶,收集洗脱液。

洗脱液在4℃下用水进行透析，将透析液冷冻干燥制成成品。

工艺要点见上面。

3、白介素-2的制备

⑴、性质

由活化的淋巴细胞所产生含133个氨基酸残基的糖蛋白。

(2)、工艺路线

人血液白细胞用鸡瘟病毒和丝裂原培养液联合刺激，37℃下，通二氧化碳培养，收集诱生白细胞培养液。

将收集的诱生白细胞培养液用6摩尔每升的盐酸调节PH2.0-2.5再用6摩尔每升的氢氧化钠调节pH7.2-7.4.

病毒灭活，离心除去变性杂蛋白。

硫酸筱分级沉淀：上清夜加饱和硫酸镂溶液至0.35饱和度，4c静置24小时，离心，弃去沉淀，上清夜中

补加固体硫酸镀至0.85饱和度，4℃静置24小时，离心，收集沉淀。

除盐：将沉淀溶于PH6.5、10摩尔每升的磷酸缓冲液中(内含2%(克每毫升)正丁醉和0.15摩尔每升的氯

化钠)。用pH6.5的10毫摩尔每升磷酸缓冲液透析24小时，更换5次透析外液。

兰色琼脂糖层析：将上述透析内液通过Sepharose4B层析柱，用200毫升平衡柱缓冲液洗去不吸附蛋白，

再用含0.4摩尔每升的氯化钠的磷酸缓冲液洗涤亲和柱，最后用含1.0摩尔每升氯化钠的磷酸缓冲液解吸白

介素-2的活性组分。

凝胶层析：解吸的白介素-2活性组分经超滤浓缩，再上UltrogelACA44层析柱，柱用含0.1%聚乙二醇的2%

正丁醇和PH7.6的0.5摩尔每升的甘氨酸0.2摩尔每升Tris-盐酸洗脱，得白介素-2。

第三节动物来源的药物

一、动物来源药物的特点

我国应用动物药物历史悠久，4000年前就已经使用40多种动物药。本草纲目中收集了440种，中国药

用动物志收载了1500多种。至I120世纪50年代开始，我国陆续开展了动物药物的研究与生产，其中取得的

重大成果是关于胰岛素的研究，1965年得到结晶牛胰岛素。

生物药物在治疗和预防疾病方面有其他药物不可取代的特点，所以越来越引起人们的注意。

动物来源药物的特点：原料来源丰富，牛、猪、羊的器官、组织、腺体、血液、毛角等都可做为原料•，来

源丰富且健康、新鲜，品种繁多，可以制备出人体所需要的各种活性物质；要重视安全性，动物与人体种

属差异大，活性物质的结构有一定的差异，蛋白质是抗原，不同来源的蛋白质注射于人体内要产生抗原反

应，严重时会有生命危险。

二、动物来源药物的种类与用途

1、动物多肽与蛋白质类药物

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（1）、动物多肽药物的重要性与种类

重要性：脑垂体所分泌的多肽激素，药效显著，且毒副作用小，细胞因子已有近百种，通过对这些活性物

质的结构和功能的研究，有助于我们设计和研制新型药物。

种类：1、多肽类激素：垂体多肽激素（促肾上腺皮质激素、促黑激素、脂肪水解激素、催产素、加压素）；

下丘脑激素（促甲状腺激素释放激素、生长素抑制激素、促性腺激素释放激素）；甲状腺激素（甲状旁腺素、

降钙素）；胰岛激素（胰高血糖素、胰解痉多肽）；胃肠道激素（胃泌素、胆囊收缩素-促胰酣素、肠泌素、

肠血管活性肽、抑胃肽、缓激肽、P物质）；胸腺激素（胸腺素、胸腺肽、胸腺血清因子）。2、多肽类细胞

因子：脑氨肽、蛇毒、胎盘提取物、脾水解物、肝水解物、心脏激素、转移因子、抗癌肽等。

（2）、动物蛋白类药物

蛋白质激素（生长素、催乳激素、促甲状腺素、促黄体生成激素、促卵泡激素；血浆蛋白质，动物血浆制

品不能用于人类；蛋白质类细胞因子；粘蛋白（胃膜素、硫酸糖肽、内在因子、血型物质）；胶原蛋白（明

胶、阿胶、氧化聚合明胶）；其他：硫酸鱼精蛋白、胰蛋白酶抑制剂。

2、动物酶与辅酶类药物

种类：促消化酶类（胃酶可口服，蛋白酶，胰酶）；消炎酶类（溶菌酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等可提高毛细

