酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)

合集下载

酶工程技术在生物制药中的应用研究

酶工程技术在生物制药中的应用研究

酶工程技术在生物制药中的应用研究酶是一种生物催化剂,具有高效、高选择性、温和等特点,在生物制药领域具有广阔的应用前景。

酶工程技术是指通过改变酶的结构、性质和功能,来提高其催化活性和稳定性的技术。

随着科学技术的不断发展,酶工程技术在生物制药中的应用研究也日益深入。

本文将从酶工程技术的基本原理、生物制药中酶工程技术的应用以及未来的发展前景三个方面进行探讨。

一、酶工程技术的基本原理酶工程技术是一种将化学反应转化为生物合成过程的技术。

其核心原理是通过改变酶的结构、性质和功能,来提高其催化效率和稳定性。

酶可以作为一种工具来加速合成所需的产物,从而缩短生产周期,降低成本。

酶的活性和稳定性是影响其应用的关键因素,因此酶工程技术的主要目标就是提高酶的活性和稳定性。

酶的分子结构是酶活性和稳定性的关键因素,不同的酶分子结构决定了不同的催化机制和催化特性。

通过分析酶分子结构及其催化机理,可以设计新的酶分子结构,从而提高酶的催化效率和稳定性。

酶工程技术具有以下特点:(1)酶活性的提高:通过改变酶分子结构,设计新的酶分子结构,以扩大受体特异性,从而提高酶的催化效率。

(2)酶稳定性的提高:酶在极端条件下容易发生变性,因此通过改变酶分子结构,增加酶的稳定性,以提高酶的应用范围。

(3)酶活性和稳定性的均衡:在酶的活性提高的同时,要保证酶的稳定性,以保证酶在长期应用中的效果。

二、生物制药中酶工程技术的应用(1)酶的生产:利用酶工程技术来改良酶的生产工艺,从而提高酶的生产效率和生产质量。

例如,利用基因工程技术可将目标蛋白的编码基因导入到表达细胞中,使得表达细胞能够高效地表达目标蛋白。

(2)制药工艺中的应用:酶工程技术在制药工艺中的应用也越来越广泛。

例如,酶可以用于生产抗生素、维生素、肽类和基因重组蛋白等生物药物的前体和中间体,从而缩短生产周期和降低成本。

(3)生物药物质量控制:酶可以用于生物药物的质量控制和监测。

例如,通过酶工程技术设计新的酶分子结构,使之具有更好的特异性和灵敏度,从而提高对生物药物的分析能力。

酶工程技术在制药中的应用研究

酶工程技术在制药中的应用研究

酶工程技术在制药中的应用研究随着医学的不断发展,药物的研制也日益提高了人类的健康水平,其中酶工程技术在制药中起到了重要的作用。

本文将围绕酶工程技术在制药中的应用展开论述。

一、酶工程技术简介酶是一种生物催化剂,能够在体内促进反应的进行。

而酶工程技术则是指利用现代分子生物学和遗传工程的方法,对酶进行设计、改造、合成和利用的技术。

酶工程技术的出现,为制药行业带来了新的机遇和挑战。

二、酶工程技术在制药中的应用1. 酶制药酶制药是利用酶在体外合成药物或对药物进行标记的一种方法。

由于酶具有高效、选择性强、对环境友好等特点,因此在制药中被广泛应用。

举例来说,酶可以在体外合成抗癌药物、维生素、抗生素等有效成分,也可以对药物进行放射性标记,在体内追踪药物的分布和代谢过程。

2. 酶工程技术在酶药物研制中的应用酶药物是指利用特定酶来治疗疾病的药物,在制药中具有广泛的应用前景。

随着酶工程技术不断发展,越来越多的酶药物被开发出来。

例如,利用酶切割蛋白质能够治疗关节炎和癌症等疾病,在新药研究中扮演了重要的角色。

3. 酶反应过程中的控制与优化在酶反应过程中,酶的性质和反应条件等都会对反应过程产生影响,因此需要对反应过程进行控制和优化。

