药物研究的生物化学基础

关于药物研究的生物化学基础第1页，共69页，编辑于2022年，星期六第一节生物药物制造的生物化学基础一、生物药物制备方法的特点（1）目的物存在于组成非常复杂的生物材料中（2）目的物在生物材料中含量极微（3）生物活性成分离开生物体后，易变性破坏（4）生物药物制造工艺设计理论性不强（5）生物制药工艺多采用“逐级分离”法（6）生物药物的均一性检测与化学上纯度概念不完全相同。第2页，共69页，编辑于2022年，星期六生物药物分离的主要原理：1.根据不同组分分配率的差别进行分离

萃取分配层析吸附层析盐析结晶第3页，共69页，编辑于2022年，星期六2.根据生物大分子的特性①根据分子形状和分子大小不同：差速离心、超离心、膜分离透析、超滤、凝胶过滤②根据分子电离性质（带电性）不同：离子交换法、电泳法、等电聚焦法③根据分子极性大小与溶解度不同：溶液提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法④根据配基特异性不同亲和层析法第4页，共69页，编辑于2022年，星期六二、生物合成技术生物合成是利用生物细胞的代谢反应（更多的是利用微生物转化反应）来合成化学方法难于合成的药物或药物中间体。第5页，共69页，编辑于2022年，星期六微生物转化反应:

是利用微生物的代谢作用来进行某些化学反应，确切地说就是利用微生物代谢过程中某种酶对底物进行催化反应，以生成所需要的活性物质。第6页，共69页，编辑于2022年，星期六

半合成药物是指一个药物其部分结构由天然资源得到，然后用化学合成法制得最终产品或应用微生物转化将化学合成的中间产物，通过某些生物合成步骤来解决药物合成中难于进行的化学反应，从而获得最终有效化合物。第7页，共69页，编辑于2022年，星期六第8页，共69页，编辑于2022年，星期六三、生物技术

生物技术（biotechnology）又称生物工程（bioengineering），是利用生物有机体（动物、植物和微生物）或其组成部分（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技术体系。第9页，共69页，编辑于2022年，星期六

基因工程细胞工程酶工程发酵工程

生物技术第10页，共69页，编辑于2022年，星期六重组DNA技术（基因工程）基本原理：目的基因的获取重组DNA导入受体细胞目的基因与载体的拼接克隆载体的选择和构建重组体的筛选工程菌（或细胞）的大量培养与目的蛋白的生产

第11页，共69页，编辑于2022年，星期六（一）目的基因的获取1.化学合成法要求：已知目的基因的核苷酸序列或其产物的氨基酸序列。2.基因组DNA文库(genomicDNAlibrary)3.cDNA文库(cDNAlibrary)4.聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)

第12页，共69页，编辑于2022年，星期六（二）基因载体的选用定义为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。常用载体质粒DNA噬菌体DNA病毒DNA第13页，共69页，编辑于2022年，星期六载体的选择标准能自主复制；具有两个以上的遗传标记物，便于重组体的筛选和鉴定；有克隆位点（外源DNA插入点），常具有多个单一酶切位点，称为多克隆位点；分子量小，以容纳较大的外源DNA。第14页，共69页，编辑于2022年，星期六质粒

(plasmid)特点

能在宿主细胞内独立自主复制；带有某些遗传信息,会赋予宿主细胞一些遗传性状。第15页，共69页，编辑于2022年，星期六第16页，共69页，编辑于2022年，星期六（三）限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease,RE)是识别DNA的特异序列,并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+BamHⅠ第17页，共69页，编辑于2022年，星期六BamHⅠGTCCAGGCCTAGGATCCG+GGATCCCCTAGGHindⅡGTCGACCAGCTGGACCTG+平端切口粘端切口第18页，共69页，编辑于2022年，星期六（四）重组体的构建即外源基因与载体的连接1.粘性末端连接方式：(1)同一限制酶切位点连接(2)不同限制酶切位点连接配伍末端连接第19页，共69页，编辑于2022年，星期六BamHⅠ切割反应

