第十三章酶类药物
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第十三章 酶类药物
第十三章酶类药物
第一节 药用酶概述
• 大多数酶制剂为口服剂型，现能由于注射的酶制剂只有细胞色 素C、纤溶酶等少数几种。
• 目前对药用酶的研究热点是，在维持活性状态下的酶蛋白能否 被吸收，如何将少药用酶的抗原性问题及新型药用酶的研究等。
一、药用酶的分类及应用 （一）促进消化酶类 （二）消炎酶类 （三）与治疗心脑血管疾病有关的酶类 （四）抗肿瘤的酶类 （五）与生物氧化还原电子传递有关的酶 （六）其他药用酶
第十三章酶类药物
（4）泡沫和消泡剂 ① 气泡对发酵过程的影响 • 发酵过程中，泡沫的存在会阻碍二氧化碳排除，影
响微生物生长和产物的形成； • 泡沫层过高，往往造成发酵液随泡沫溢出罐外，浪
费原料，还容易染菌； • 泡沫层过高还会降低发酵罐的利用率。 ② 常用消泡剂：天然油类，醇类，脂肪酸，胺类，酰
胺类，磷酸酯类，聚硅氧烷等。其中以聚二甲基硅 氧烷为最理想的消泡剂。 （5）添加诱导剂和抑制剂
的pH。 （2）有机溶剂法 某些结合酶，由于和脂质结合牢固，需用有机溶剂除
去脂质，且不能使酶变性。常用有机溶剂是丁醇。 ① 丁醇性质：亲脂性强、兼具亲水性、在脂与水分子间能起表面活性剂
的桥梁作用。 ② 丁醇提取方法：均相法和两相法 （3）表面活性剂法
第十三章酶类药物
4、酶的纯化 不同的酶，因性质不同，其纯化工艺可能有很大不同。 评价一个纯化工艺好坏，主要看两个指标：酶比活和总活力回收率。 纯化过程中的技术难点： （1）杂质的除去 ① 调pH和加热沉淀法 ② 蛋白质表面变性法 ③ 选择性变性法 ④ 降解或沉淀核苷酸法 ⑤ 利用结合底物保护法除去杂蛋白 （2）脱盐 ① 透析 ② 凝胶过滤
第十三章酶类药物
1、原料选择应注意的问题 （1）了解目的酶在生物材料中的分布特点，选择适宜的生物材料。 （2）考虑生物在不同发育阶段及营养状况时，酶含量的差别及杂
质干扰的情况。 （3）用动植物组织作原料，应在动物组织宰杀后立即取材。 （4）考虑生化制备的综合成本。 2、生物材料的预处理 （1）机械处理 （2）反复冻融处理 （3）制备丙酮粉 （4）微生物细胞的预处理
获取优良菌株有三种途径： 从自然界分离筛选 用物理或化学方法处理、诱变 用基因重组与细胞融合技术，构建性能优良的工程菌。 2、发酵工艺的优化 3、培养方法 （1）固体培养法 （2）液体培养法
第十三章酶类药物
4、影响酶产量的因素 （1）温度：一般发酵温度比种子培养时略高，对产酶有利。 （2）发酵的pH：可通过培养基原始pH或添加缓冲剂或通过调节
第十三章酶类药物
二、药用酶的来源和生产 （一）药用酶的来源 酶作为生物催化剂普遍存在于动植物和微生物中，可直接从生物体
中分离获得。 酶可以通过化学合成法合成，但由于各种因素的限制，目前药用酶
的生产主要是直接从动植物种提取、纯化和利用微生物发酵生 产。 近10多年来，动植物细胞培养技术取得了很大的进步，但因为周期 长，成本高等问题，实际应用还有一定困难。 目前工业大规模生产一般都是以微生物为主要来源。 （二）生化制备法 生化制备法的主要生产过程为：
第十三章酶类药物
第二节 重要酶类药物的性质及生产方法
一、胃蛋白酶 （一）组成与性质 ① 淡黄色粉末，具有肉类特殊的气味及微酸味； ② 吸湿性强、易溶于水，水溶液呈酸性。可溶于70%乙醇和
pH=4的20%乙醇中。难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。 ③ 干燥的胃蛋白酶较稳定100度加热10 min不会被破坏；在水中，
70度以上或pH=6.2以上开始失活，pH=8以上呈不可逆失活； 酸性溶液中较稳定，但在2 mol/L盐酸中会慢慢失活。最适 pH=1.5-2.0。 ④ 结晶胃蛋白酶呈针状或板状，电泳可分出4个组分，其组成元 素有N、C、H、O、S、P、Cl。 ⑤ 胃蛋白酶能水解大多数天然蛋白质底物，尤其对两个相邻芳香 族氨基酸构成的肽键最为敏感。它对蛋白质水解不彻底，产物 为胨、肽和氨基酸的混合物。
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（二）生产工艺 1、工艺流程
2、工艺过程及控制要点 ① 酸解，过滤 ② 脱脂，去杂质 ③ 浓缩，干燥 3、胃膜素和胃蛋白酶联产工艺 ① 胃膜素也是从猪胃粘膜中提取的一种黏蛋白。胃膜素水溶液能被