血管通透性，消退浮肿）；治疗心血管疾病（纤溶酶、尿激酶、凝血酶）；抗肿瘤的酶（天冬氮酰酶、谷氨

酰胺酶、半胱氨酸酶、组氨酸酶）；与氧化还原电子传递有关的治疗酶（细胞色素c、超氧化物歧化醵、过

氧化物酶）；其他药用酶（有机磷解毒酶、青霉素酶）。动物辅酶类药物：大多数属于核甘酸类药物。

3、动物核酸类药物

（1）、组成与作用

核酸由核甘酸组成、核甘酸、核甘、碱基及其衍生物。可用在挨癌症、肝炎、抗放射性、心脏病等方面的

治疗。

（2）、主要种类和用途

DNA：能改善机体虚弱疲劳、与细胞毒药物合用可提高细胞毒药物对癌细胞的选择性作用，与红霉素合用，

可降低毒性、提高疗效；RNA：口服可用于精神迟缓、记忆袁退、动脉硬化性痴呆、静注用于刺激造血和促

进白细胞生成、治疗慢性肝炎、肝硬化和初期癌症；辅酶A用于动脉硬化、白细胞、血小板减少，肝、肾

病等；ATP用于心力衰竭、心肌炎、心肌梗死、脑动脉和冠状动脉硬化、急性脊髓灰质炎、肌肉萎缩、慢性

肝炎等。其他药物见表2-11。

4、动物糖类药物

单糖、寡糖、多糖。多糖以粘多糖为主，是一类胞外生物大分子物质，是动物体内蛋白多糖分子中的糖链

部分，可抗凝血、降血脂、抗病毒、抗肿瘤和抗放射性。

（1）、粘多糖的种类与分布

粘多糖（中性和酸性）、粘蛋白、糖蛋白、糖脂等。粘多糖主要分布在动物骨、软骨、皮、角、血管、肠、

滑膜液、脑、角膜、肺、肝、心、尿等原料中。甲壳质：虾、蟹、昆虫等甲壳动物外壳，高等植物细胞壁,

人造皮肤、血管、手术线；消炎、降低胆固醇和血脂。肝素：肠黏膜、肺、肝、心、肾等部位，抗凝血药

物，外科手术后防止形成血栓，可预防血栓形成。

（2）、制备方法

原料处理，提取有效成分，去除非粘多糖，脱色，脱蛋白，纯化，用乙醇分级沉淀，季铁盐络合沉淀，离

子交换柱层析，分子筛分离，亲和层析等。

5、动物脂类药物

溶于氯仿、苯、石油酸等非极性溶剂，而不溶于或微溶于水中，可分为脂肪、类脂和衍生物，又可分为复

合脂和简单脂。

（1）、脂类药物的种类与分布

脂肪酸及其衍生物、磷脂类、胆酸类、口卜琳和衍生物。

主要为脂肪酸和磷脂，分布在脑、脊髓等神经组织中，脂肪组织、赶等含量也较丰富，胆酸分布在胆汁中，

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吓琳以血液为主。

脂类药物的-一个特点是，从生物组织中制得的药物再经过分子改造可以得到更高疗效的产品。脑磷脂可止

血.、防动脉硬化以及神经衰弱；卵磷脂防治动脉硬化、神经衰弱和肝病。

(2)、制备方法

提取法：将原料粉碎后用适当的有机溶剂进行直接提取，再经纯化即得到。水解法：将目的产物丐其他不

需要的成分进行水解分离，提取纯化：生物转化法：利用酶、微生物发酵、动植物细胞培养来生产药物；

化学合成或半合成。

6、动物细胞因子

动物来源的细胞生长调节因子。

