药物研究的生物化学基础
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由于生物药品对环境变化十分敏感，结构与 功能关系多变复杂，因此对其均一性的评估 常常是有条件的，或者只能通过不同角度测 定，最后才能给出相对“均一性”结论。只 凭一种方法得到的纯度结论往往是片面的， 甚至是错误的。
二、生物药物分离制备方法的 主要原理
（一） 小分子生物药物的制备方法
根据不同组分分配率的差别进行分离如：溶 剂萃取，分配层析，吸附层析，盐析，结晶 等
• 高盐浓度时，破坏蛋白质水化层并且中和 • 电荷，促使蛋白质颗粒相互聚集而沉淀。
③ 分配层析
混合物的各组分在固定相和流动相中的分配 情况不同，具有不同分配系数的各种成分以 不同的速度移动而得以分离。
④ 有机溶剂分级分离
4. 根据配基特异性不同的分离方法
亲和层析法(afinity chromatography )：生物 高分子物质能与相应专一配基分子可逆结合， 配基通过共价键牢固地结合于固相载体上制 得亲和吸附系统。样品中的目的物在一定条 件下，能以次级键与已固定化的配基结合， 而杂质则不被吸附，分去杂质后，更换条件， 使高分子物质重新解离而被纯化。
2. 有些目的物在生物材料中含量极微
只达万分之一、十万分之一、甚至百万分之 一，因此分离纯化步骤多，难于获得高收率。
3. 生物活性成分易变性、破坏
生物活性成分离开生物体后，易变性破坏， 分离过程必须十分小心，以保护有效物质的 生物活性。
4. 生物药物制造受理化因素和生物学因素影 响
制造工艺几乎都在溶液中进行
原理：在外电场作用下，带电颗粒在具 有pH梯度的介质中泳动，并停留于等 于其等电点的pH梯度处，形成一个很 窄的区带。
分辨率：
• 0.02的pI差异即可分开。
pH梯度的形成：两性电解质
2D Electrophoresis
3. 根据分子极性大小与溶解度不同的分离方 法
① 等电点沉淀
• 使蛋白质所带正负电荷相等，静电荷为零 • 时的溶液的pH值，称为蛋白质的等电点。 • 等电点时溶解度最低 ② 盐析
1. 离子交换层析法（Ion exchange chromatography)
原理：利用离子交换剂上的可解离基团（活 性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分 离目的的一种层析分离技术。
介质：离子交换树脂
• 阳离子交换树脂 • 阴离子交换树脂
阴离子交换
阳离子交换
离子交换介质简介：
1. 普通的离子交换树脂：
1. 透析
原理：利用生物大分子不能通过半透膜 的性质，将其与小分子物质分开。
常用的半透膜：
• 玻璃纸、火棉 • 纸或其他改型的纤 • 维素材料
2. 超滤
原理：利用压力或离心力，强行使水和其他 小分子溶质通过半透膜，而大分子物质被截 留在膜上
3. 凝胶过滤
介质：凝胶颗粒（内部是多孔的网状结构） 原理：不同大小的分子所经的路径不同
4. 密度梯度离心
原理：颗粒的沉降取决于它的大小和密度， 在具有密度梯度的介质中离心时，质量和密 度大的颗粒比质量和密度小的颗粒沉降得快， 且沉降到与自身密度相等的介质密度梯度时， 即停止不前。
常用的密度梯度：
• 蔗糖梯度 • CsCl梯度
蔗糖梯度离心
CsCl梯度离心
2. 根据分子电离性质不同的分离方法 ① 离子交换层析法 ② 电泳 ③ 等电聚焦
• CM-Sephadex
2. 电泳
电泳原理：在外电场的作用下，带电颗 粒向着与其所带电荷相反的电极方向移 动的现象。
常用电泳方法：
• 聚丙烯酰胺凝胶电泳（Polyacrylamide gel
electrophoresis）
• 琼脂糖凝胶电泳
电泳槽
电泳仪
聚丙烯酰胺凝胶电泳
3. 等电聚焦电泳(IEF, Isoelectric focusing electrophoresis)
（二）生物大分子药物的制备方法
根据生物大分子的特性采用多种分离手段交 互进行
生物大分子类药物分离纯化的主要原理 1. 根据分子形状和大小不同的分离方法
差速离心、透析、超滤和凝胶过滤等
