第一节--酶在医药领域的应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 酶在医药领域的应用,用酶进行疾病的诊断,用酶进行疾病的治疗,用酶制造各种药物,在医药领域使用的酶具有种类多、用量少、效率高等特点,一、,用酶进行疾病的诊断,疾病诊断的准确性在很大程度上决定了疾病的治疗效果。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等显著的催化特点，酶学诊断已经发展成为可靠、简便又快捷的诊断方法。,酶,疾病与酶活力变化,淀粉酶,胰脏疾病、肾脏疾病时活力升高；肝病时升高,胆碱酯酶,肝病、肝硬化、有机磷中毒。风湿病等，活力下降,酸性磷酯酶,前列性癌、肝炎、红细胞病变时，活力升高,碱性磷脂酶,佝偻病、软骨化病、骨癌、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,肝病、心肌梗死等，活力升高,谷草转氨酶,肝病、心肌梗死等，活力升高,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，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，活力升高,醛缩酶,急性传染性肝炎、心肌梗死，活力显著升高,精氨酰琥珀酸裂解酶,急、慢行肝炎，血清中酶活力增高,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,葡萄糖醛缩酶,肾癌及膀胱癌，活力升高,碳酸酐酶,坏血病、贫血等，活力升高,乳酸脱氢酶,肝癌、急性肝炎、心肌梗死，活力显著升高；肝硬化，活力正常,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,转氨酶,谷丙转氨酶（glutamate pyruvate transaminase,GPT）,谷草转氨酶(glutamate oxaloacetate transaminase,GOT),用酶治疗消化不良,用酶治疗各种炎症,用酶治疗辐射损伤,用酶治疗白血病,用酶治疗血栓性疾病,治疗出血性疾病,治疗病毒性疾病,酶名,来源,用途,淀粉酶,胰、麦芽、微生物,治疗消化不良、食欲不振,蛋白酶,胰、胃、植物、微生物,治疗消化不良、食欲不振，消炎消肿，除去坏死组织，促进创伤愈合，降低血压,脂肪酶,胰、微生物,治疗消化不良、食欲不振,纤维素酶,霉菌,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,治疗心肌梗死、结膜下出血、黄斑部出血,链激酶,链球菌,治疗血栓性静脉炎、咳痰、血肿、皮下出血、骨折、外伤,链道酶（链球菌DNA酶）,链球菌,治疗炎症、血管栓塞、清洁外伤创面,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,超氧化歧化酶,微生物、植物、动物血液、肝等,预防辐射损伤、治疗红斑狼疮、皮肌炎、结肠炎、氧中毒,凝血酶,动物、细菌、酵母等,治疗各种出血病,胶原酶,细菌,分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡,右旋糖酐酶,微生物,预防龋齿,胆碱酯酶,细菌,预防皮肤病。支气管严气喘,溶纤酶,蚯蚓,溶血栓,弹性蛋白酶,胰,治疗动脉硬化、降血酯,核糖核酸酶,胰,抗感染，祛痰，治肝癌,尿酸酶,牛肾,治疗痛风,大宝明天见，大宝天天见！,超氧化物岐化酶（SOD）,抗氧化、抗衰老、抗辐射,多功效低毒性,注射、口服、外涂等给药方式,体内稳定性差，半衰期610min,传统方法：从动物血液、大蒜、青梅等植物中提取,改良方法：通过微生物发酵得到,三、用酶制造药物,酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物。这方面的应用日益增多。现已有不少药物包括一些贵重药物都是由酶法生产的。,酶,主要来源,用途,青霉素酰化酶,微生物,制造半合成青霉素和头孢菌素,11羟化酶,霉菌,制造氢化可的松,L-酪氨酸转氨酶,细菌,制造多巴（L-二羟苯丙氨酸）,-酪氨酸酶,植物,制造多巴,-甘露糖苷酶,链霉菌,制造高效链霉素,核苷磷酸化酶,微生物,生产阿拉伯糖酰嘌呤核苷（阿糖酐酰）,酰基氨基酸水解酶,微生物,生产L-氨基酸,5-磷酸二酯酶,橘青霉等微生物,生产各种氨基酸,多核苷酸磷酸化酶,微生物,生产聚肌胞甘酸、聚集甘酸,无色杆菌蛋白酶,细菌,由胰岛素（Ala,30,）转变为人胰岛素（Thr,30,）,核糖核酸酶,微生物,生产核苷酸,蛋白酶,动物、植物、微生物,生产L-氨基酸,-葡萄糖苷酶,曲霉菌等微生物,生产人参皂苷-Rh,2,一）植物细胞培养产酶,首先选择适宜的植物外植体，经诱导选育得到优良的植物细胞，再在人工控制条件的生物反应器中培养植物细胞，以生产色素、香精和药物等次级代谢物。植物细胞培养不受地理环境和气候条件等的影响，具有生产周期短、产率高等显著特点，已经发展成为生物工程研究和开发的重要领域。