生物技术制药酶工程制药

肌酸磷酸激酶 心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高 （CK）
2. 用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断
酶 葡萄糖氧化酶 尿素酶
谷氨酰胺酶
胆固醇氧化酶
DNA聚合酶
测定的物质
用途
葡萄糖
测定血糖、尿糖，诊断糖尿病源自尿素测定血液、尿液中尿素的量， 诊断肝脏、肾脏病变
谷氨酰胺
测定脑脊液中谷氨酰胺的量， 诊断肝昏迷、肝硬化
学习要求
掌握：酶的来源和生产、酶纯化的主要方法、 固定化酶和固定化细胞的制备方法、酶反应 器的基本类型
熟悉：酶分离纯化的一般过程、固定化酶的 性质和指标、酶反应器的性能评价及操作
了解：酶工程的研究现状、酶工程在制药中 的应用、治疗性的酶类药物
本章主要内容
1 概述 2 酶工程技术 3 酶工程研究新技术 4 酶工程在制药工业中的应用
酸） 制造高效链霉素 生产L-氨基酸 生产各种核苷酸 生产聚肌胞，聚肌苷酸 由猪胰岛素（Ala-30）转 变为人胰岛素（Thr-30）
生产核苷酸 生产L-氨基酸 生产人参皂甙-Rh2
5. 酶在分析检测方面的应用 （1）酶试剂盒 过氧化氢酶检测试剂盒
(Catalase Assay Kit) 通过显色反应来检测细胞、组织或其它样品
中过氧化氢酶活性
5. 酶在分析检测方面的应用
（2）酶联免疫(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay , ELISA)
免疫检测：让抗体与酶复合物结合，然后通 过显色来检测。
间接法ELISA检测 夹心法ELISA检测 竞争法ELISA检测
5. 酶在分析检测方面的应用
青霉素酶
蜡状芽孢杆菌 治疗青霉素引起的变态反应
L-天冬酰胺酶
大肠杆菌
治疗白血病
超氧化物歧化 微生物，植物，动物 预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮
酶
肌炎，结肠炎
胶原酶
细菌
分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治 疗溃疡
溶纤酶
蚯蚓
溶血栓
核糖核酸酶
胰脏
抗感染，祛痰，治肝癌
4. 酶在药物制造方面的应用
酶 青霉素酰化酶
1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出 淀粉酶，并将淀粉酶用作治疗消化不良的药 物，从而开创了人类有目的的生产和应用酶 制剂的先例。
二、酶工程研究的产生与发展
1908年，德国科学家从动物胰脏中提取出胰 酶（胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合 物），并将胰酶用于皮革的鞣制。
1911年，美国科学家从木瓜中提取出木瓜蛋 白酶，并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋 白质浑浊物。
来源 微生物
11-β-羟化酶 L-酪氨酸转氨酶
霉菌 细菌
α-甘露糖苷酶 酰基氨基酸水解酶
5’-磷酸二酯酶 多核苷酸磷酸化酶 无色杆菌蛋白酶
链霉菌 微生物 桔青霉等微生物 微生物 细菌
核糖核酸酶 蛋白酶
β-葡萄糖苷酶
微生物 动物、植物、微生物
黑曲霉等微生物
用途 制造半合成青霉素和头孢
菌素 制造氢化可的松 制造多巴（L-二羟苯丙氨
（3）酶标基因探针 将酶与DNA直接进行交联, 杂交后只要与酶
的底物显色便能观察结果。 检测乙肝病人血清中的HBV DNA 检测转基因材料及其后代
5. 酶在分析检测方面的应用
（4）酶传感器
第二节 酶工程技术
酶制剂的类型
1. 液体酶制剂： 稀酶液/浓缩酶液，纺织工业 2. 固体粗酶制剂： 粗酶液处理获得，皮革处理/纤维素水解等 3. 纯酶制剂： 结晶、分离纯化后获得，分析试剂/药用酶
四、酶在医药领域的应用
（一）疾病诊断 （二）疾病治疗 （三）药物生产 （四）分析检测
1. 通过酶活力变化进行疾病诊断
酶
疾病与酶活力变化
淀粉酶
胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降
胆碱酯酶
肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降
酸性磷酸酶
前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高
碱性磷酸酶
佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力 升高；软骨发育不全等，活力下降
谷丙转氨酶/谷 肝病、心肌梗塞等，活力升高 草转氨酶
γ-谷氨酰转肽酶 原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性
（γ-GT）
黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高
胃蛋白酶
胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降
磷酸葡糖变位酶 肝炎、癌症，活力升高
端粒酶
癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性
酶工程的名称出现在20世纪20年代，主要指 自然酶制剂在工业上的规模应用。
二、酶工程研究的产生与发展
1953年，Grubhoger 和 Schleith 提出了酶固 定化技术 。
1969年，日本科学家在工业上利用固定化氨 基酰化酶拆分了DL-氨基酸。
1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程 的主要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固 定化、酶及固定化的反应器、酶和固定化酶 的应用。
二、酶工程研究的产生与发展
20世纪90年代，借助基因工程技术，可经过 酶基因重组，利用微生物表达生产酶制剂。
基因工程+发酵技术+发酵设备
三、现代酶工程的研究内容
1. 酶的分离纯化、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. 酶的分子改造和化学修饰； 4. 有机相中酶反应的研究； 5. 酶抑制剂、激活剂的开发与应用研究； 6. 模拟酶、合成酶的研究； 7. 抗体酶、核酸酶的研究； 8. 酶的定向进化技术。
酶工程：酶学、微生物学与工程学相互渗透 结合、发展而形成的一门新的技术学科。
化学酶工程（初级酶工程）： 通过化学修饰、酶的固定化、化学合成等改 善酶的性质，提高催化效率
生物酶工程（高级酶工程）： 通过DNA重组技术生产目标酶，定向修饰与 改造获得突变酶、合成全新的酶等
二、酶工程研究的产生与发展
第一节 概述
一、酶与酶工程
1. 酶（Enzyme）
具有催化活性和高度专一性的生物催化剂。 催化特点：
高效性 专一性 可调控 不稳定
1. 酶（Enzyme）
根据化学本质分为： 蛋白酶（P酶） 核酸酶（R酶）
蛋白酶
单纯酶 结合酶 （全酶）= 酶蛋白 + 辅因子
辅酶 辅基
2. 酶工程（enzyme engineering）
胆固醇
测定胆固醇含量，诊断高血脂 等
基因
通过基因扩增，基因测序，诊 断基因变异、检测癌基因
3. 酶在疾病治疗方面的应用
酶
来源
用途
淀粉酶 胰脏、麦芽、微生物 治疗消化不良，食欲不振
溶菌酶
蛋清、细菌
治疗各种细菌性和病毒性疾病
尿激酶
人尿
治疗心肌梗塞
链激酶
链球菌
治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿， 下出血，骨折