三、动物来源药物的制备实例

1、胰岛素的制备

(1)、胰岛素的性质

由两条肽链通过二硫键连接，A链21个氨基酸，B链30个氨基酸。

(2)、工艺路线

提取：猪胰脏绞碎，再加2.326倍的86%-88%乙醇和5%的草酸，提取3小时。

碱化：提取液用氨水调pH至8.0-8.4,

酸化：在5℃下，将碱化液用硫酸调pH至3.638。

浓缩：将上述提取液过滤取卜.清夜，在30C减压浓缩至比重为1.04-1.06为止。

去脂：将浓缩液快速加热再快速降温，过滤得去脂液。

盐析：向去脂溶液中加入氯化钠调pH至2-2.5,过滤得盐析物。

除酸性蛋白：盐析物中加入7倍量的蒸储水溶解，再加3倍量冷丙酮，用氨水调pH4.2-4.3,补加丙酮，使

水和丙酮的比例为7：3,搅拌后过夜，离心去除酸性蛋白沉淀。

锌沉淀：滤液用氨水调PH6.2-6.4,加入3.6%醋酸锌溶液(20%浓度)，再用氨水调pH6.0,4℃放置过夜，收

集沉淀，冷丙酮洗涤、干燥。

除碱性蛋白、结晶：按干品重量计每克加冰冷的2%柠檬酸溶液50毫升、6.5%的醋酸锌溶液2毫升、丙酮

16毫升，用冷水稀释至100毫升，使充分溶解，冷至5c以下，用氨水调pH8.0,过滤，滤液用10%柠檬酸

溶液调PH6.0,补加丙酮，使溶液含丙酮达16%,慢速搅拌3到5小时，使结晶析出，再转入5℃左右放置

3到4天，使结晶完全，收集结晶。

洗涤、干燥：用水洗涤结晶，再用丙酮、乙醛将结晶脱水，真空干燥后得到成品。

2、超氧化物歧化酶的制备

该酶可能与机体衰老、肿瘤发生、自身免疫疾病和辐射防护有关，目前多用于治疗炎症、类风湿性关节炎、

慢性多发性关节炎和放射治疗后的炎症等。

动植物及微生物中都有该酶存在，有铜-锌-超氧化物歧化酶，铳-超氧化物歧化酶，铁-超氧化物歧化酶等。

工艺路线：

收集：新鲜猪血离心去血浆收集红细胞。

浮选：红细胞用0.9%氯化钠溶液离心浮选，洗3次得到红细胞

溶血：干净红细胞中加去离子水，在下搅拌30分，得到溶血物。

去血红蛋白：向溶血物中加入0.25倍体积的95%的乙醇和0.15倍体积的氯仿，搅拌15分，离心去血红蛋

白，收集上清夜。

沉淀：0℃下，将上清夜加入1.2-1.5倍体积的丙酮，产生絮状沉淀，离心去上清夜，得沉淀物。

热处理：沉淀物加适量蒸储水使其溶解，离心除去不溶性蛋白，上清夜于55-65C热处理10-15分，离心去

除热变性蛋白，收集黄绿色澄清液。

沉淀、去除不溶蛋白、透析：下，于澄清液中加入适量丙酮，使其产生大量絮状沉淀，离心去上清夜，

沉淀用去离子水溶解，离心去除不溶性蛋白，上清夜置透析袋中透析，得到透析液。

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吸附、洗脱、超滤、冻干：将透析液加到用2.5毫摩尔每升、pH7.6磷酸缓冲液平衡好的DEAE-SephadexA50

