细胞培养生产紫杉醇的系统生物技术
紫杉醇的合成研究进展
化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·163·第47卷第1期2021年1月紫杉醇由于其良好的抗肿瘤作用，得到广大的关注，广泛应用于治疗乳腺癌、头颈癌、卵巢癌、肺癌等。
紫杉醇注射液、紫杉醇酯质体、紫杉醇（白蛋白结合型）等产品不断更迭换代、提高疗效，将紫杉醇更好地应用于临床实践。
紫杉醇结构化学名为5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基紫杉烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13[（2’R ，3’S ）-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯]，结构如图1所示。
图1 紫杉醇结构式1 紫杉醇的全合成紫杉醇母核骨架为6-8-6碳环结构，其全合成自20世纪开始，全世界众多化学家致力于其合成路线的研究。
其全合成路线主要分为三个过程：紫杉醇母核骨架的合成；对骨架进行官能团反应，对其进行修饰；最后加上侧链苯基异丝氨酸完成全合成。
其全合成过程复杂、烦琐，耗时长，且效率低下。
Wender 合成是目前公开最短的紫杉醇全合成路线。
以化合物2为起点，经过系列反应得到化合物7，完成AB 环的合成。
经过C-3位反应和氧化反应得到10，经醇醛缩合得到12，完成C 环的建立。
然后经过C-5的溴取代，C-4、C-20臭氧化完成对含氧D 环的建立，得到13，再进一步得到巴卡亭Ⅲ（14），最后完成C-10乙酰化及侧链的加成得到紫杉醇。
其合成路线，如图2所示。
23OOOOHOH OTMSO OO O CHO45678OOO OOOOOOO OTBSTIPSOOTBSTIPSOCHOOH TIPSOTIPSOOBOMOHHO OBzOAcOTESO OO OOO 910TIPSOHO OH OHOH BrOTroeAcO AcOO OHO 1211OBzOBzHHOBOMTIPSOTIPSOHO HOHO 1314OCOPhOAcOBzH HHH O OOTES 1OO ONPhAcO AcOOHBzOTroe图2 Wender 合成路线2 紫杉醇的半合成紫杉醇的全合成烦琐且收率低，不适合大生产，于是应寻求更佳的合成方法。
浙江省绍兴市2023-2024学年高三11月选考科目诊断性考试生物试题含解析
2023年11月绍兴市选考科目诊断性考试生物试题（答案在最后）一、选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.生物多样性是维持生态系统稳态和生产力持续发展的重要条件，保护生物多样性需要采取适当措施。
不属于保护生物多样性措施的是（）A.大量开发经济物种B.恢复退化的生态系统C.人工繁殖D.建立基因资源库【答案】A【解析】【分析】生物多样性的保护：（1）就地保护（自然保护区）：就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等，这是对生物多样性最有效的保护。
（2）易地保护：易地保护是指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。
例如，建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等，这是为即将灭绝的物种提供最后的生存机会。
（3）利用生物技术对生物进行濒危物种的基因进行保护。
如建立精子库、种子库等。
（4）利用生物技术对生物进行濒危物种进行保护。
如人工授精、组织培养和胚胎移植等。
【详解】A、大量开发经济物种，可能破坏当地的生态系统，使生物多样性降低，不属于保护生物多样性措施，A符合题意；B、恢复退化的生态系统是指通过改造、修复等各种方法改良和重建已经退化和被破坏的生态系统，这是对生态系统多样性的保护，B不符合题意；C、人工繁殖可以为即将灭绝的物种提供最后的生存机会，这是对生态系统多样性的保护，C不符合题意；D、利用生物技术对生物进行濒危物种的基因进行保护，如建立种子库、基因资源库等，D不符合题意。
故选A。
2.许多植物在种子发育时会储存大量的油脂，油脂积累在由磷脂分子包裹的油质体中。
下列叙述正确的是（）A.种子中单位质量的油脂储能比淀粉更多B.油脂与磷脂分子都是脂质，所含元素相同C.油质体中的油脂与磷脂分子的亲水头部相靠近D.可利用双缩脲试剂鉴定种子中的油脂【答案】A【解析】【分析】脂肪可被Ⅲ染液染成橘黄色，是细胞内良好的储能物质。
