第6章酶工程制药一
(完整版)生物技术制药习题答案(夏焕章版)
第一章绪论填空题1. 生物技术制药的特征高技术、高投入、高风险、高收益、长周期。
2. 生物药物广泛应用于医学各领域，按功能用途可分为三类，分别是治疗药物、预防药物、诊断药物。
3.现代生物药物已形成四大类型：一是应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂；二是基因药物；三是来自动物植物和微生物的天然生物药物；四是合成与部分合成的生物药物；4.生物技术的发展按其技术特征来看，可分为三个不同的发展阶段，传统生物技术阶段；近代生物技术阶段；现代生物技术阶段。
5.生物技术所含的主要技术范畴有基因工程；细胞工程；酶工程；发酵工程；蛋白质核酸工程和生化工程；选择题1.生物技术的核心和关键是（A ）A 细胞工程B 蛋白质工程C 酶工程D 基因工程2. 第三代生物技术（ A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围A 基因工程技术B 蛋白质工程技术C 海洋生物技术D细胞工程技术3.下列哪个产品不是用生物技术生产的（D ）A 青霉素B 淀粉酶C 乙醇D 氯化钠4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制药的特征A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期B高技术、高投入、低风险、高收益、长周期C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作A10% B5% C 1% D 7%名词解释1.生物技术制药采用现代生物技术可以人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医学药品，称为生物技术制药。
2.生物技术药物一般说来，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸来药物称为生物技术药物。
3.生物药物生物技术药物是重组产品概念在医药领域的扩大应用，并与天然药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为生物生物药物。
简答题1.生物技术药物的特性是什么？生物技术药物的特征是：（1）分子结构复杂（2）具有种属差异特异性（3）治疗针对性强、疗效高（4）稳定性差（5）免疫原性（6）基因稳定性（7）体内半衰期短（8）受体效应（9）多效应和网络效应（10）检验特殊性2.简述生物技术发展的不同阶段的技术特征和代表产品？（1）传统生物技术的技术特征是酿造技术，所得产品的结构较为简单，属于微生物的初级代谢产物。
酶工程制药课件
2.酶化学修饰的目的：
a.提高生物活性
胰蛋白酶 缬天天天天赖异缬甘
组
46
丝
S S
活性中心 缬天天天天赖 缬 异甘组 丝 S S
18 3
S S
S S
b.增强在不良环境中的稳定性 c.针对异体反应，降低生物识别能力
二、化学修饰的方法
化学修饰方法的几个问题 对酶性质的了解：活性部位、稳定条件、反应最佳条
哈尔滨医科大学 药学院生物制药教研室
第六章 酶工程制药
第五节三、进化酶
四、抗体酶
人工模拟酶指根据酶的作用原理，用各种方法人为 制造的具有酶性质的催化剂，简称人工酶或模拟酶。
酶容易受到多种物理、化学因素的影响而失活，所 以不能用酶广泛取代工业催化剂。研究模拟酶主要 是为了解决酶的以上缺点。
2.酶分子内部修饰
3.结合定点突变的化学修饰
三、修饰酶的特性
1.热稳定性提高 2.抗各类失活因子能力提高 3.抗原性消除 4.体内半衰期延长 5.最适pH改变 6.酶学性质变化 7.对组织分布能力改变
四、酶化学修饰的应用
酶经过化学修饰后会产生的变化： 1.提高生物活性； 2.增强在不良环境中的稳定性； 3.针对特异性反应降低生物识别能力，解除免疫 原性； 4.产生新的催化能力；
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。
二硫键的化学修饰
氨基的化学修饰
第六章酶工程制药
B、微囊型：将酶或细胞包埋在高分子半透膜中。通常为直径几微米到几百微米 的球状体。颗粒比网格型要小得多，比较有利于底物与产物的扩散，但反应条件要 求高，制备成本也高。 （4）选择性热变性法：将细胞在适当温度下处理使细胞膜蛋白变性但不使酶变 性而使酶固定于细胞内的方法。此法专用于细胞固定化。
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(四)、固定化酶的形状与性质