GGATCCCCTAGGT4

DNA连接酶15ºCGATCCGGCCTAG+目的基因用BamHⅠ切割载体DNA用BamHⅠ切割重组体载体自连目的基因自连同一限制酶切位点连接第20页，共69页，编辑于2022年，星期六2.平端连接适用于：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第21页，共69页，编辑于2022年，星期六目的基因载体限制性内切酶限制性内切酶T4DNA连接酶15ºC重组体载体自连目的基因自连第22页，共69页，编辑于2022年，星期六3.同聚物加尾连接在末端转移酶(terminaltransferase)的作用下，在DNA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。第23页，共69页，编辑于2022年，星期六5´3´3´5´载体DNA5´3´3´5´目的基因限制酶或机械剪切限制酶5´3´3´5´5´3´T(T)nT

T(T)nT3´5´5´

3´3´5´5´3´A(A)nA

A(A)nA3´5´λ-核酸外切酶λ-核酸外切酶末端转移酶+dATP末端转移酶+dTTPT(T)nTA(A)nAA(A)nAT(T)nTT4

DNA连接酶15ºC重组体第24页，共69页，编辑于2022年，星期六受体菌条件

安全宿主菌限制酶和重组酶缺陷处于感受态(competent)

导入方式转化(transformation)转导(transduction)（五）重组DNA导入受体菌第25页，共69页，编辑于2022年，星期六（六）重组体的筛选

1.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

2.限制酶切图谱分析鉴定

3.利用核酸杂交技术进行鉴定第26页，共69页，编辑于2022年，星期六(插入失活法)抗药性标记选择目录第27页，共69页，编辑于2022年，星期六组氨酸缺陷型大肠杆菌无组氨酸的培养基酵母咪唑甘油磷酸脱水酶基因促进组氨酸合成λDNA重组体标志补救第28页，共69页，编辑于2022年，星期六重组DNA技术操作过程可形象归纳为

小结分分离目的基因

切限制酶切目的基因与载体接拼接重组体

转转入受体菌

筛筛选重组体

第29页，共69页，编辑于2022年，星期六DNA重组技术的主要应用：1.运用DNA重组技术大量生产基因工程药物。2.定向改造生物的基因结构，构建高产菌株，用于改造传统制药工业。3.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。第30页，共69页，编辑于2022年，星期六第二节

药物质量控制的生物化学基础第31页，共69页，编辑于2022年，星期六一、药物质量控制的常用生化分析法（一）免疫分析法

1.免疫扩散法

2.免疫电泳法

3.放射免疫测定法（RIA）4.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。第32页，共69页，编辑于2022年，星期六（二）电泳分析法第33页，共69页，编辑于2022年，星期六第34页，共69页，编辑于2022年，星期六（三）酶法分析第35页，共69页，编辑于2022年，星期六1.终止反应法2.连续测定法3.循环放大分析法第36页，共69页，编辑于2022年，星期六二、生物药物质量控制的生化分析方法（一）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聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)SDS

毛细管电泳(CE)

等电聚焦(IEF)

高效液相色谱法(HPLC)第37页，共69页，编辑于2022年，星期六2.多肽与蛋白质分子量的测定使用较多的是超速离心法，凝胶层析法和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法等。超速离心法凝胶层析法第38页，共69页，编辑于2022年，星期六SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法第39页，共69页，编辑于2022年，星期六3.蛋白质的定量测定（1）物理性质：紫外分光光度法，折射率法，比浊法。（2）化学性质：凯氏定氮法，双缩脲比色法，

Folin-酚法，BCA法。（3）染色性质：考马斯亮兰G-250结合法、银染、金染。（4）其他：荧光激发。第40页，共69页，编辑于2022年，星期六4.胶体金比色法胶体金是一种带负电荷的疏水性胶体，加入蛋白质后，红色转变为蓝色，595nm处测定样品的吸收值，计算含量。第41页，共69页，编辑于2022年，星期六5.生物质谱法：多肽和蛋白质的分子量可用MALDI/MS（基质辅助激光解吸离子化质谱法）或ESI/MS（电喷雾离子化质谱法）直接测定，用质谱法测定蛋白质的分子量简便，快速、灵敏、准确。第42页，共69页，编辑于2022年，星期六（二）核酸类药物的主要分析方法1.紫外分光光度法：测定RNA与DNA含量260nm2.地衣酚显色法测定RNA含量

3，5-二羟甲苯3.二苯胺法测定DNA含量第43页，共69页，编辑于2022年，星期六（三）酶类药物的分析酶类药物的主要质量指标是它的催化活力。（四）重组DNA药物中的可能杂质检查