柱上吸附，用pH7.6、225毫摩尔每升的磷酸钾缓冲液进行梯度洗脱，收集超氧化物歧化酶活力洗脱液，

超滤浓缩后，冷冻干燥，得到成品。

电泳鉴定条件：05%琼脂糖凝胶平板电泳法，缓冲液pH8.4Tris-Gly,电压梯度22伏每厘米，电流3毫安每

厘米，时间35分，染色液用0.5%氨基黑10B,用7%醋酸褪色。

四、动物来源药物的研究前景

疗效确切、毒副作用小，有广阔的前景。

1、动物资源中活性成分的深入研究与扩大开发

动物药物虽然已应用多年，但现在所开发的品种只是动物活性成分中很少的一部分，也就是说还有很广的

领域可以去开发。

今后动物资源的研究主要包括：（1）、哺乳动物中药用活性物质的研究，包括脏器、腺体、血液、体液、骨、

皮组织等，研究方向是用新技术生产老品种，研究新的生物药物的纯化、结构与用途；发现新的活性物质。

（2）、陆生其他动物药物研究，包括鸟类、昆虫类、爬行类、两栖类。（3）、水生动物药物研究。

2、现代生物技术在动物药物研究中的应用

抗体工程、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程。

3、动物药物的分子改造、化学合成与新药设计

已知活性物质的结构与功能后，可对活性物质进行改造，进一步提高其活性，并采用合成或半合成的方法

来生产。

第四节植物来源的药物

-、植物来源药物的特点

药用植物的使用已有上千年的历史了，药用植物中具有药物功能的物质种类繁多，结构复杂，既含有小分

子天然有机化合物，又含有多种生物大分子活性物质。

二、植物来源药物的种类与用途

1、植物中的天然有机化合物

天然药物化学是运用现代科学理论和方法研究天然药物中的化学成分及其生理功能的一门科学。内容包括

各类天然药物的化学成分、结构特征、性质、提取和分离方法、结构鉴定及生理活性等的研究。主要研究

内容是植物中的天然有机化合物的分离提纯、结构鉴定、构效关系。

化合物的种类有：糖和糖甘类；苯丙素类；醍类；黄酮类；糅类；菇类；幽体；生物碱。

用途：抗肿瘤药（喜树碱、秋水仙碱）；强心药（洋地黄毒背、地高辛）；抗菌、消炎药（鱼腥草素、黄苓

甘）；抗凝血药（双香豆素）；镇痛药（盐酸吗啡、延胡索己素）；作用与神经（咖啡因，天麻素）；抗疟药

（盐酸奎宁、青蒿素）；止咳平喘（盐酸可待因、茶碱）。

2、植物蛋白、多肽、酶类生理活性物质的种类与用途

蔑麻毒蛋白，蒐麻籽，抗癌；植物凝集素，大豆，凝集玄细胞、白细胞；胰蛋白酶抑制剂，大豆，治疗胰

腺炎、烧伤；苦瓜胰岛素，苦瓜，降糖；木瓜蛋白酶，木瓜汁，促消化、消炎。

3、植物糖类药物

（1）单糖类葡萄糖、果糖、核糖，山梨醇、维生素C等。

（2）聚糖类低聚糖有蔗糖、麦芽糖；多聚糖有淀粉、纤维素、人参多糖等。

（3）糖的衍生物葡萄糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸等。

4、植物脂类药物

根据化学组成和结构可分为：（1）、脂肪和脂肪酸类，亚油酸、亚麻酸，花生死烯酸；（2）、磷脂类，大豆

磷脂等；（3）、固醇类，豆固醇等。

三、植物来源药物的制备实例

植物超氧化物歧化酶的制备

植物超氧化物歧化酶的稳定性比动物好，已引起保健品和美容品方面的注意。

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工艺路线：

制干粉：新鲜茶叶加入冷冻丙酮制成冻干粉。

提取：20克丙酮干粉中加入20克聚己内酰胺和400毫升0.05摩尔每升pH7.8的磷酸钾缓冲液，研磨提取,

收集上清夜。

沉淀去杂质：向上清夜中加入氯仿和乙醇体积比为2：3的混合液0.25倍体积，产生沉淀，收集上清夜。

沉淀酶：向上清夜中加入丙酮，收集40%-70%丙酮沉淀的酶组分。

透析、浓缩：用PH7.8磷酸钾缓冲液进行透析，透析液进行浓缩，得粗酶。

凝胶过滤：用0.002摩尔每升pH7.8的磷酸钾缓冲液溶解粗髓，经超滤浓缩后上SephadexG100柱，收集活

性组分。

离子交换：DEAE-纤维素柱先用0.002pH7.8的磷酸钾缓冲液平衡。洗脱用0.002-0.1摩尔每升pH7.8的磷酸

钾缓冲液进行梯度洗脱，收集活性组分。

四、植物来源药物的研究前景

1、植物细胞培养研究工作

主要有：（1）、植物细胞大规模培养技术及植物细胞培养的培养装置的研究；（2）、重点开展红豆杉细胞大

量培养产生紫杉醇，鬼臼类植物细胞培养产生归臼毒素，长春花细胞培养产生长春新碱，毛地黄细胞培养

产生地高辛。

2、植物组织培养

采用生物技术进行组织培养，获得大量植物原材料。

3、天然药用植物中有效成分的分离、纯化，结构、功能测定。

第五节海洋生物药物

一、海洋生物药物的研究进展

由于资源缺乏，人们将目光转向海洋，国外20世纪60年代开始对海洋天然药用活性物质进行深入研究。

各国科学家对海洋藻类、微生物、海绵、棘皮动物、腔肠动物、软体动物、鱼类等海洋生物进行了广泛的

研究，从中分离和鉴定了数千种海洋天然物质，许多物质具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗凝血等药理活性。