1、固定化酶的形状 （1）颗粒状：包括酶铢、酶块、酶片、酶粉。每种固定化方法均可制 备颗粒状，方法简单，比表面积大，转化效率高，适用各种反应器。如酵母酶 铢。 （2）纤维状：三醋酸纤维素用适当的溶剂溶解后与酶混合，再用喷丝 的方法就可制成酶纤维。比表面积大，转化效率高，但只适用于填充床反应器。 此外，纤维酶可以织成酶布用于填充床反应器。 （3）膜状固定化酶：可通过共价结合的方法将酶偶联在滤膜上。也可 用其他方法制膜酶。酶膜比表面积大，渗透阻力小，可用于酶电极，破碎后也 可用于填充床。目前已有木瓜酶、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、脲酶等酶膜。
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• （二）固定化细胞的制备 • 1、固定化细胞的定义 • 将细胞限制或定位于特空间位置的 方法，是第二代固定化酶。
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2、固定化细胞的特点 （1）无需进行酶的分离纯化； （2）细胞保持酶的原始状态，固定化过程中酶的回收率高； （3）细胞内酶比固定化酶的稳定性高； （4）细胞内酶的辅因子可以自动再生； （5）细胞本身含多酶体系，可催化一系列反应 （6）抗污染能力强。 3、固定化细胞的制备技术 （1）载体结合法制备技术：将细胞悬浮液直接与水不溶性载体相结合。载 体主要为阴离子交换树脂、阴离子交换纤维素、聚氯乙烯。 优点：操作简单，符合细胞的生理条件，不影响细胞的生长及酶 活性。 缺点：吸附容量小结合强度低。 （2）包埋法制备技术：与包埋酶法相同。 （3）交联法制备技术：由于所用交联剂戊二醛等对细胞有毒性，一般很少 用。 （4）无载体法制备技术：靠细胞自身的絮凝作用制备固定化细胞的技术。 23 通过助凝剂或选择性热变性的方法实现细胞的固定化。缺点是机械强度差。
酶工程制药
五、产酶菌株的制备和优化
1、产酶菌株的培养条件
2、菌种的分离筛选 3、菌种的变异诱导技术 4、原生质体诱导实际生产例子
1、产酶菌株的培养条件
（1）产酶促进剂 （2）影响酶产量的各种因素 （3）诱导剂和抑制剂
（1）产酶促进剂
在酶制剂的生产过程中，如果添加少量的某种物 质就能增加酶的产量，则这类物质就称为产酶 促进剂。 产酶促进剂多数是酶的诱导物、或者是表面活性 剂，常用的产酶促进剂有： （A）吐温-80 （B）脂肪酰胺磺酸钠 （C）聚乙烯醇 （D）糖脂 （E）乙二胺四乙酸（EDTA）
4、裂合酶 天冬氨酸-β -脱羧酶 β -酪氨酸酶 延胡索酸酶 谷氨酸脱羧酶 5、异构酶 氨基酸消旋酶 葡萄糖异构酶
（来源于细菌） （来源于细菌） （来源于细菌） （来源于细菌）
（来源于细菌、霉菌、酵母） （来源于细菌、放线菌
四、酶的生产菌种
1、对生产菌种的要求 （1）产酶量高、酶的性质应符合使用要求，最好是产 生胞外酶的微生物菌种 （2）不能含有致病菌，系统发育应该与病原体无关， 也不会产生毒素 （3）菌种稳定，不易产生变异退化，不易感染噬菌体 （4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养
第四章
酶工程制药
第一节 酶工程制药概论 第二节 药用酶的来源和生产
第三节 固定化酶工程
第四节 酶工程研究进展 第五节 酶工程应用实例
第一节 酶工程制药概论
一、酶的定义和分类 二、酶的特性 三、酶的来源 四、酶的生产菌种
五、产酶菌株的制备和优化
酶工程制药是将细胞或活细胞固定化后用于药 品生产的技术。 现代酶工程制药的基本技术主要包括酶和细胞 固定化、酶的非水相催化、酶法的手性药物合 成、酶的化学修饰技术
酶工程技术在生物制药中的应用
酶工程技术在生物制药中的应用酶工程技术在生物制药领域中起着非常重要的作用。
通过利用生物学和化学的知识，对酶进行研究和改造，可以提高酶的稳定性、活性和选择性，从而实现对生物药物的高效生产。
本文将探讨酶工程技术在生物制药中的应用，包括酶的筛选、优化、产物合成以及生产过程监控等方面。
首先，酶工程技术在生物制药中的第一个应用是酶的筛选。
酶的筛选是指从大量的天然资源中寻找具有所需活性和特性的酶。
传统的方法涉及到对大量的样本进行筛选和检测，但这种方法非常耗时、费力且效果不稳定。
而酶工程技术则通过构建酶库，将大量的酶候选体转化到不同的表达宿主中进行高通量的筛选。
通过高通量的筛选技术，可以筛选出拥有所需活性和稳定性的酶。
其次，酶工程技术在生物制药中的另一个应用是酶的优化。
酶的优化是指对酶进行改造，以提高其特定功能。
通过酶的定点突变、DNA重组技术和蛋白质工程等手段，可以改变酶的结构和性质。
例如，可以通过改变酶的底物结合位点、催化活性位点等来优化酶的催化效率和选择性。
此外，酶的改造还可以增加酶的稳定性，使其能够在高温、高压、酸碱等恶劣条件下工作。
通过酶的优化，可以提高生物制药中的产率和纯度。
另外，酶工程技术还在生物制药中发挥着关键的作用，例如酶的产物合成。
酶可以被利用来合成各种高价值的生物活性分子，如药物、抗生素、酶制剂等。
酶可以选择性地催化特定化学反应，从而在合成过程中减少无用副产物的生成，提高产物纯度和产率。
