酶工程制药1
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。
生物制药技术酶工程制药
其他常用的产酶菌还有:主要用于生产葡萄 糖氧化酶、青霉素酰化酶、5'-磷酸二酯酶、 脂肪酶等的青霉，主要用于生产纤维素酶 的木霉，主要用于生产淀粉酶、蛋白酶、 纤维素酶的根霉，主要用于生产葡萄糖异 构酶的链霉菌。微生物发酵法生产酶制剂 是一个十分复杂的过程，由于具体的生产 菌和目的酶不间，菌种的制备、发酵方法 和条件、酶的分离提纯方法也各不相同。
3在药物生产方面的应用
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。主要的应用有: 利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素 和头孢霉素、利用β-酪氨酸酶制造多 巴、利用核苷磷酸化酶生产阿糖腺苷、 利用蛋白酶和羧肽酶将猪胰岛素转化 为人胰岛素等。
4在分析检测方面的应用
在1971年第一届国际酶工程会议上，正 式建议采用固定化酶的名称。所谓固定 化酶，是指限制或固定于特定空间位置 的酶，具体来说，是指经物理或化学方 法处理，使酶变成不易随水流失即运动 受到限制，而又能发挥催化作用的酶制 剂，制备固定化酶的过程称为酶的固定 化。固定化所采用的酶，可以是经提取 分离后得到的有一定纯度的酶，也可以 是结合在菌体(死细胞)或细胞碎片上的酶 或酶系。
三、酶的生产菌
1.对菌种的要求 利用微生物生产酶制剂，首先要获得高产酶的优良菌种，然后
用适当的方法进行培养和扩大繁殖，并积累大量的酶。这种有 目的地利用微生物生产酶的方法称为酶的发酵技术。虽然同一 种酶，往往可以从多种微生物中得到，但菌种性能的优劣、产 量的高低，会直接影响到微生物发酵生产酶的成本，所以作为 一个优良的产酶菌种应具备以下几点要求: ①繁殖快、产酶量高，酶的性质应符合使用要求，而且最好是 产生胞外酶的菌。 ②不是致病菌，在系统发育上与病原体无关，也不产生有毒物 质。这一点对医药和食品用酶尤为重要。 ③产酶性能稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体。 ④能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养。
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L天冬酰胺酶的生产工艺
材料与试剂 大肠杆菌Escherichia coli A.S.1.357； 培养基加牛肉汁100mL,蛋白胨1g,氯化钠0.5g,琼脂2-2.5g 37℃； 玉米浆30kg； （NH4)2SO4 蔗糖溶液（蔗糖40%溶菌酶200mg/L,EDTA10mmol/L,PH7.5) （NH4)2SO4 50mmol/L,不同PH值的磷酸缓冲液 丙酮
白血病的概述与致病因素
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一、L-天冬氨酰胺酶的性质
L-天冬酰胺酶（L-asparaginase , L-ASP ），广泛存在于微生物、植物和部分啮齿类动物的血清中，纯酶的分子量从130000到140000不等。物理性状为白色结晶粉末，微有湿性，易溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、乙醛、苯等有机溶剂。 对热稳定性好，在温度50℃下，15min后，活性降低30%，60℃下，1小时内失活。冻干品在2~5℃可稳定数月，但其溶液只能保存数日，20℃储存7天，5℃储存14天均不减少酶的活力。最适宜在pH值为8.5，温度在37℃下储存。
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L-天冬酰胺酶的抗肿瘤作用：
L-ASP抗肿瘤的作用机制在于它能降低人体内L-天冬酰胺和L-谷氨酰胺的浓度，这两种氨基酸是合成嘌呤环和嘧啶环的重要组成部分。肿瘤细胞缺乏天冬氨酰合成酶，不能合成L-天冬酰胺，需要摄取外源L-天冬酰胺才能存活。当外源L-天冬酰胺被分解掉时，癌细胞合成核苷酸和戴白骓·蛋白质的能力就会显著降低，因此L-ASP能有效的抑制肿瘤细胞的增值。