二、海洋生物及海洋生物药物的种类和用途

1、海藻

可分为绿藻、褐藻、蓝藻、红藻门等10门，已生产出褐藻酸钠、烟酸甘露醇脂、六硝基甘露醇等多个品种,

用于抗肿瘤、防止心血管疾病等。

2、腔肠动物

从柳珊瑚提取前列腺素A2及赭类抗菌药物，柳珊瑚酸衍生物抗神经毒。

3、节肢动物

甲壳动物制备甲壳质，作为丸剂、片剂、赋形剂、缓释药物载体、医用膜材料，还具有抗血栓功能。

4、软体动物

多糖、多肽、糖肽、毒素、酶、凝集素等，可抗病毒、抗肿瘤、抗菌、降血脂、止血、平喘。

5、棘皮动物

海胆含有丰富的二十碳五烯酸，用于防治冠心病，海参素有抗癌作用。

6、鱼类

鱼肝油、鱼软骨素、鱼细胞色素C,卵磷脂，脑磷脂等。鲨鱼抗癌蛋白。

7、爬行动物

海蛇、海龟。海蛇毒含有蛋白醵、透明质酸酶、转氨酶、胆碱脂酶、核酸酶等多种酶类，具有镇痛作用。

8、海洋哺乳动物

鲸、海豚、海狗、海豹等。鲸肝抗贫血剂，海狗17肽与扩张血管、降血压作用。

9、其他

海绵毒素、海绵皂试;，海绵脂肪酸，幽体、菇类化合物的研究已引起重视。

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三、海洋生物药物的制备实例

甲壳质的制备工艺路线：

浸泡：蟹壳用5%-6%的盐酸于室温20℃浸泡，不断搅拌以充分除去钙质，24小时。

水洗：将上述沉淀用水洗三次。

去蛋白：水洗后的沉淀用3%-4%氢氧化钠煮沸4-6小时以除去蛋白质，然后用水洗，以除去残留的碱和蛋白

质。

氧化处理：用0.5%高锦酸钾处理小时;进行脱色，必要时可用1%草酸再处理一次，收集沉淀。

硝酸处理：用1%硝酸，在60-70℃处理30-40分，得到白色粗品。

水洗、干燥：将所得粗品再用水洗，干燥，得成品。

四、海洋生物药物的研究前景

1、取得重要进展的领域

（1）海洋生物抗癌活性物质海葵、海兔、海绵。

（2）海洋生物抗菌活性物质海洋细菌中提取。

（3）海洋生物抗心血管疾病活性物质喳琳酮类可增强心肌收缩力、抗心率失常。

（4）海洋生物抗放射性活性物质及酶类超氧化物歧化酶。

（5）海洋前列腺素

（6）海洋保健品螺旋藻

（7）海洋医用生物材料瞥试剂、河豚毒素试剂、甲壳素、珊瑚。

2、我国发展海洋药物的主攻方向

（1）海洋生物活性物质的研究

筛选抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗爱滋病和防治心脑血管疾病等活性物质。

（2）大力促进海洋生物技术在开发海洋药物上的应用

（3）开发新的海洋中成药和新剂型

（4）充分利用海洋资源，开发海洋保健品

（5）开发新的海洋医用生物材料

第六节生物转化

一、生物转化及其特点

微生物的生物转化是指微生物对有机化合物某•特定部位（基团）的作用，使它转变成结构匕相类似的另

一种化合物。转化的产物不是由营养物质经微生物细胞的一系列代谢过程后产生的，而是利用微生物细胞

的酶系对底物某一特定部位进行化学反应形成的。

早在30年代人们已经发现微生物具有转化某些化合物的能力,弱氧化醋酸菌能将山梨醇氧化成山梨糖。1949

年人们发现肾上腺皮质激素可的松对治疗风湿性关节炎有显著疗效，促使科学家们努力去探索密体药物的

合成，俗体化合物分子中含有几个不对称的中心，人工合成相当困难，后来又探索用化学方法改造已有的

天然幽体化合物生产备体药物，但步骤多，收率低，价格昂贵，难于工业化生产。1952年，美国科学家发

现黑根霉能使孕酮一步转化成11a一羟基孕酮，收率达到85%以上，从此解决了可的松等皮质激素类化合物