此外，酶还可以在困难的反应条件下催化反应，如不对称合成、催化剂的选择性还原等。
因此，酶工程技术在药物合成中具有广阔的应用前景。
最后，酶工程技术还可用于生产过程监控。
生物制药过程的监控是确保产品质量和一致性的重要手段。
酶工程技术可以通过构建报告基因来实现对酶的表达量、活性和稳定性进行监测。
通过监测这些参数，可以实时了解酶的工作状态和产物的合成过程，从而及时调整工艺参数，确保产品质量的稳定和一致性。
此外，酶工程技术还可以应用于注射剂的制备过程监控，如温度、pH值、搅拌速度等参数的监测和调节。
酶工程制药
• 1897年，德国的Bü chner兄弟成功地用不含细胞的酵 母汁实现了发酵，证明了发酵与细胞无关。 • 1908年，德国的Robm制得胰酶用于皮革的软化。法 国的Boidin制得细菌淀粉酶用于纺织品的退浆。 • 1911年，美国的Wallerstein制得木瓜蛋白酶用于除 去啤酒中的蛋白质浑浊。 • 1913年，Michaelis提出了酶的动力学说。 • 1916年，美国的Nelson和Griffin发现酶与载体结合 后，在水中呈卜溶状态时仍具有催化活性的现象。 • 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出脲酶结晶，并 证明酶具有蛋白质性质。 • 1930年，Northrop分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白 酶及凝乳蛋白酶，并进行了动力学探讨，确立了酶 的蛋白质本质。 • 1953年，德国的Grubhofer和Schleith将聚氨基苯乙 烯树脂重氮化，然后与各种酶结合而制成固定化酶。 他们首先提出了固定化技术。
EC---国际酶学委员会 反应类型
第二节 酶的来源和生产菌
一、酶的来源 多数酶的生产目前只宜直接从生物体中提取分离。
一、酶的来源 多数酶的生产目前只宜直接从生物体中提取分离。 早期酶的生产多以动植物为主要原料，如激肽释放 酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶。近10年来，研究发 展了动植物组织培养技术，但周期长、成本高。工 业生产一般都以微生物为主要来源。目前使用的千 余种商品酶，大多数是微生物生产的。其特点是： A、微生物种类繁多，凡是动植物产周期短、培养简便，并可通 过控制培养条件来提高酶的产量。 C、微生物具有较强的适应性，通过各种遗传变异的 手段，能培育出新的高产菌珠。
什么是固定化酶？
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶） ①可多次使用。②反应后,酶底物产物易分开,产物 中无残留酶,易纯化,产品质量高。③反应条件易控 制。④酶的利用效率高。⑤比水溶性酶更适合于多 酶反应。
生物技术制药试题及重点(最新整理)
第一章绪论填空题1. 生物技术制药的特征高技术、高投入、高风险、高收益、长周期。
2. 生物药物广泛应用于医学各领域，按功能用途可分为三类，分别是治疗药物、预防药物、诊断药物。
3.现代生物药物已形成四大类型：一是应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂；二是基因药物；三是来自动物植物和微生物的天然生物药物；四是合成与部分合成的生物药物；4.生物技术的发展按其技术特征来看，可分为三个不同的发展阶段，传统生物技术阶段；近代生物技术阶段；现代生物技术阶段。
5.生物技术所含的主要技术范畴有基因工程；细胞工程；酶工程；发酵工程；蛋白质核酸工程和生化工程；选择题1.生物技术的核心和关键是（A ）A 细胞工程B 蛋白质工程C 酶工程D基因工程2. 第三代生物技术（ A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围A 基因工程技术B 蛋白质工程技术C 海洋生物技术D细胞工程技术3.下列哪个产品不是用生物技术生产的（D ）A 青霉素B 淀粉酶C 乙醇D 氯化钠4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制药的特征A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期B高技术、高投入、低风险、高收益、长周期C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作A10% B5% C 1% D7%名词解释1.生物技术制药采用现代生物技术可以人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医学药品，称为生物技术制药。
2.生物技术药物一般说来，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸来药物称为生物技术药物。