08酶工程制药
固定化酶的方法比较
从游离酶到固定化酶 固定化的方法 固定化酶的性质 固定化细胞
固定化酶的性质
从游离酶到固定化酶 固定化的方法 固定化酶的性质 固定化细胞
固定化也是一种化学修饰，酶本身的结 构必然受到扰动
酶固定化后，扩散限制效应、空间障碍、 载体性质造成的分配效应等因素必然对 酶的性质产生影响
急性心梗，脑中风， 肺栓塞
肺栓塞
Laronidase，粘多糖--L艾杜糖醛酸水解酶
Imiglucerase，葡糖脑苷脂 酶
Algasidase beta，半乳糖 苷酶-
dornase alfa，DNA酶
Tenecteplase，t-PA突变体
Aldurazyme (CHO) Cerezyme (CHO) Fabrazyme (CHO) Pulmozyme (CHO) TNKase (CHO)
化学法：共价结合法
从游离酶到固定化酶 固定化的方法 固定化酶的性质 固定化细胞
载体-反应基团
活性基团（-SH） 相关基团活化（-OH、-COOH、-NH2等） 双功能试剂（戊二醛）
酶-反应基团
-/ε-氨基， -/ -/-羧基 羟基、巯基、咪唑基、酚基等
优点：结合牢固，酶不易脱落 缺点：反应剧烈，酶活回收低（30%）
Interferon -2b 干扰素-2b
Intron A
Schering-Plough 1986.6 乙、丙肝、白血病、
PEG-Intron (PEG化) Schering-Plough 2001.8 Kaposi's肉瘤等
化学修饰酶的药用价值
提高热稳定性——工业用酶 改善酶学性质——工业用酶 改变最适pH值——工业用酶/药 药用酶的生产
酶工程制药常用技术及应用
酶工程制药常用技术及应用酶工程制药常用技术及应用酶是由生物体活细胞产生的具有催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
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。
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。
酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，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物质并应用于社会生活的一门科学技术。
它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。
酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。
一、酶工程制药的基本技术现代酶工程制药的基本技术主要包括酶和细胞的固定化、酶的化学修饰、酶法的手性药物合成技术等。
1.酶和细胞的固定化技术酶本身还是溶于水的，只是是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在其中，使得酶在水中溶性凝胶或半透膜的微囊体从而导致流动性降低。
酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。
便于运输和贮存，有利于自动化生产，但是活性降低，使用范围减小，技术还有发展空间。
固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。
酶和细胞的固定化方法有：吸附、共价结合、包埋、选择性热变性、光照、辐射和定点固定化技术等，在制药工业中，包埋法应用较多，其次为吸附法。
固定化细胞包括微生物细胞（包括基因工程菌）、动物和植物细胞。
植物细胞固定化一般采用包埋法，在中药有效成分的应用上具有广阔的前景，至今研究成功的固定化植物细胞有固定化南洋金花、烟草、胡萝卜等10多种。
动物细胞有固定化主要用吸附法和包埋法，目前动物细胞微囊化固定法使其研究的热点，动物细胞有固定化技术现已成功应用于药物药物筛选模型、单克隆抗体、白细胞介素、干扰素等药物的生产过程。
酶工程制药讲解.