合成中最大的难题，开创了微生物转化幽体化合物的先例。后来生物转化在幽体化合物中的进展也开拓了

它在其他领域中的应用，如维生素、二羟丙酮以及某些氨基酸、生物碱的合成也离不开生物转化，现代微

生物的生物转化技术已广泛应用于化学和制药工业。

生物转化的特点：专一性，底物及产物空间结构专一；产量高，一个酶促反应可代替几个化学反应，收率

高；反应条件温和，常温常压，可改善工人劳动条件，避免减少使用强酸、强碱或有毒物质；可进行化学

法难以进行的反应。

二、常体药物

又称类固醇是一类含有环戊烷多氢菲核的化合物，结构通式见图，一般在环的C-10和C-13上常有甲基，C-3、

C-ll,C-17上可能有羟基或酮基；A环或B环上可能有双键，G17上有长短不■■的侧链。

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笛体化合物对机体起着非常重要的调节作用。

肾上腺皮质激素简称皮质激素，按其生理功能可分为两类，一类以醛笛酮和去氧皮雷酮为代表，主要作用

于水盐代谢，对维持机体的电解质平衡和体液容量起着重要作用，称为盐皮质激素，临床上主要用于治疗

慢性肾上腺皮质机能减退症及低血钾症。一类以可的松和氢化可的松为代表，对糖、脂肪、蛋白质三大物

质代谢都具有调节作用，并能提高机体对各种不良刺激的抵抗力，称为糖皮质激素，临床上主要用于抗炎、

抗过敏、抗休克。

三、幽体药物生物转化的类型

1、羟基化反应最普遍、最重要的氧化反应。有11a、"6、16a和19位上的羟基化反应。

2、C-1,2脱氢反应

3、环氧化反应

4、A环芳构化反应

5、还原反应

6,水解反应

7、侧链降解

四、留体药物的生物转化工艺

1、大多数备体药物的生物转化生产工艺的一般流程：

底物溶解溶料罐

菌种抱子制备种子罐发酵罐过滤滤液

提取液结晶

微生物转化中常用微生物有细菌、放线菌和霉菌。

济体生物转化工艺一般可分为两个阶段：1、菌体生产和产酶阶段将菌种接入斜面抱子培养基上，在一定

温度下培养3-5天，然后将成熟泡子接入摇瓶和种子罐沉没培养。种子培养好后转入发酵罐，在适当培养基

和培养条件（温度、搅拌、通风量、pH）下进行培养。细菌的生长阶段一般为12-24小时，真菌为24-72

小时。在这个阶段重要的是创造各种良好条件使微生物尽快的生长和繁殖，在尽可能短的时间内繁殖大量

的菌体并产酶。2、脩体转化阶段将被转化的物质直接加入到培养液中进行生物转化，这一阶段需要控制

好适合转化反应的各种条件，如pH、温度、搅拌和较大的通气量等，必要时还可以加入能激活剂和抑制剂。

2、转化方法

静息细胞、干细胞或抱子悬浮液法；多菌种协同转化法；固定化细胞或固定化前转化法

3、典型密体药物的生产工艺

氢化可的松生产的生物转化工艺兰色梨头霉的11B-羟化能力将21-醋酸化合物S转化成氢化可的松。将

兰色梨头霉菌接种到土豆斜面培养基上，28度培养4-5天，抱子成熟后，用无菌生理盐水制成抱子悬浮液，

供制备种子用。将抱子悬浮液按一定比例接入种子罐，28度下培养28-32小时。待培养液的pH达到4.2-4.4,

菌体浓度达到35%以上，镜检无杂菌且菌丝粗壮时即可转入发酵罐。转化后的发酵液过滤或离心除去菌丝

体，滤液用醋酸丁酯萃取数次，合并提取液再经减压、浓缩、冷却、过滤、干燥得到粗品，再经甲醇-二氯

乙烷混合溶媒分离，用甲醇或乙醇重结晶精制，得到精品。

第三章基因工程制药

第一节概述

生物技术的核心是基因工程，基因工程技术最成功的成就是用于生物治疗的新型生物药物的研制。之前，