3.生物药物生物技术药物是重组产品概念在医药领域的扩大应用，并与天然药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为生物生物药物。
简答题1.生物技术药物的特性是什么？生物技术药物的特征是：（1）分子结构复杂（2）具有种属差异特异性（3）治疗针对性强、疗效高（4）稳定性差（5）免疫原性（6）基因稳定性（7）体内半衰期短（8）受体效应（9）多效应和网络效应（10）检验特殊性2.简述生物技术发展的不同阶段的技术特征和代表产品？（1）传统生物技术的技术特征是酿造技术，所得产品的结构较为简单，属于微生物的初级代谢产物。
酶工程罗贵民第三版电子版
酶工程罗贵民第三版电子版简介《酶工程罗贵民第三版电子版》是一本关于酶工程的教材，由罗贵民教授撰写。
本书是罗贵民教授多年从事酶工程研究和教学的经验总结，结合了许多最新的研究成果和实践经验。
该书旨在介绍酶工程的基本概念、原理和应用，帮助读者深入了解酶工程领域的知识和技术。
内容本书分为八个章节，主要内容包括：第一章：酶工程导论本章介绍了酶工程的定义、发展历程、研究方法和应用领域。
读者可以了解到酶工程的背景和意义，以及研究酶工程所应用的一些实验和计算方法。
第二章：酶与底物的结合本章重点介绍了酶与底物的结合机制和影响因素。
读者可以了解到酶和底物之间的相互作用，以及如何通过改变底物结构或酶的活性位点来调控酶催化反应。
第三章：酶的分离与纯化本章介绍了酶的分离和纯化方法。
读者可以学习到如何通过离心、层析、电泳等技术手段将酶从复杂的混合物中分离出来，并得到纯度较高的酶。
第四章：酶的性质与功能本章讨论了酶的性质和功能，包括酶的催化机理、酶的稳定性、酶的底物特异性等方面。
读者可以了解到酶在生物催化中的关键作用，以及如何利用酶的特性来实现特定的催化反应。
第五章：酶反应工程本章重点介绍了酶反应工程的基本原理和技术。
读者可以了解到酶反应的动力学模型、反应条件的优化以及酶的固定化技术等方面的知识。
第六章：酶分子工程本章讨论了酶分子工程的基本原理和方法。
读者可以学习到如何通过改变酶的基因序列、构建突变体酶来改变酶的催化性质和稳定性。
第七章：酶的应用本章介绍了酶在各个应用领域的具体应用，包括食品工业、制药工业、生物燃料工业等。
读者可以了解到酶在这些领域中的作用和应用情况。
第八章：酶工程的前景与挑战本章讨论了酶工程领域的前景和挑战。
读者可以了解到酶工程在未来的发展趋势和可能面临的困难，以及如何克服这些困难。
总结《酶工程罗贵民第三版电子版》是一本全面介绍酶工程的教材，涵盖了酶工程的基本概念、原理和应用。
通过学习这本教材，读者可以全面了解酶工程的知识和技术，并掌握酶工程研究和应用的方法和技巧。
酶工程制药—固定化酶技术
固定化技术 海藻酸钙包埋法装置 将水溶性的海藻酸钠配成水溶液， 并把酶或细胞分散在其中，然后 将其滴入凝固浴中（常用CaCl2 溶液），使海藻酸钠中的Na+， 部分被Ca2+所取代而形成由多 价离子交联的离子网络凝胶。
（3）角叉菜胶包埋法 角叉菜，属褐藻门，杉藻科，角叉菜属， 自然分布于大西洋沿岸和我国东南沿海 以及青岛、大连等海域，是中国的一种 重要经济海藻。角叉菜不仅是卡拉胶生 产的重要原藻，而且近年来越来越多地 应用于医药领域，引起人们的广泛关注。
交联法 借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作 用，制成网状结构的固定化酶的方法。 常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、顺 丁烯二酸酐、双偶氮苯等。其中应用最广 泛的是戊二醛。 戊二醛有两个醛基，这两个醛基都可与酶 或蛋白质的游离氨基反应，形成席夫 （Schiff）碱，而使酶或菌体蛋白交联， 制成固定化酶或固定化菌体。
固定化技术 （1）琼脂凝胶包埋法 将一定量的琼脂加入到一定体积的水中，加热使之溶解，然后冷却至48~55°C，加入 一定量的酶液，迅速搅拌均匀后，趁热分散在预冷的甲苯或四氯乙烯溶液中，形成球 状固定化细胞胶粒，分离后洗净备用。 缺点：机械强度较差，底物、产物扩散困难，故使用受限制
（2）海藻酸钙凝胶包埋法 称取一定量的海藻酸钠，溶于水，配制成一定浓度的海藻酸钠溶液，经杀菌冷却后，与一定 体积的酶液或细胞混合均匀，然后用注射器或滴管将冷凝悬液滴到一定浓度的氯化钙溶液中。 优点：操作简便、条件温和，对细胞无毒害，通过改变海藻酸钠的浓度可以改变凝胶的孔径。 使用时注意控制培养基中磷酸盐的浓度，维持一定的钙离子浓度。
课堂总结
固定化酶的特点
固定化技术与固定化酶概述
引入
固定化生物技术 通过化学或物理的手段将酶或游 离细胞定位于限定的空间区域内， 使其保持活性并可反复利用。
生物技术制药复习题
生物技术制药复习题第一章绪论第一节生物技术的发展史1、生物技术：以生命科学为基础，利用生物体的特性和功能，设计构建具有与其性状的新物种或新品系，并与工程结合，利用这样的新物种进行加工生产，为社会提供商品服务的一个综合性技术体系。