2. 根据分子电离性质（带电性）不同的分离 方法
离子交换法、电泳法和等电聚焦法
3. 根据分子极性大小与溶解度不同的分离方 法
生物药物主要包括生化药物、微生物药物、 生物技术药物和生物制品，这些药物是以 生物学和化学相结合的手段，以生物材料 为原料制取的。
制造技术具有如下特点：
1. 目的物存在于组成非常复杂的生物材料中
一种生物材料含有成千上万种成分，各种化 合物的形状、大小、分子形式和理化性质各 不相同，其中不少还是未知物，而且有效物 质在制备过程尚处于代谢动态中，故常常无 固定工艺可循。
• 适用于小分子离子化合物的分离
2. 大孔型离子交换树脂：
• 适用于较大分子物质的分离、精制
3. 离子交换纤维素：
• 适用于大分子物质的分离 • DEAE-C 二乙氨基乙基纤维素 • CM-C 羧甲基纤维素
4. 离子交换凝胶：
• 适用于大分子物质的分离， • 离子交换与分子筛作用结合起来
– DEAE-Sephadex
溶剂提取法、分配层析法、盐析法、等电点 沉淀法和有机溶剂分级沉淀法
4. 根据配基特异性不同的分离方法
亲和层析法
精制一个具体药物，常需要根据它的多种 理化性质和生物学特性，采用多种分离方 法进行有机结合，方能达到预期目的。
分离纯化生物大分子的原理
1. 根据分子形状和大小不同的分离方法
① 透析 ② 超滤 ③ 凝胶过滤 ④ 密度梯度离心
第一节 生物药物制造的生物化学基础 第二节 药物质量控制的生物化学基础 第三节 药理学研究的生物化学基础 第四节 与药物设计有关的生物化学原理
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 二．生物药物分离制备方法的主要原理 三．生物合成技术原理 四．生物技术原理
一、生物药物制备方法的特点
温度、pH、离子强度 对溶液中各种组分的综合影响常常难于固定 以致许多工艺设计理论性不强
5. 生物药物常采用“多阶式”法
即“逐级分离”法。
纯化一种有效物质常常要联用几个，甚至十 几个步骤并变换不同类型的分离方法交互进 行才能达到目的。
为了保护目的物的活性及结构完整
6. 生物药物的均一性检Fra Baidu bibliotek与化学上的纯度概 念不完全相同
二、生物药物分离制备方法的 主要原理
（一） 小分子生物药物的制备方法
根据不同组分分配率的差别进行分离如：溶 剂萃取，分配层析，吸附层析，盐析，结晶 等
• 高盐浓度时，破坏蛋白质水化层并且中和 • 电荷，促使蛋白质颗粒相互聚集而沉淀。
③ 分配层析
混合物的各组分在固定相和流动相中的分配 情况不同，具有不同分配系数的各种成分以 不同的速度移动而得以分离。
④ 有机溶剂分级分离
4. 根据配基特异性不同的分离方法
亲和层析法(afinity chromatography )：生物 高分子物质能与相应专一配基分子可逆结合， 配基通过共价键牢固地结合于固相载体上制 得亲和吸附系统。样品中的目的物在一定条 件下，能以次级键与已固定化的配基结合， 而杂质则不被吸附，分去杂质后，更换条件， 使高分子物质重新解离而被纯化。
2. 有些目的物在生物材料中含量极微
只达万分之一、十万分之一、甚至百万分之 一，因此分离纯化步骤多，难于获得高收率。
3. 生物活性成分易变性、破坏
生物活性成分离开生物体后，易变性破坏， 分离过程必须十分小心，以保护有效物质的 生物活性。
4. 生物药物制造受理化因素和生物学因素影 响
制造工艺几乎都在溶液中进行
原理：在外电场作用下，带电颗粒在具 有pH梯度的介质中泳动，并停留于等 于其等电点的pH梯度处，形成一个很 窄的区带。
分辨率：
• 0.02的pI差异即可分开。
pH梯度的形成：两性电解质
2D Electrophoresis
3. 根据分子极性大小与溶解度不同的分离方 法
① 等电点沉淀
• 使蛋白质所带正负电荷相等，静电荷为零 • 时的溶液的pH值，称为蛋白质的等电点。 • 等电点时溶解度最低 ② 盐析
1. 离子交换层析法（Ion exchange chromatography)