60%以上的乙醇或丙酮沉淀，所以可利用提取胃膜素的母液制备胃 蛋白酶。 ② 联产工艺：向分离胃膜素的母液中，边搅拌边加冷丙酮，至相对密度 0.91，既有淡黄色胃蛋白酶沉出，静置过夜，去上清液，沉淀真空 干燥，即得胃蛋白酶。 4、结晶胃蛋白酶的制备
通气量等方法实现。 （3）通气和搅拌 ① 用于酶生产的微生物，基本都是好氧菌；不同菌种在培养时，
对通气量的要求也不同。 ② 搅拌能使气泡打碎，增加气液体接触面积，加快氧的溶解速度；
搅拌使液体形成湍流，延长气泡在培养液中的停留时间，提高 空气的利用率；搅拌可增加液体的湍流作用，有利于热交换和 营养物质与菌体细胞的均匀接触，同事稀释细胞周围代谢产物， 有利于促进细胞的新陈代谢。
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（3）浓缩 ① 冷冻干燥法 ② 离子交换法 ③ 超滤法 ④ 凝胶吸水法 （4）酶的结晶 ① 酶的结晶方法
盐析法、有机溶剂法、复合结晶法、透析平衡法、等电点法 ② 结晶条件的选择 • 酶液的纯度 • 酶的浓度 • 温度、时间、pH、晶种、结晶器皿处理
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（5）酶分离和纯化中应注意的问题 ① 防止酶蛋白变性 ② 防止辅助因子流失 ③ 防止酶被蛋白水解酶降解 （三）微生物发酵法 1、高产菌株的选育
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Leabharlann Baidu （三）质量控制 1、质量标准 2、活力测定
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二、尿激酶 是一种碱性蛋白，由肾脏产生，主要存在于人及哺乳动物的尿 中。人尿中平均含量5-6IU/mL。临床上尿激酶已经广泛用于 治疗各种新血栓形成或血栓梗塞疾病。
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3、酶的提取 （1）水溶液法 常用稀盐溶液或缓冲液提取，经过预处理的原料，包括
组织糜，匀浆，细胞颗粒，丙酮粉都可用水溶液抽提。 水溶液的pH选择对抽提具有影响，应考虑的因素有： ① 酶的稳定性 ② 酶的溶解性 ③ 酶与其他物质结合的性质 ④ 选择pH的总原则是，在酶稳定的pH范围内，选择偏离等电点的适当
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第一节 药用酶概述
• 大多数酶制剂为口服剂型，现能由于注射的酶制剂只有细胞色 素C、纤溶酶等少数几种。
• 目前对药用酶的研究热点是，在维持活性状态下的酶蛋白能否 被吸收，如何将少药用酶的抗原性问题及新型药用酶的研究等。
一、药用酶的分类及应用 （一）促进消化酶类 （二）消炎酶类 （三）与治疗心脑血管疾病有关的酶类 （四）抗肿瘤的酶类 （五）与生物氧化还原电子传递有关的酶 （六）其他药用酶
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（4）泡沫和消泡剂 ① 气泡对发酵过程的影响 • 发酵过程中，泡沫的存在会阻碍二氧化碳排除，影
响微生物生长和产物的形成； • 泡沫层过高，往往造成发酵液随泡沫溢出罐外，浪
费原料，还容易染菌； • 泡沫层过高还会降低发酵罐的利用率。 ② 常用消泡剂：天然油类，醇类，脂肪酸，胺类，酰
胺类，磷酸酯类，聚硅氧烷等。其中以聚二甲基硅 氧烷为最理想的消泡剂。 （5）添加诱导剂和抑制剂
的pH。 （2）有机溶剂法 某些结合酶，由于和脂质结合牢固，需用有机溶剂除
去脂质，且不能使酶变性。常用有机溶剂是丁醇。 ① 丁醇性质：亲脂性强、兼具亲水性、在脂与水分子间能起表面活性剂
的桥梁作用。 ② 丁醇提取方法：均相法和两相法 （3）表面活性剂法
第十三章酶类药物
4、酶的纯化 不同的酶，因性质不同，其纯化工艺可能有很大不同。 评价一个纯化工艺好坏，主要看两个指标：酶比活和总活力回收率。 纯化过程中的技术难点： （1）杂质的除去 ① 调pH和加热沉淀法 ② 蛋白质表面变性法 ③ 选择性变性法 ④ 降解或沉淀核苷酸法 ⑤ 利用结合底物保护法除去杂蛋白 （2）脱盐 ① 透析 ② 凝胶过滤
第十三章酶类药物