酶工程技术可以通过改变酶的性质或设计特殊的反应条件,来优化酶反应过程,提高反应效率和质量。

例如,利用反应工程学方法,可以对pH、温度、底物浓度等因素进行优化,从而提高酶反应的产率和效率。

4. 酶工程技术在纯化和分离过程中的应用在药物的制备过程中,纯化和分离是非常关键的步骤,影响着药物的质量和产率。

酶工程技术可以将药物在分离过程中与特定酶结合,通过酶的特异性去除其他无关成分,从而达到提高药物纯度和分离效率的目的。

三、酶工程技术在制药中的应用前景随着现代医学的不断进步,药物的精细化和个性化成为制药行业的重要趋势。

酶作为一种天然催化剂,具有高效、安全、环保等优势,可以满足药物制备的高效性和精细化的要求,在药物研究和制备中的应用前景广阔。

酶工程技术的研究及其在医药领域的应用

酶工程技术的研究及其在医药领域的应用

酶工程技术的研究及其在医药领域的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展,酶工程技术作为其中的重要组成部分,已经在医药领域展现出广阔的应用前景。

酶,作为生物体内的一类特殊蛋白质,具有高效、专一和温和的催化特性,因此被广泛用于医药、化工、食品等多个领域。

本文旨在探讨酶工程技术的最新研究进展,并重点分析其在医药领域的应用现状和发展趋势。

本文将对酶工程技术的基本原理和方法进行简要介绍,包括酶的来源、分离纯化、固定化以及酶反应器的设计等。

在此基础上,文章将重点论述酶工程技术在医药领域的多个应用方面,如药物合成、药物转化、药物分析和疾病诊断等。

通过具体案例和数据分析,展示酶工程技术在提高药物生产效率、降低药物成本、改善药物质量和提高疾病诊疗准确性等方面的积极作用。

本文还将对酶工程技术在医药领域面临的挑战和未来发展方向进行深入探讨。

随着生物技术的不断进步,酶工程技术的研究和应用将更加深入和广泛。

例如,新型酶的发现与改造、酶固定化技术的创新、酶反应器的优化以及酶工程技术在基因治疗和细胞治疗等新兴领域的应用等,都将成为未来研究的热点和方向。

酶工程技术在医药领域的应用已经取得了显著成果,并展现出广阔的发展前景。

本文将从多个角度全面分析酶工程技术在医药领域的应用现状和发展趋势,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。

二、酶工程技术的基础理论酶工程技术,作为一门应用生物技术的分支,其基础理论主要涵盖酶学基本原理、酶反应动力学、酶分子设计和改造以及酶固定化技术等方面。

酶学基本原理是酶工程技术的基石。

酶是生物体内具有催化功能的蛋白质,具有高度专一性和高效性。

酶通过降低反应的活化能来加速生物化学反应,使得原本难以进行的反应在温和条件下也能迅速进行。

了解酶的结构、催化机制以及影响因素,对于酶工程技术的应用至关重要。

酶反应动力学是研究酶催化反应速率与反应物浓度关系的科学。

通过对酶反应动力学的研究,可以了解酶催化反应的速度控制步骤、反应速率常数以及反应机制等,为酶工程技术的优化提供理论依据。

酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)

酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)

酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!第1篇:酶工程技术在医药制药领域的应用一、酶工程技术研究进展1固定化酶酶工程的最初10年,主要兴趣在发展固定化方法和载体,探索其应用的可能性。