原理：利用离子交换剂上的可解离基团（活 性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分 离目的的一种层析分离技术。
介质：离子交换树脂
• 阳离子交换树脂 • 阴离子交换树脂
阴离子交换
阳离子交换
离子交换介质简介：
1. 普通的离子交换树脂：
1. 透析
原理：利用生物大分子不能通过半透膜 的性质，将其与小分子物质分开。
常用的半透膜：
• 玻璃纸、火棉 • 纸或其他改型的纤 • 维素材料
2. 超滤
原理：利用压力或离心力，强行使水和其他 小分子溶质通过半透膜，而大分子物质被截 留在膜上
3. 凝胶过滤
介质：凝胶颗粒（内部是多孔的网状结构） 原理：不同大小的分子所经的路径不同
4. 密度梯度离心
原理：颗粒的沉降取决于它的大小和密度， 在具有密度梯度的介质中离心时，质量和密 度大的颗粒比质量和密度小的颗粒沉降得快， 且沉降到与自身密度相等的介质密度梯度时， 即停止不前。
常用的密度梯度：
• 蔗糖梯度 • CsCl梯度
蔗糖梯度离心
CsCl梯度离心
2. 根据分子电离性质不同的分离方法 ① 离子交换层析法 ② 电泳 ③ 等电聚焦
• CM-Sephadex
2. 电泳
电泳原理：在外电场的作用下，带电颗 粒向着与其所带电荷相反的电极方向移 动的现象。
常用电泳方法：
• 聚丙烯酰胺凝胶电泳（Polyacrylamide gel
electrophoresis）
• 琼脂糖凝胶电泳
电泳槽
电泳仪
聚丙烯酰胺凝胶电泳
3. 等电聚焦电泳(IEF, Isoelectric focusing electrophoresis)
（二）生物大分子药物的制备方法
根据生物大分子的特性采用多种分离手段交 互进行
生物大分子类药物分离纯化的主要原理 1. 根据分子形状和大小不同的分离方法
差速离心、透析、超滤和凝胶过滤等
2. 根据分子电离性质（带电性）不同的分离 方法
离子交换法、电泳法和等电聚焦法
3. 根据分子极性大小与溶解度不同的分离方 法
生物药物主要包括生化药物、微生物药物、 生物技术药物和生物制品，这些药物是以 生物学和化学相结合的手段，以生物材料 为原料制取的。
制造技术具有如下特点：
1. 目的物存在于组成非常复杂的生物材料中
一种生物材料含有成千上万种成分，各种化 合物的形状、大小、分子形式和理化性质各 不相同，其中不少还是未知物，而且有效物 质在制备过程尚处于代谢动态中，故常常无 固定工艺可循。
• 适用于小分子离子化合物的分离
2. 大孔型离子交换树脂：
• 适用于较大分子物质的分离、精制
3. 离子交换纤维素：
• 适用于大分子物质的分离 • DEAE-C 二乙氨基乙基纤维素 • CM-C 羧甲基纤维素
4. 离子交换凝胶：
• 适用于大分子物质的分离， • 离子交换与分子筛作用结合起来
– DEAE-Sephadex
溶剂提取法、分配层析法、盐析法、等电点 沉淀法和有机溶剂分级沉淀法
4. 根据配基特异性不同的分离方法
亲和层析法
精制一个具体药物，常需要根据它的多种 理化性质和生物学特性，采用多种分离方 法进行有机结合，方能达到预期目的。
分离纯化生物大分子的原理
1. 根据分子形状和大小不同的分离方法
① 透析 ② 超滤 ③ 凝胶过滤 ④ 密度梯度离心
第一节 生物药物制造的生物化学基础 第二节 药物质量控制的生物化学基础 第三节 药理学研究的生物化学基础 第四节 与药物设计有关的生物化学原理
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 二．生物药物分离制备方法的主要原理 三．生物合成技术原理 四．生物技术原理
一、生物药物制备方法的特点
温度、pH、离子强度 对溶液中各种组分的综合影响常常难于固定 以致许多工艺设计理论性不强
5. 生物药物常采用“多阶式”法
即“逐级分离”法。
纯化一种有效物质常常要联用几个，甚至十 几个步骤并变换不同类型的分离方法交互进 行才能达到目的。
为了保护目的物的活性及结构完整
6. 生物药物的均一性检Fra Baidu bibliotek与化学上的纯度概 念不完全相同