1、原料选择应注意的问题 （1）了解目的酶在生物材料中的分布特点，选择适宜的生物材料。 （2）考虑生物在不同发育阶段及营养状况时，酶含量的差别及杂
质干扰的情况。 （3）用动植物组织作原料，应在动物组织宰杀后立即取材。 （4）考虑生化制备的综合成本。 2、生物材料的预处理 （1）机械处理 （2）反复冻融处理 （3）制备丙酮粉 （4）微生物细胞的预处理
获取优良菌株有三种途径： 从自然界分离筛选 用物理或化学方法处理、诱变 用基因重组与细胞融合技术，构建性能优良的工程菌。 2、发酵工艺的优化 3、培养方法 （1）固体培养法 （2）液体培养法
第十三章酶类药物
4、影响酶产量的因素 （1）温度：一般发酵温度比种子培养时略高，对产酶有利。 （2）发酵的pH：可通过培养基原始pH或添加缓冲剂或通过调节
第十三章酶类药物
二、药用酶的来源和生产 （一）药用酶的来源 酶作为生物催化剂普遍存在于动植物和微生物中，可直接从生物体
中分离获得。 酶可以通过化学合成法合成，但由于各种因素的限制，目前药用酶
的生产主要是直接从动植物种提取、纯化和利用微生物发酵生 产。 近10多年来，动植物细胞培养技术取得了很大的进步，但因为周期 长，成本高等问题，实际应用还有一定困难。 目前工业大规模生产一般都是以微生物为主要来源。 （二）生化制备法 生化制备法的主要生产过程为：
第十三章酶类药物
第二节 重要酶类药物的性质及生产方法
一、胃蛋白酶 （一）组成与性质 ① 淡黄色粉末，具有肉类特殊的气味及微酸味； ② 吸湿性强、易溶于水，水溶液呈酸性。可溶于70%乙醇和
pH=4的20%乙醇中。难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。 ③ 干燥的胃蛋白酶较稳定100度加热10 min不会被破坏；在水中，
70度以上或pH=6.2以上开始失活，pH=8以上呈不可逆失活； 酸性溶液中较稳定，但在2 mol/L盐酸中会慢慢失活。最适 pH=1.5-2.0。 ④ 结晶胃蛋白酶呈针状或板状，电泳可分出4个组分，其组成元 素有N、C、H、O、S、P、Cl。 ⑤ 胃蛋白酶能水解大多数天然蛋白质底物，尤其对两个相邻芳香 族氨基酸构成的肽键最为敏感。它对蛋白质水解不彻底，产物 为胨、肽和氨基酸的混合物。
第十三章酶类药物
（二）生产工艺 1、工艺流程
2、工艺过程及控制要点 ① 酸解，过滤 ② 脱脂，去杂质 ③ 浓缩，干燥 3、胃膜素和胃蛋白酶联产工艺 ① 胃膜素也是从猪胃粘膜中提取的一种黏蛋白。胃膜素水溶液能被
60%以上的乙醇或丙酮沉淀，所以可利用提取胃膜素的母液制备胃 蛋白酶。 ② 联产工艺：向分离胃膜素的母液中，边搅拌边加冷丙酮，至相对密度 0.91，既有淡黄色胃蛋白酶沉出，静置过夜，去上清液，沉淀真空 干燥，即得胃蛋白酶。 4、结晶胃蛋白酶的制备
通气量等方法实现。 （3）通气和搅拌 ① 用于酶生产的微生物，基本都是好氧菌；不同菌种在培养时，
对通气量的要求也不同。 ② 搅拌能使气泡打碎，增加气液体接触面积，加快氧的溶解速度；
搅拌使液体形成湍流，延长气泡在培养液中的停留时间，提高 空气的利用率；搅拌可增加液体的湍流作用，有利于热交换和 营养物质与菌体细胞的均匀接触，同事稀释细胞周围代谢产物， 有利于促进细胞的新陈代谢。
第十三章酶类药物
（3）浓缩 ① 冷冻干燥法 ② 离子交换法 ③ 超滤法 ④ 凝胶吸水法 （4）酶的结晶 ① 酶的结晶方法
盐析法、有机溶剂法、复合结晶法、透析平衡法、等电点法 ② 结晶条件的选择 • 酶液的纯度 • 酶的浓度 • 温度、时间、pH、晶种、结晶器皿处理
第十三章酶类药物
（5）酶分离和纯化中应注意的问题 ① 防止酶蛋白变性 ② 防止辅助因子流失 ③ 防止酶被蛋白水解酶降解 （三）微生物发酵法 1、高产菌株的选育
第十三章酶类药物
Leabharlann Baidu （三）质量控制 1、质量标准 2、活力测定
第十三章酶类药物
二、尿激酶 是一种碱性蛋白，由肾脏产生，主要存在于人及哺乳动物的尿 中。人尿中平均含量5-6IU/mL。临床上尿激酶已经广泛用于 治疗各种新血栓形成或血栓梗塞疾病。
第十三章酶类药物
3、酶的提取 （1）水溶液法 常用稀盐溶液或缓冲液提取，经过预处理的原料，包括
组织糜，匀浆，细胞颗粒，丙酮粉都可用水溶液抽提。 水溶液的pH选择对抽提具有影响，应考虑的因素有： ① 酶的稳定性 ② 酶的溶解性 ③ 酶与其他物质结合的性质 ④ 选择pH的总原则是，在酶稳定的pH范围内，选择偏离等电点的适当