第一代固定化生物催化剂的特征是单酶的固定化,发展了吸附、共价、交联和包埋等数十种固定化方法。

现已有20多种利用单酶活力的固定化生物催化剂在世界上获得工业应用。

2多酶系统的固定化固定化单酶不可能引起发酵工业的根本变革。

大多数生物化学产品的合成和转化必须依赖一连串酶反应,而且需要辅助因子和ATP的参与。

早在70年代初已尝试将催化顺序反应的几种酶共固定,发现物质转化的速度比溶液中酶混合物高。

70年代后期,辅酶的保持和再生又特别受到重视。

ATP和NAD在大分子化后可保持在半透膜内,往返于催化合成的酶与再生它们的酶之间。

已知的酶有50%以上需要辅因的存在参与酶促反应。

ATP、FAD、NAD、PLP与PQQ的再生都可能通过固定化技术获得不同程度的解决,其中包括这些辅因的固定化与其他酶促反应相偶联或对辅因进行化学修饰及利用这些辅因的类似物与衍生物等。

实验发现应用固定化辅因及其衍生物对酶的活力具有良好作用,如thioNAD与A-PAD对马肝醇脱氢酶的活力比NAD更有效。

亚细胞成份都是天然地巧妙定位的多酶集合体,从理论上推测,固定化各种细胞器就可能有效地利用各种多酶系统。

我们曾固定化了羊精囊微粒体、鼠肝微粒体、线粒体和细胞质,为了克服固定化细胞器不够稳定的缺点,KangFuGu等人《构建了一种含有固定化多酶系统和NAD的人工细胞,用于将氨或尿素转变成必需的氨基酸,取得了良好结果。

3固定化细胞从单酶-多酶-细胞器固定化的进一步延伸就是进行完整细胞的固定化,其中包括微生物细胞,动物细胞与植物细胞的固定化。

酶工程技术在制药工业中的应用

酶工程技术在制药工业中的应用

酶工程技术在制药工业中的应用酶工程技术在制药工业中的应用酶在制药工业中的作用主要是催化前体物质转化为药物,另外固定化酶膜或者酶管也广泛应用于制药过程的参数检测与测量,特别是生物制药过程。

下面以几个典型的应用为例进行叙述。

一、青霉素酰化酶在新型抗生素生产中的应用青霉素酰化酶能以青霉素或头孢霉素为原料,可以分别在青霉素的6位或者头孢霉素的7位催化酰氨键的形成与断裂。

典型的应用顺序为首先催化青霉素或头孢霉素酰氨键的断裂,获得半合成抗生素的直接底物6-氨基青霉烷酸(6-APA)或7-氨基头孢霉烷酸(7-ACA);然后在其他酰基供体存在的条件下催化形成新的酰氨键,从而获得具有全新侧链的新型抗生素。

天然发酵生成的青霉素有两种,一为青霉素G,另一为青霉素V。

通过青霉素酰化酶催化下进行酰基置换反应,用新的酰基供体置换苯乙酰基,则可以获得许多新型的半合成青霉素。

比如用α氨基苯乙酰置换原来的苯乙酰基,可以获得氨苄西林。

羟氨苄西林、羧苄西林和磺氨苄西林等也都是采用酶催化半合成的方法通过青霉素的酰基置换反应获得的。

天然发酵生成的头孢霉素是头孢霉素C,头孢霉素C在青霉素酰化酶催化下,首先水解生成7-ACA,再与侧链羧酸衍生物反应形成各种新型头孢霉素。

例如:头孢利定、头孢噻吩、头孢氨苄等。

虽然青霉素酰化酶既可以催化酰氨键的形成,也可以催化其水解,具有催化正逆两个反应的能力。

但催化水解反应和催化合成反应时所要求的条件存在较大差异,特别是最优催化pH相差较大。

常用的催化水解反应的pH为7.0~8.0,而催化合成反应的pH应降低到5.0~7.0。

因此应采用两个连续但独立的反应器顺序进行水解和合成反应。

二、酶应用于生物大分子由于中草药多来源于植物,即药源植物。

但只有这些植物中的一些特定小分子成分,才是其中的药效成分。

中草药制剂提取就是将这些有效成分从植物整体或者器官中提取出来,并结合辅料,制备成适合保存、运输和服用的药物。

这个过程的第1步就是中草药药材的粉碎提取,由于植物中纤维素的存在,使得药材的粉碎难度加大。

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。

酶工程在医药医疗方面的应用

酶工程在医药医疗方面的应用

酶工程在医药医疗方面的应用摘要:酶工程是现代生物技术的重要组成部分,他作为一项高新技术将在各个领域祈祷重要的作用。

酶工程在现代医药医疗方面的应用也有着至关重要的作用。

关键词;酶工程医药应用医疗应用近些年来,酶工程越来越多的受各个行业的关注,首先它是将酶学理论与化工技术相结合,包括酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。