它的范畴：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程。
基因工程是生物技术的核心。
P12、蛋白质工程----第二代基因工程；海洋生物技术-----第三代生物技术P13、生物技术发展史：传统、近代（抗生素、发酵罐）、现代（DNA重组）P31974年，Boyer和Cohen建立了DNA重组技术1975年，Koher 和Milstein 建立了单克隆抗体技术1982年，第一个基因工程药物重组人胰岛素被批准上市1989年，我国第一个基因工程药物干扰素批准上市2003年，中国的重组腺病毒-p53注射液成为石阶上第一个正式批准的基因治疗药物。
第二节生物技术药物1、生物技术制药：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。
P42、生物技术药物：采用DNA重组技术活其他生物技术研制的蛋白质或核酸类药物。
它与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品共同归为生物药物。
3、现代生物药物分为4类：重组DNA技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂；基因药物；天然药物；合成与部分合成药物。
4、生物药物按用途分为：治疗药物；预防药物；诊断药物。
5、生物技术药物的特征：（1）分子结构复杂；（2）具有种属特异性；（3）治疗针对性强、疗效高；（4）稳定性差（5）基因稳定性；（6）免疫原性；（7）体内半衰期短；（8）受体效应；（9）多效性和网络性效应；（10）检验的特殊性。
第三节生物技术制药1、生物技术制药的特征：高技术、高投入、长周期、高风险、高收益。
P52、生物技术在制药中的应用有哪些？P7（1）基因工程制药：① 开发基因工程药物，如干扰素（IFN）、红细胞生成素（EPO）等②基因工程疫苗，如乙肝基因工程疫苗③基因工程抗体，它可以作为导向药物的载体④基因诊断与基因治疗⑤应用基因工程技术建立新药的筛选模型⑥应用极影工程激活素改良菌种，产生新的微生物药物⑦改进药物生产工艺⑧利用转基因动、植物生产蛋白质类药物。
第六章 酶工程制药
常用的是戊二醛
O O
H — C — CH2 — CH2 — CH2 — C — H
使用戊二醛的酶固定化的交联方式：
酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；
(a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶； （b）酶分子被结合到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
四、简答、论述 1.为什么工业生产酶以微生物作为主要原 料？ 2.优良的产酶菌应具备哪几点要求？ 3.固定化酶的常用方法有哪些？ 4.解释固定化酶活力大都下降的原因。 5.举例说明如何选择固定化酶的方法。
第三节固定化酶和固定化细胞的反应器
酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必需在一定的 反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催 化反应的速度。 用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
（6）酶的作用专一性 与自然酶基本相同。但大分子底物难于接近
酶分子，导致酶的专一性发生改变。
3、固定化细胞的性质
与固定化酶相比，固定化细胞的情况比较复杂。 （1）有活性升高的现象。 （2）稳定性的增加 。 （3）最适温度和最适pH常保持不变。
五、固定化酶（细胞）的评价指标
(1)酶(细胞)的活力 固定化酶通常呈颗粒状，一般用于测
三、酶的生产菌种
※1.对菌种的要求
一个优良的菌种应具备以下几点要求：
（1）繁殖快、产酶量高、酶的性质应符合使用要求， 最好是产胞外酶的菌； （2）不是病原菌，也不产生有毒物质；
（3）产酶性能稳定，不易变异退化，不易感染噬菌 体； （4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养。
《生物技术制药》理论课教案