1.外源性DNA2.宿主细胞蛋白质3.二聚体或多聚体的测定4.降解产物的测定第44页，共69页，编辑于2022年，星期六第三节

药理学研究的生物化学基础第45页，共69页，编辑于2022年，星期六神经递质又称突触分泌信号(synapticsignal)特点由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞；作用时间较短。例如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等一、药物作用的生物化学基础（一）神经传导与神经递质第46页，共69页，编辑于2022年，星期六乙酰胆碱受体功能模式图1.受体-离子通道型（二）受体的结构与功能第47页，共69页，编辑于2022年，星期六※G蛋白(guanylatebindingprotein)是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由、、三个亚基组成。有两种构象：非活化型；活化型2．受体-G蛋白-效应蛋白型第48页，共69页，编辑于2022年，星期六RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸环化酶ACATPcAMP第49页，共69页，编辑于2022年，星期六与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰岛素受体

insulingrowthfactorreceptor,IGF-R

表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R)。第50页，共69页，编辑于2022年，星期六4．受体-转录因子型高度可变区位于N端，具有转录活性DNA结合区含有锌指结构激素结合区位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录铰链区第51页，共69页，编辑于2022年，星期六第52页，共69页，编辑于2022年，星期六（三）跨膜信号转导与细胞内信号转导（1）不同种类的受体使用由共同组分构成的转导信号（2）在信号转导通路中不同类型的磷酸化同时起作用第53页，共69页，编辑于2022年，星期六（四）细胞信号转导与药物研究

信号转导分子的激动剂和抑制剂是信号转导药物的研究出发点，尤其是各种蛋白激酶的抑制剂更是被广泛用做母体药物进行抗肿瘤新药。第54页，共69页，编辑于2022年，星期六信号转导干扰药物的药效和副作用

取决于：一、它所干扰的信号转导途径在体内是否广泛存在，如果广泛存在各细胞内，副作用难以控制。二、药物自身的选择性，对信号转导分子的选择性越高，副作用越小。第55页，共69页，编辑于2022年，星期六（五）药物作用的靶酶药物对靶酶的作用：

调节酶量调节酶活力第56页，共69页，编辑于2022年，星期六酶抑制剂应用临床的条件：（1）被抑制的靶酶所催化的生化反应与某种疾病的发生有关，具有治疗作用。（2）酶抑制剂具有特异性。（3）具有某种药动学特征，能到达作用部位、具有合理、可预见的量效关系和作用持续时间。（4）对人体毒性小，疗效指数高。（5）应符合药品标准。第57页，共69页，编辑于2022年，星期六（六）细胞生长调节因子

1.细胞生长刺激因子类

2.细胞生长抑制因子类第58页，共69页，编辑于2022年，星期六（七）细胞凋亡的生物化学

细胞凋亡是某些生理或病理条件下，细胞接受到某种信号所触发的并按一定程序进行的主动、缓慢的死亡过程。

生化特征：（1）DNA片段化（2）谷氨酰胺转移酶、钙蛋白酶激活：如磷脂酰丝氨酸显露（3）一些特殊蛋白质、RNA的产生和合成第59页，共69页，编辑于2022年，星期六二、新药筛选的生物化学方法（一）放射配基受体结合法（RRA）第60页，共69页，编辑于2022年，星期六（二）酶学实验法

肝脏细胞色素P450系统（三）膜功能研究方法

1.钙调蛋白-红细胞膜的制备及钙调蛋白功能测定

2.心肌细胞膜的制备与功能测定第61页，共69页，编辑于2022年，星期六（四）生化代谢功能分析法

1.降血糖药物实验法

2.调血脂药及抗动脉粥样硬化药实验法

3.凝血药和抗凝血药实验法（五）逆向药理学基因→受体→药物第62页，共69页，编辑于2022年，星期六一、酶与药物设计二、受体与药物设计（一）受体介导的靶向药物设计（二）药物与受体结合的构象分析

1．同源分子法

2．归纳法

3．演绎法

4．比较分子力场分析法第四节与药物设计有关的生物化学原理第63页，共69页，编辑于2022年，星期六三、药物代谢转化与前体药物设计

研究药物代谢的主要目的是确定药物在体内转化的途径，并定量地确定每一代谢途径及其中间体的药理活性。第64页，共69页，编辑于2022年，星期六四、生物大分子的结构模拟与药物