研究酶的生产和应用不仅能提高生产效率,也能推动产业化的发展。

能贴近我们生活的像食品行业、轻化工业、医药工业、能源工业、环境工业等。

现在来看看酶工程在医药医疗方面的应用吧。

1、酶工程在医药方面中的应用酶在医药方面中的应用始于上世纪80年代初。

酶作为一种生物催化剂,已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。

现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、效率高、收益大和污染小等特点。

已经成为化学、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,现在都可以通过酶工程生产,甚至可以获得传统技术不能得到的昂贵药品,如胰岛素等。

所以酶工程在将来的医药领域终将会起到至关重要的作用。

在现代医药工业中应用酶工程可以制备出青霉素酰化酶、头孢菌素酰化酶、青霉素V酰化酶、头孢菌素乙酸酯酶,今年来还应用酶工程技术进行了细胞生产青霉素的研究,合成青霉素和头孢菌素的合成也采用了酶工程的方法。

酶工程技术在制药中的应用

酶工程技术在制药中的应用

酶工程技术在制药中的应用摘要:酶工程是现代生物技术的重要组成部分,作为一项高新型技术为各工业的发展起到重要的推动作用。

介绍了酶固定化、酶的化学修饰、抗体酶、核酸酶、酶标药物的理论及技术研究的新进展以及酶工程在制药工业领域中的应用,对酶工程。

在制药领域应用的发展前景进行探讨。

关键词:酶工程;酶制药;应用前景:酶,它作为一种生物催化剂,已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。

近几十年来,随着酶工程不断的技术性突破,在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。

重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。

用于临床的各类酶品种逐渐增加。

酶除了用作常规治疗外,还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。

如在体外循环装置中,利用酶清除血液废物,防止血栓形成和体内酶控药物释放系统等。

另外,酶作为临床体外检测试剂,可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物,也将是酶在医疗上一个重要的应用。

酶工程概述酶工程是将酶、含酶细胞器或细胞(微生物、动物、植物)等在一定的反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用的物质并用于社会生活的一门科学。

它包括酶制剂的制备,酶的固化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。

其应用主要集中于医药工业、食品工业及轻工业中。

1.酶的固定化技术及其应用通过将酶包埋于凝胶、微囊体内,或通过共价键、离子键吸附连接至固相载体上,或通过交联剂使酶分子相互交联等方法使酶不溶局限在一个有限的空间内的技术过程。

该技术可以使酶在批量反应中反复使用,在连续反应中连续使用或酶与产物易分离。

固定化的方法有吸附法、共价结合法、包埋法、微囊法和交联法等基本方法,也有交联酶晶体、交联酶聚集体、硅基质包埋法和脂质包埋法等新型固定化技术[1]。

在制药领域中应用较多的是包埋法,其次是吸附法。

目前已有多种固定化酶用于大规模工业化生产,如:氨基酰化酶、青霉素酰化酶、天门冬氨酸酶、天门冬氨酸-β-脱羧酶。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!第1篇:酶工程技术在医药制药领域的应用一、酶工程技术研究进展1固定化酶酶工程的最初10年,主要兴趣在发展固定化方法和载体,探索其应用的可能性。