《生物技术制药》理论课教案第一章：生物技术制药简介1.1 生物技术制药的定义与发展历程1.2 生物技术制药的分类及特点1.3 生物技术制药的重要性及发展趋势1.4 案例分析：我国生物技术制药的现状与展望第二章：基因工程制药技术2.1 基因工程的基本原理2.2 基因克隆与表达2.3 重组蛋白药物的制备与纯化2.4 基因工程在制药领域的应用实例第三章：细胞工程制药技术3.1 细胞工程的基本原理3.2 细胞培养技术3.3 细胞融合与杂交瘤技术3.4 细胞工程在制药领域的应用实例第四章：蛋白质工程制药技术4.1 蛋白质工程的基本原理4.2 蛋白质结构与功能的关系4.3 蛋白质工程在药物设计中的应用4.4 蛋白质工程制药技术的应用实例第五章：抗体工程制药技术5.1 抗体概述5.2 抗体的结构与分类5.3 抗体工程的基本原理5.4 抗体工程制药技术的应用实例第六章：发酵工程制药技术6.1 发酵工程的基本原理6.2 微生物培养与发酵过程优化6.3 发酵工程在制药中的应用实例6.4 现代发酵工程技术的发展趋势第七章：酶工程制药技术7.1 酶工程的基本原理7.2 酶的分离、纯化与改性7.3 酶工程在制药中的应用实例7.4 酶工程制药技术的发展趋势第八章：生物信息学在制药中的应用8.1 生物信息学的基本概念8.2 生物信息学在药物发现与设计中的应用8.3 生物信息学技术的最新进展及未来发展方向8.4 案例分析：生物信息学在生物技术制药中的应用实例第九章：生物技术制药的质量控制与安全性评价9.1 生物技术制药的质量控制要点9.2 生物制品的安全性评价9.3 生物技术制药的监管政策与法规9.4 案例分析：生物技术制药质量控制与安全性评价的实际操作第十章：生物技术制药产业现状与发展前景10.1 生物技术制药产业的现状10.2 生物技术制药产业链的发展10.3 我国生物技术制药产业的挑战与机遇10.4 未来生物技术制药的发展趋势与展望第十一章：生物药物的临床应用与治疗策略11.1 生物药物的分类及临床应用领域11.2 生物药物的治疗策略与给药方式11.3 生物药物的临床疗效评估与监测11.4 案例分析：生物药物在特定疾病治疗中的应用第十二章：生物技术制药的知识产权与商业化12.1 生物技术制药的知识产权保护12.2 生物技术制药的商业化过程12.3 生物技术制药企业的商业模式与战略12.4 案例分析：生物技术制药知识产权与商业化的成功案例第十三章：生物药物的研发与注册13.1 生物药物研发的流程与关键环节13.2 生物药物的临床试验设计与实施13.3 生物药物注册审批的过程与要求13.4 案例分析：生物药物研发与注册的实际操作第十四章：生物药物的储存与运输14.1 生物药物的稳定性要求14.2 生物药物的储存条件与技术14.3 生物药物的运输管理与风险控制14.4 案例分析：生物药物储存与运输的最佳实践第十五章：未来生物技术制药的挑战与机遇15.1 生物技术制药的技术挑战与创新方向15.2 生物技术制药的伦理、法律与社会问题15.3 生物技术制药在全球竞争中的地位与作用15.4 案例分析：未来生物技术制药的发展趋势与展望重点和难点解析本文档为《生物技术制药》理论课的教案，共包含十五个章节，涵盖了生物技术制药的概述、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、抗体工程、发酵工程、酶工程、生物信息学、质量控制、安全性评价、产业现状和发展前景等方面的内容。
酶工程制药
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3．作用条件温和（酶易失活）
酶是蛋白质，对环境条件极为敏感，凡能使蛋白 质变性的物理或化学的因素都能使酶丧失活性； 酶也常因温度、PH等的轻微改变或抑制剂的存在 使其活性发生变化。酶作用一般要求比较温和的 条件，如常温、常压、接近中性的PH值等。
4．酶活力的可调节性：
酶促反应受多种因素的调控，以适应机体不断变 化的内外环境和生命活动的需要。
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青霉素
1932年由Fleming首次发现 占据全世界19% 的抗生素市场 作用机理是抑制细菌细胞壁的形成 具有广谱抗菌作用 低毒 杀菌作用强 是一种酸性物质，性质不稳定 大量长期普遍使用使致病菌对青霉素具有耐药性
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6-APA
6-APA由青霉素酰化酶水解除去侧链后而成， 是生产半合抗青霉素类抗生素氨苄钠和阿莫 西林的重要中间体。
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4、多酶复合体（multienzyme complex）： 多酶复合体又命多酶体系，是由几种功能相关的
酶嵌合形成的复合体。它有利于一系列反应的连 续进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对 酶的调控。相对分子量都很高，一般都在几百万 以上。
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酶工程的概念
酶工程（Enzyme Engineering） 是酶学和工程学相互渗透发展而成的一门新的技术 科学，它是从应用的目的出发研究酶、应用酶的特 异性催化功能并通过工程化将相应原料转化成有用 物质的技术。