⒊酶和细胞的固定化方法
B、离子结合法：
酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不 溶性载体上。
优点：操作简单，处理条件温和，酶的高级结 构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏。
缺点：载体和酶的结合力弱，易受缓冲液种类 或pH的影响，离子强度高时，酶易脱落。
⒊酶和细胞的固定化方法
C、共价结合法： 酶以共价键结合于载体上。即将酶分
〔2〕包埋法制备技术：
凝胶包埋：先将凝胶材料与水混合， 加热使之溶解，再降至其凝固点以下的温度， 然后假设预保稳的酶液，混合均匀，最后冷 却凝固成型和破碎即成固定化酶。
5、固定化酶的制备技术
微囊化包埋：将酶定位于具有半透膜的微小囊内。半透 膜厚约20nm，膜孔径40 nm ,其外表积与体积比很大， 包埋酶量也多。
〔2〕对酸碱有一定的耐受性；
〔3〕有一定的机械强度； 有一定的亲水性和稳定性；
〔4〕
〔5〕有一定的疏松网状结构，颗粒均匀；
〔6〕共价结合时有可活化基团；
〔7〕有耐受酶和微生物细胞的能力：
〔8〕廉价易得。
5、固定化酶的制备技术
〔1〕吸附法制备技术：将酶的水溶液与具有 高度吸附能力的载体混合，然后洗去杂质和 未吸附的酶即得固定化酶。
固定化细胞的缺点：
(1)必须保持菌体的完整，防止菌体自溶， 否那么，将影响产品纯度。 (2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解， 同时，需抑制胞内其他酶的活性止副产物 的形成。 (3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散。
⒊固定化细胞的制备技术
⑴载体结合法 是将细胞悬液直接与水不溶性的载体 相
结合的固定化方法。 载体：主要为阴离子交换树脂、阴离子交 换纤维素、聚氯乙烯。 优点：操作简单，符合细胞的生理条件， 不影响细胞的生长及酶活性。 缺点：吸附容量小结合强度低。
第六章 酶工程制药
常用的是戊二醛
O O
H — C — CH2 — CH2 — CH2 — C — H
使用戊二醛的酶固定化的交联方式：
酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；
(a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶； （b）酶分子被结合到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
四、简答、论述 1.为什么工业生产酶以微生物作为主要原 料？ 2.优良的产酶菌应具备哪几点要求？ 3.固定化酶的常用方法有哪些？ 4.解释固定化酶活力大都下降的原因。 5.举例说明如何选择固定化酶的方法。
第三节固定化酶和固定化细胞的反应器
酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必需在一定的 反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催 化反应的速度。 用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
（6）酶的作用专一性 与自然酶基本相同。但大分子底物难于接近
酶分子，导致酶的专一性发生改变。
3、固定化细胞的性质
与固定化酶相比，固定化细胞的情况比较复杂。 （1）有活性升高的现象。 （2）稳定性的增加 。 （3）最适温度和最适pH常保持不变。
五、固定化酶（细胞）的评价指标
(1)酶(细胞)的活力 固定化酶通常呈颗粒状，一般用于测
三、酶的生产菌种
※1.对菌种的要求
一个优良的菌种应具备以下几点要求：
（1）繁殖快、产酶量高、酶的性质应符合使用要求， 最好是产胞外酶的菌； （2）不是病原菌，也不产生有毒物质；
（3）产酶性能稳定，不易变异退化，不易感染噬菌 体； （4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养。
《酶工程制药pa》PPT课件
13.01.2021
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第二节 酶和细胞的固定化
一、什么是固定化酶？
13.01.2021
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定义：
指限制或固定于特定空间位置的酶，具 体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶 变成不易随水流失即运动受到限制，而又能 发挥催化作用的酶制剂，制备固定化酶的过 程称为酶的固定化。
13.01.2021
第六章 酶工程制药
13.01.2021
精品医学
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第一节 概 述
一、酶工程简介（Enzyme Engineering）
酶工程是酶学和工程学相互渗透结合，发展而形 成的一门新的技术学科。它是从应用的目的出发研究 酶、应用酶的特异催化性能，并通过工程化将相应原 料转化成有用物质的技术。
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。
13.01.2021
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2. 离子结合法
优点：操作简单、处理条件温和，酶的高级结构
和活性中心的氨基酸残基不易被破坏，能得到酶活 回收率较高的固定化酶。
天然高分子载体：淀粉、谷蛋白、纤维素等
13.01.2021
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1. 物理吸附法
• 静止法 • 电沉积法 • 反应器上直接吸附法 • 混合浴或震荡浴吸附法
13.01.2021
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优点：操作简单，可选用不同电荷和不同形状的载
体；固定化过程可与纯化过程同时实现；酶失活后载 体仍可再生。
微生物中得到； B. 微生物繁殖快，生产周期端，培养简便，并可通过控制
培养条件来提高酶的产量； C. 微生物具有较强的适应性，通过各种遗传变异的手段，