第一代固定化生物催化剂的特征是单酶的固定化,发展了吸附、共价、交联和包埋等数十种固定化方法。

现已有20多种利用单酶活力的固定化生物催化剂在世界上获得工业应用。

2多酶系统的固定化固定化单酶不可能引起发酵工业的根本变革。

大多数生物化学产品的合成和转化必须依赖一连串酶反应,而且需要辅助因子和ATP的参与。

早在70年代初已尝试将催化顺序反应的几种酶共固定,发现物质转化的速度比溶液中酶混合物高。

70年代后期,辅酶的保持和再生又特别受到重视。

ATP和NAD在大分子化后可保持在半透膜内,往返于催化合成的酶与再生它们的酶之间。

已知的酶有50%以上需要辅因的存在参与酶促反应。

ATP、FAD、NAD、PLP与PQQ的再生都可能通过固定化技术获得不同程度的解决,其中包括这些辅因的固定化与其他酶促反应相偶联或对辅因进行化学修饰及利用这些辅因的类似物与衍生物等。

实验发现应用固定化辅因及其衍生物对酶的活力具有良好作用,如thioNAD与A-PAD对马肝醇脱氢酶的活力比NAD更有效。

亚细胞成份都是天然地巧妙定位的多酶集合体,从理论上推测,固定化各种细胞器就可能有效地利用各种多酶系统。

我们曾固定化了羊精囊微粒体、鼠肝微粒体、线粒体和细胞质,为了克服固定化细胞器不够稳定的缺点,KangFuGu等人《构建了一种含有固定化多酶系统和NAD的人工细胞,用于将氨或尿素转变成必需的氨基酸,取得了良好结果。

3固定化细胞从单酶-多酶-细胞器固定化的进一步延伸就是进行完整细胞的固定化,其中包括微生物细胞,动物细胞与植物细胞的固定化。

利用固定化细胞可以进行单酶催化反应,多酶催化反应,还可以进行细胞的生长与增殖,从而制造各种复杂生化物质。

我们应用固定化细胞技术生产L-苹果酸、L-天冬氨酸、L-丙氨酸及1,6-二磷酸果糖等均取得了良好效果[3]。

固定化酵母细胞反应器连续生产乙醇为80年代热门课题,我国已有应用于生产酒精和啤酒的类似工艺。

细胞固定化方法以包埋法为主,也使用吸附法、交联法与共价法。

80年代以来人们更多地注意固定化活细胞与增殖细胞。

真核细胞,尤其是高度分化的动植物细胞已是生物工程领域中可考虑的最后二类生物催化剂。

过去10年,发展了植物细胞培养,紫草宁和人参皂甙的工业化生产得到成功。

最近报道,应用细胞培养技术“发酵”生产贵重抗癌药物紫杉醇也已取得进展。

可是,植物细胞的脆弱,生长缓慢和培养基成本过高限制了更多的成功。

固定化所能给予微生物细胞的新特性也正可弥补植物细胞的缺陷。

植物细胞固定化大多采用包埋法。

处于静止生长期的植物细胞用琼脂、琼脂糖、海藻酸钙或角叉菜胶固定化,往往可获得较高活力的制剂。

也可用聚氨酯、尼龙或聚丙烯酰胺在有细胞存在时聚合成胶。

通常细胞以低密度包埋在颗粒中,再经培养形成高密度和组织化,创造一定梯度的微环境。

固定化植物细胞可由简单的碳源进行生物合成,也可由外加前体进行简单的生物转化。

例如海藻酸钙包埋的常春花细胞不仅可从色胺和开环马钱子减合成西萝芙木碱,还能从蔗糖经多步酶反应合成西萝芙木碱和蛇根碱。

反应器可批式运转180d,产物比游离细胞多3倍,而聚氨酯包埋的辣椒细胞合成的辣椒素比游离细胞多2?3个数量级,迄今已报道了固定化南洋金花、烟草、胡萝卜等10多种细胞的研究。