许多在疾病诊断、治疗和预防中有重要价值的内源性生理活性物质（激素、细胞因子、神经多肽、调节蛋

白、酶类、凝血因子等）以及某些疫苗，由于材料来源困难或制造技术问题而无法研制出产品，即使应用

传统技术从动物器官中提取出来，也因为造价太高而使患者负担不起。而应用基因工程技术就可以从根本

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上解决上述问题，它的应用使人们在解决癌症、心血管疾病和内分泌疾病等方面中取得明显效果，它为上

述疾病的预防、治疗和诊断提供了新型疫苗、新型药物和新型诊断试剂。

利用基因工程生产的药物主要是医用活性蛋白和多肽：免疫性蛋白，各种抗原和单克隆抗体；细胞因子，

干扰素、白介素、生长因子；激素，胰岛素、生长激素；酶类，尿激酶、链激酶超氧化物歧化酶。

利用基因工程技术生产药物的优点：1、大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽，为临床使用提供有

效的保障；2、可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大

这些物质的应用范围；3、可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；4、内源生理活性物质在作为药物

使用时存在的不足之处，可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；5、可获得新型化合物，扩大药物

筛选来源。

第二节基因工程药物生产的基本过程

基因工程技术就是将重组对象的目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌，实现遗传

物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制利表达的技术。

基因工程药物制造的主要程序是：目的基因的克隆；构建DNA重组体：将DNA重组体转入宿主菌构建工程

菌；工程菌的发酵；外源基因表达产物的分离纯化；产品的检验等。

通常将基因工程药物的生产分为上游和下游技术。上游阶段是研究开发必不可少的基础，它主要是分离目

的基因，构建工程菌，主要在实验室完成。下游阶段是从工程菌的大规模培养到产品的分离纯化、质量控

制，该阶段是将实验室成果产业化、商品化。

制备基因工程药物的般程序：

获得目的基因组建重组质粒构建基因工程菌

培养工程菌产物分离纯化除菌过滤半成品检定成品检定包装

基因的表达系统有原核生物系统和真核生物生物系统。选择表达系统主要考虑的是保证表达的蛋白质的功

能，其次是表达量的多少和分离纯化的难易。

下游下工技术主要包括工程菌大规模培养最佳参数的确定、新型生物反应器的研制、高效分离介质及装置

的开发、分离纯化的优化控制、高纯度产品的制备技术、生物传感器等一系列仪器仪表的设计和制造、电

子计算机的优化控制等。

第三节目的基因的获得

对于原核生物，其基因总量不大，可以选用合适的限制性核酸内切酶切下目的基因，而对于真核生物不能

进行直接分离。真核细胞中基因总量较大，从染色体中直接分离纯化目的基因极为困难，另外，真核基因

一般都有内含子，如果以原核细胞作为表达系统，即使分离出真核基因，由于原核细胞缺乏mRNA转录后

的加工系统，真核基因转录的mRNA也不能被加工、拼接成为成熟的mRNA,因此不能直接克隆真核基因。

克隆真核基因常用的方法有逆转录法和和学合成法。

一、逆转录法

逆转录法就是先分离纯化目的基因的m