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许多化合物的结构都是对映性的，好像人的左右 手一样，这被称作手性。
药物中也存在这种特性，在有些药物成份里只有 一部分有治疗作用，而另一部分没有药效甚至有 毒副作用。这些药是消旋体，它的左旋与右旋共 生在同一分子结构中。人们认识到将消旋体药物 拆分的重要性。
酶工程制药实用技术
酶工程制药实用技术随着生物技术的迅速发展，酶工程制药技术已经成为制药行业的重要支柱。
酶是一种生物催化剂，可以加速各种生物化学反应，因此酶工程制药技术利用酶的特性，在制药工业中发挥重要作用。
本文将详细介绍酶工程制药技术的原理、实用技术及其在实践中的应用效果和未来发展前景。
一、酶工程制药技术简介酶工程制药技术是指利用酶或微生物细胞作为生物催化剂，在体外合成或改造药物分子的一种技术。
该技术运用酶的特性和催化效率，在制药工业中生产、修饰和优化药物，为药物研发和生产提供了新的途径。
二、酶工程制药技术原理酶工程制药技术的基本流程包括：1、酶的筛选和鉴定：从自然界中筛选出具有特定催化功能的酶，鉴定其性质和作用机理。
2、酶的克隆和表达：将筛选出的酶基因克隆到表达载体中，实现大量生产。
3、药物合成：利用酶的催化作用，在体外合成药物分子。
4、药物修饰和优化：通过酶的修饰作用，改善药物分子的药效和稳定性等性质。
5、产品分离和纯化：将合成的药物分子分离、纯化，以备临床应用。
三、酶工程制药实用技术1、固定化酶技术：将游离酶固定在特定介质上，以提高酶的稳定性和可回收性，降低生产成本。
2、酶的修饰和改造：通过基因工程技术对酶进行修饰和改造，提高酶的催化效率和药物分子的产量。
3、全细胞生物转化：利用完整微生物细胞进行催化反应，实现多步生物化学反应的连续进行。
四、酶工程制药技术应用案例分析以β-干扰素的生产为例，传统生产方法主要采用化学合成法，但该方法步骤繁琐、产率较低。
采用酶工程制药技术，可以在短时间内实现大量生产，且产物纯度高、安全性好。
具体应用如下：1、酶的筛选：从微生物中筛选出具有β-干扰素类似物生产能力的酶。
2、酶的克隆和表达：将筛选出的酶基因克隆到表达载体中，在大规模发酵罐中进行表达。
3、β-干扰素的合成和修饰：利用固定化酶技术和全细胞生物转化技术，实现β-干扰素的高效合成与修饰。
4、产品分离和纯化：通过高效液相色谱等分离纯化技术，将合成的β-干扰素进行分离、纯化，得到高纯度的产品。
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二、 酶的来源
➢ 普遍存在于生物体中，可直接从生物体中分离。
➢ 化学合成方法目前还不成熟。
➢ 早期是以动植物为原料进行提取，由于动植物生 长周期长、来源有限、受地理、气候和季节等因 素的影响，不适于大规模生产。
➢ 利用微生物来生产酶制品是一个更好的选择，优 点是：1、微生物种类繁多，动植物体内的酶在微 生物中几乎都可以找到；2、繁殖快、生产周期短、 培养简便、并可以通过控制培养条件来提高产量； 3、微生物具有较强的适应性，通过各种遗传变异 手段能培育出新的高产菌株。
20世纪 20年代初出现，当时主要是自然酶制剂在工 业上的大规模应用，1953年提出固定化酶技术， 1969年利用该技术成功拆分了混旋氨基酸。1971年 第一届国际酶工程会议提出的酶工程主要内容是： 酶的生产、分离、纯化、固定化、固定化的反应器、 酶与固定化酶的应用。
酶工程的优点是工艺简单、效率高、生产成 本低、环境污染小、产品收率高、纯度好、 还可制造出化学方法无法生产的产品。
2、在疾病治疗方面的应用
➢ 由于酶具有专一性和高效率的特点，具有种类多、用量 少和纯度高等特点。
➢ 主要医药用酶：①蛋白酶；②溶菌酶；③超氧化物歧化 酶；④L-天冬酰胺酶；⑤尿激酶；⑥其他相关酶制剂等
第6章酶工程制药一
1、蛋白酶 ✓ 临床上使用最早、用途最广的药用酶之一。 ✓ 消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振，使用时
常常与淀粉酶、脂肪酶等一起制成复合酶制剂， 以增加疗效，片剂，可口服。 ✓ 消炎剂，对各种炎症有很好的疗效，它能分解一 些蛋白质和多肽，使炎症部位的坏死组织溶解， 增加组织的通透性，抑制浮肿，促进病灶附近组 织积液的排出并抑制肉芽的形成，可口服、外敷 和肌肉注射。 ✓ 蛋白酶经组织注射可治疗高血压，由于蛋白酶催 化运动迟缓素原及胰血管舒张素原的部分肽段水 解生成运动迟缓素和胰血管舒张素，从而使血压 下降。
10. 植物细胞：大蒜-超氧化物歧化酶、木瓜-木瓜蛋 白酶、菠萝-菠萝蛋白酶。
第6章酶工程制药一
※提高药用酶产量的措施
1、添加诱导物 对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添加适