植物细胞在固定化后,最大优点在于极易通过培养基成分及O2含量来调节细胞的生长期和生产期。

固定化颗粒内细胞组织化,可能积累更多的次生代谢物。

当培养基中加入蛋白质合成的抑制剂或转录抑制剂,或改变盐类、生长调节剂及碳源、就可使细胞生长受抑制,促进次生代谢途径畅通。

植物的次生代谢物一般都储存在液胞中;固定化的又一好处即在于可用二甲基亚砜等有机溶剂、去垢剂、抗菌素等处理诱导释放产物,而不影响细胞的存活。

这些细胞重新在生长培养基中生长,又可恢复生产能力。

目前,固定化植物细胞生产生物碱和色素等的应用研究尚处于初级阶段,尚无实用的报道。

在我国进行中药有效成分的生产应用的研究应有更好前景。

动物细胞是表达动物蛋白的宿主,基因重组和细胞融合技术可能创造出更高效能的新细胞株。

然而动物细胞形态大,又无细胞壁、成倍时间长,而细胞密度、产物浓度和生产率都远低于微生物。

这样“难得”的细胞又十分脆弱,悬浮式培养并不理想。

在已经建立的固定化方法中,只有最温和的吸附和包埋法才得到成功。

目前动物细胞微囊化方法用得最多的是聚赖氨酸/海藻酸(PLL/ALG)法,细胞包埋于海藻酸钙后,再用聚赖氨酸处理复盖半透膜后,则可使细胞在微囊内充分生长,细胞生长密度可达108~109。

微囊化细胞主要有两方面应用:一是培养微囊化动物细胞生产一些药物,二是作为药物直接用于治疗或作为药物筛选之用。

有报道,微囊化杂交瘤细胞在40L反应器内运转2?3星期,可生产5?20g单克隆抗体,这相当于游离细胞在5000L培养罐中的能力。

固定化动物细胞主要用来生产单克隆抗体、干扰素、组织纤溶酶原激活剂(TPA)、白细胞介素、胰岛素生长因子和乙肝病毒表面抗原等。

可以预见,未来将有一大批具生物活性的蛋白质可依赖固定化细胞在生物体外大规模地合成。

4基因工程菌的固定化通常,有一种生化反应存在,就会有一种酶的催化作用促其进行。

因此可以充分利用酶促反应来制造人们所需要的各种化学产品。

但是生物细胞合成的酶量由于机体生命活动平衡调节的需要,一般不会表达出很高的浓度,这就限制了直接利用天然酶来解决更多化学反应的可能性,基因工程技术的进展和实用化为此开辟了有效途径。

只要生物细胞中存在有催化某一生化反应的酶,即使其量微不足道,应用基因重组技术,通过基因扩增与增强表达,人们就可能建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞。

从而进一步构建成新一代的催化剂——固定化工程菌或固定化工程细胞。

如德国BM公司应用蛋白质工程技术,对表达青霉素酰化酶的基因进行点突变改造,重建了青霉素酰化酶工程菌,从而大大延长了固定化青霉素酰化酶的使用半衰期,其固定化酶柱可连续使用700天以上[5]。

又如应用DNA重组技术建立了丝氨酸和色氨酸合成酶工程菌,这种工程菌组装的生物反应器可以用甘氨酸和甲醛为原料制造丝氨酸,每升反应液含丝氨酸超过400g,再从丝氨酸与吲哚转化生成色氨酸,反应液中色氨酸浓度达到200g/LW。

Taragi等将的L-苯丙氨酸转氨酶基因克隆到突变株DG30,然后构建JpPA142质粒(系将含转氨酶基因的模板插入到高表达、高拷贝载体PUC16上),具有JpPA1142质粒的工程菌株,HB101与野生菌相比,其转氨酶活力高20?30倍,因此,是用于工业化生产L-phe的高效工程菌。