,二）动物细胞酶,溶菌酶,该酶广泛存在于人体多种组织中，鸟类和家禽的蛋清、哺乳动物的泪、唾液、血浆、尿、乳汁等体液以及微生物中也含此酶，其中以蛋清含量最为丰富。可作为一种具有杀菌作用的天然抗感染物质。有抗菌、抗病毒、止血、消肿止痛及加快组织恢复功能等作用。临床用于慢性鼻炎、急慢性咽喉炎、口腔溃疡、水痘、带状疱疹和扁平疣等。也可与抗菌药物合用治疗各种细菌和病毒感染。口服和肌注均有效。,主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的-1,4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。,人参皂苷RH2抗肿瘤研究的新成果,对于恶性肿瘤，目前主要依靠手术、放疗和化疗进行医治。绝大多数化疗药物的细胞毒性缺乏特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时，往往无选择地杀伤正常细胞，特别是增生活跃的造血干细胞。正常细胞的损伤常导致严重的并发症，患者的免疫力急剧下降，造成恶心、呕吐、脱发、食欲不振、血小板及白细胞下降，身体极度消瘦等症状，给患者带来极大的痛苦，也影响治疗效果。因此，近年来从天然药物中寻找高效低毒的抗肿瘤药物成为研究热点。,酶工程的应用抗生素的生产,酶工程的应用是在特定的条件下通过酶的催化作用，获得所需产品或者除去不良物质的技术过程。青霉素在临床应用初期，敏感的金黄色葡萄球菌达90以上，疗效显著。但长期广泛使用后，就出现了大量耐青霉素的耐药菌株。为此，科学家设法通过酶制剂(青霉素酰化酶)来改造青霉素的分子结构，进而研制出新型的青霉素(氨苄青霉素)。,-内酰胺环是青霉素的有效成分，若对青霉素分子进行改造，可通过三种途径，即更换侧链、改造羧基和改造母核，一般第一种较多。,美国耶鲁大学医学院的研究人员在最新一期临床检查杂志上报告说，这种酶名为脯氨酰羧肽酶，其作用是调节人体内黑素细胞刺激素，而这种激素能遏制人的饥饿感，同时让人保持精力充沛。当脯氨酰羧肽酶被抑制时，黑素细胞刺激素会保持在较高水平，从而起到遏制食欲的作用。,现将存在的一些酶活力变化与疾病关系简单介绍如下：,1、酸性磷酸酶,前列腺癌,者常显著升高，故血清测定主要用于本病的辅助诊断。,甲亢,、,乳腺癌,、,溶血性贫血,、骨硬化症亦可升高，但程度不及前列腺癌。,1.基本酶工程技术,1）固定化酶和固定化细胞,将酶或细胞通过物理或化学方法固定在水溶性或非水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上，称为固定化酶或固定化细胞。我国研制过的固定化酶(细胞)已有50种左右，分为三种类型：固定化单酶或含特定酶的细胞、固定化双酶、固定化各类激酶构成ATP再生系统。一般能明显地提高酶对热与酸碱度的稳定性。固定化的方法主要有吸附、共价结合、包埋和选择性热变性等。目前又发展了利用光、辐射等物理技术和定点固定化技术固定酶。在制药工业中包埋法应用较多，其次是吸附法。,3)酶的化学修饰,酶的化学修饰是指利用化学手段将某些化学物质或基团结合到酶分子上，或将酶分子的某部分删除或置换，改变酶的理化性质，最终达到改变酶的催化性质的目的。,4)酶标药物,近来，人们可以根据药物在生物体内可能的作用目标(如酶或受体)来设计药物，由此获得的药物被称为酶标药物。目前，这种设计方法已成为药物设计的主流，在新药设计中发挥了巨大作用。,2.酶工程技术在抗生素生产中的应用,现代酶工程具有技术先进、厂房设备投资小、工艺简单、能耗低、产品收率高、效率高、效益大和污染小等优点，正日益成为化工医药工业应用方面的主力军。以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料提取等传统技术生产的药品，皆可通过现代酶工程生产，甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品，如人胰岛素、McAb、IFN、6-APA、7-ACA及7-ADCA等。特别是在有机酸如柠檬酸、L-苹果酸、L-乳酸；氨基酸如L-天冬氨酸、L-笨丙氨酸、L-色氨酸以及药物产品如1,6-磷酸果糖、头孢菌素及工业酒精的产生方面都可应用酶工程技术进行规模化生产，固定化基因工程菌、工程细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结合，将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革。,我国用固定化大环内酯4-丙酯化酶将螺旋霉素转化为丙酰螺旋霉素，用固定化生产米卡链霉菌突变菌株也可完成产品的转化。应用酶工程可以制造6-氨基青霉烷酸(6-APA)青霉素酰化酶，7-氨基头孢烷酸(7-ACA)头孢菌素酰化酶，头孢菌素IV头孢菌素酰化酶,7氨基脱乙酰氧头孢烷酸(7-ADCA)青霉素V酰化酶，脱乙酰头孢菌素头孢菌素乙酸醋酶，近年来还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产青霉素的研究，青霉素和头孢菌素前体物的合成的最新工艺也采用酶工程的方法。,