当的诱导物，可使产酶量显著提高。乳糖诱导β半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶。 诱导物可分为三种：酶的作用底物、酶的反应产 物、酶的底物类似物。 2、控制阻遏物浓度 有些酶的合成受到阻遏物的阻遏作用，应设法解 除阻遏作Fra bibliotek来提高酶的产量。
酶由国际酶学委员会分为六大类：氧化还原酶类、 转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成 酶类。
第6章酶工程制药一
一、酶工程简介
酶工程（enzyme engineering）是酶学和工程学相 互渗透、发展而形成的一门新的技术科学。从应用 的目的出发研究酶、应用酶的特异催化功能，并通 过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。
第6章酶工程制药一
3、添加表面活性剂 可分为离子型和非离子型，离子型对细胞有毒害作用，只
能使用非离子型，可聚集在细胞膜上，增加细胞通透性， 有利于酶的分泌，可增加酶的产量。 4、添加刺激剂 在植物细胞培养生产次级代谢产物的过程中，添加某些刺 激剂可显著提高次级代谢的物的产量。真菌的细胞壁碎片 或其有效成分、微生物胞外酶以及一些小分子物质。 5、添加产酶促进剂 植酸钙镁可使霉菌蛋白酶和橘青霉磷酸二酯酶的产量提高 1-20倍。
第6章酶工程制药一
现代酶工程的研究内容：
1、酶的分离、提纯、大批量生产及新酶和酶的应 用开发； 2、酶和细胞的固定化及酶反应器的研究； 3、酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶 （突变酶）的研究； 4、酶的分子改造与化学修饰、以及酶的结构与功 能之间关系的研究； 5、有机相中酶反应的研究； 6、酶的抑制剂、开发及其应用研究； 7、抗体酶、核酸酶的研究； 8、模拟酶、合成酶、酶分子的人工设计、合成的 研究。
3. 青霉菌：产黄青霉用于生产葡萄糖氧化酶、青霉素酰化酶； 橘青霉用于生产脂肪酶、葡萄糖氧化酶、凝乳蛋白酶。
4. 黑曲霉：有胞外酶和胞内酶，糖化酶、α-淀粉酶、酸性蛋白 酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、纤维素酶。
5. 米曲霉：糖化酶和蛋白酶，在传统的酒曲和酱油曲中得到广 泛应用。
第6章酶工程制药一
6. 木霉：纤维素酶，含有较强的17α-羟化酶，常 用于甾体转化。
第六章 酶工程制药
第6章酶工程制药一
第一节 概述 酶的特性
酶是生物催化剂，大多数酶的本质是蛋白质，有些 酶是核酸。
酶作为生物催化剂，除具有一般催化剂的特性：加 快反应速度、降低反应活化能、不改变反应平衡点、 反应前后无数量和性质变化等外，还具有独自的特 点：催化效率高、专一性强、反应条件温和、催化 活性易受调节和控制。
7. 根霉：糖化酶、α-淀粉酶、转化酶、酸性蛋白 酶、脂肪酶、纤维素酶，含有较强的11α-羟化 酶，常用于甾体转化。
8. 链霉菌：葡萄糖异构酶、青霉素酰化酶、纤维 素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶，含有丰富的 11α-羟化酶，可用于甾体转化。
9. 啤酒酵母：酿造啤酒、酒精、饮料酒和面包制 造。可生产转化酶、丙酮酸脱羧酶等的生产。
第6章酶工程制药一
三、酶的生产菌
1、对菌种的要求 ➢ ①繁殖快，产酶量高，酶的性能符合使用要求，最
好是胞外酶；②不是致病菌、在系统发育上与病源 体无关，不产生毒素；③稳定，不易变异退化，不 易感染噬菌体；④能利用廉价原料，发酵周期短， 易于培养。 2、生产菌来源 ➢ 从菌种保藏机构和有关研究部门获得，从自然界中 分离筛选。土壤、深海、温泉、火山、森林都是菌 种采集地，筛选包括菌样采集、菌种分离、初筛、 纯化、复筛、生产性能鉴定。 ➢ 生产菌的改良，基因突变、基因转移、基因克隆。
第6章酶工程制药一
3、常用产酶微生物
1. 大肠杆菌：一般属于胞内酶，需要经过细胞破碎才能得到。 谷氨酸脱羧酶，用于测定谷氨酸含量或γ-氨基丁酸；天冬氨 酸酶，催化延胡索酸加氨生成L-天冬氨酸；苄青霉素酰化酶， 生成新的半合成青霉素或头孢霉素；β-半乳糖苷酶，用于分 解乳糖。
2. 枯草杆菌：α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、碱性磷酸脂 酶。
第6章酶工程制药一
四、酶在医药领域的应用
1、在疾病诊断方面的应用
➢ 酶学诊断：由于酶催化的高效性和特异性，具有可靠、 简便又快捷的特点。
➢ 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，如利用谷丙转氨酶活力升高来诊断肝炎；二 是用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病，如利用葡萄 糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病等。