作者所在实验室应用PCR法也成功地从中克隆了苯丙氨酸转氨酶基因,构建了生产苯丙第酸的转氨酶工程菌,并开展了固定化研究和应用[7]。

二、酶工程技术在医药领域的应用据不完全统计,应用酶工程技术所产生的工业产值已达几百亿美元。

已形成工业化规模的应用领域有:淀粉制糖工业、乳制品工业、其它食品与发酵工业、氨基酸工业。

目前,固定化酶正日益成为工业应用方面的主力军,在化工医药、轻工食品、环境保护等领域将发挥巨大作用。

尤其在有机酸如柠檬酸、L-苹果酸、L-乳酸;氨基酸如L>天冬氨酸、L-苯丙氨酸、L-丙氨酸、L-色氨酸以及药物产品如1,6-二磷酸果糖、头孢霉素及工业酒精的生产方面都有可能应用酶工程技术进行规模化生产,从而极大程度地改变医药工业和发酵工业的生产方式。

包括辅助因子再生系统在内的固定化多彳梅系统现正成为酶工程应用领域的主角。

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。

1应用酶工程技术制备的产物应用酶工程技术制造初级代谢产物或中间代谢产物[8]应用固定化细胞可大量生产各种初级代谢产物或中间代谢产物如糖、有机酸、氨基酸等。

典型的产品有D-葡萄糖、D-果糖、甘油、1,6-二磷酸果糖、柠檬酸、苹果酸、富马酸、乳酸、右旋糖酐、丙氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸等。

现举两例说明:(1)应用包埋法或吸附法固定化(Sao,lMM3〇)发酵生产甘油。

用海藻酸钙和卡拉胶包埋法生产甘油,产量分别为/L和/L,用聚丙烯酰肼(PAAH)包埋法,甘油产量为?32g/而应用烧结玻璃吸附固定化,甘油浓度为?/L,连续运转400h,多数细胞仍然结合在载体上。

(2)应用海藻酸钙包埋固定化曲霉(八8-,1MM160ATCC11414)生产柠檬酸,连续运转12d以后,反应液中柠檬酸浓度达到14g/L,而且连续柱反应器比批式法取得更好的结果,因为反应产物中柠檬酸浓度的增加会抑制菌体对葡萄糖的利用。

应用酶工程技术生产次级代谢产物通过新陈代谢产生的数量极少,作用大,具有明显的种属特征的代谢产物,称为次级代谢产物,如抗生素、色素、生物碱、性引诱剂、信息素(外激素)等。

酶工程技术生产这些次级代谢产物已取得很大进展。

典型的产品有64?八、7-八1)€八、7-八€八、麦角生物碱、羟化孕酮、可的松和肉毒碱等。

(1)应用酶工程技术生产新型抗生素W应用酶工程技术大规模生产和转化P?内酰胺类抗生素,进一步合成各种头孢霉素已在国内外大量推广。

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株亦可完成转化(见表,1)。

(2)应用海藻酸耗包埋生产麦角碱。

用2%、4%和8%海藻酸钙包埋菌丝体、然后在种子培养基中培养8d,每14天将培养基与固定化细胞分离,进行半连续发酵,经生理盐水洗涤后,添加新鲜培养基重新发酵培养。

菌株可产生裸麦角碱、田麦角碱、野麦角碱和麦角新碱。

发现,随着海藻酸钙浓度的增加,各种生物碱的收率不同。

用2%与4%海藻酸钙固定化时以野麦角碱为主要产物。

而在8%海藻酸钙固定化时则以田麦角碱为主要产物。

而且固定化细胞可以运转32周,其生物碱产量为游离细胞的25倍。

(3)应用酶工程技术转化甾体在甾体激素转化中,随着生物技术的发展,利用微生物酶工程技术不仅研究提高某一步转化反应的专一性和收率或寻找某一转化反应来代替某一个用化学合成法难于进行的反应,而且进一步综合应用了酶抑制剂,生化阻断突变株和细胞通透性的改变等生物技术从而制得了雄甾-1“二烯-3,17二酮,雄甾-4-烯-3-17二酮(4AD)和3氧联降胆留1,4二烯-20酸(BDA)等几个关键中间体,使复杂的天然资源经过几步反应就合成了各种性激素和皮质激素。

相关文档
最新文档