《植物细胞培养技术的应用》 知识清单
《植物细胞培养技术的应用》知识清单一、植物细胞培养技术的简介植物细胞培养技术是指在无菌条件下，将植物细胞从完整的植株中分离出来，在人工控制的环境下进行培养，使其生长、分裂和分化的技术。
这项技术的出现为植物生物技术的发展带来了新的机遇，也为解决许多实际问题提供了有效的途径。
二、植物细胞培养技术的应用领域1、药物生产许多植物中含有具有药用价值的成分，如紫杉醇、长春碱等。
通过植物细胞培养技术，可以大规模生产这些药用成分，减少对野生植物资源的依赖，同时降低生产成本。
例如，紫杉醇是一种有效的抗癌药物，以往主要从红豆杉树皮中提取，资源有限且对红豆杉的生存造成威胁。
而利用植物细胞培养技术，可以在生物反应器中大量培养红豆杉细胞，生产紫杉醇。
2、食品工业植物细胞培养可以用于生产天然食品添加剂和功能性食品成分。
比如，通过培养胡萝卜细胞可以获得胡萝卜素，培养番茄细胞可以生产番茄红素等。
这些天然的成分不仅增加了食品的营养价值，还满足了消费者对健康食品的需求。
3、农业领域（1）种苗快速繁殖可以快速繁殖优良品种的种苗，缩短繁殖周期，提高繁殖效率。
对于一些繁殖困难或珍稀的植物品种，这一技术尤为重要。
（2）脱毒苗培育能够去除植物体内的病毒，培育出无病毒的种苗，提高农作物的产量和品质。
4、化妆品行业从植物细胞中提取的一些活性成分，如茶多酚、花青素等，具有抗氧化、抗衰老等功效，可以用于化妆品的生产，满足人们对美容护肤的需求。
5、环境保护利用植物细胞培养技术，可以培育出能够吸收和降解污染物的植物细胞，用于环境修复。
例如，某些植物细胞能够吸收重金属离子，降低土壤和水体中的污染程度。
三、植物细胞培养技术的关键步骤1、细胞的获取可以通过机械分离、酶解法等手段从植物的组织或器官中分离出单个细胞。
2、培养基的选择与配制培养基的成分包括大量元素、微量元素、有机成分、植物生长调节剂等。
不同的植物细胞需要特定的培养基配方来满足其生长和发育的需求。
3、培养条件的控制（1）温度：一般在 25 30℃之间。
紫杉醇的发酵培养
自1929年英国人发现青霉菌分泌青霉素能抑制葡 萄球菌生长以后，相继发现了链霉素、氯霉素、金霉 素、土霉素、四环素、新霉素和红霉素等抗菌素.在 近几十年内，抗生素的研究又有了飞速的发展，已找 到的抗生素有数千种，其中具有临床效果并已利用发 酵法大量生产和广泛应用的多达百余种.
2、维生素类药物
美国西部山区有一片红豆杉林，山林中有一个小村镇，住
着2000多居民。这个小村镇虽然不大，却以长寿而闻名美国。 小村镇里，寿命最短的人都活到95岁以上，绝大多数人的寿命 都在100岁以上，百岁寿星处处可见！
副作用
但是，人们发现紫杉醇具有独特的 抗肿瘤作用，能够显著地抑制肿瘤生长， 对晚期卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌、 卡波济肉瘤等疗效确切，而且副作用很 小。当世界各国都为无法攻克癌症而焦 灼的时候，红豆杉中紫杉醇的发现像一 棵救命的灵芝草，给癌症患者带来了生 的希望。
2) 内生真菌的培养
• 种子培养基: 液体培养基，将纯 化菌株接种到液体培养基中培养 种子菌,3 d 后,取5 mL 液体种 子菌转入发酵罐中发酵。
• 发酵培养基：2.8L 和10L 小罐发酵方法： 以3%接种量将种子培养液接入已灭菌 (2.8L 小罐进行实罐灭菌,10L 罐先空消, 再用无菌压缩空气吹干后加入灭过菌的培 养基)、冷却的发酵培养基中，200 r/ min ，28℃通风培养16~18d，定期测定 发酵液中紫杉醇含量、生物量、总糖和 pH 值。
• 维生素作为六大生命要素之一，为整个生命活动所必 需.VA的前体β-胡萝卜素及VC和VE均为抗氧化剂，能 保护人体组织的过氧化损伤并提高机体免疫力，有抗 癌、抗心血管疾病和白内障等功能.
• 就拿Vc为例，Vc的微生物发酵法早已取得重要突破， 利用“大小菌落”菌株混合培养生产VC的工艺已经成 熟，进入产业化.目前利用氧化葡萄糖杆菌与一种蜡 状芽孢杆菌混合菌共固定化发酵技术，可将Vc的收率 提高到80%以上，生产周期比传统工艺缩短1/3.
生物丨浙江省绍兴市2025届高三6月期末调测生物试卷及答案
绍兴市2023学年第二学期高中期末调测高二生物考生须知：1．本卷考试时间90分钟，满分100分；2．请将学校、班级、姓名分别填写在答题卷相应位置上。
本卷答案必须做在答题卷相应位置上。
一、选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1．世界环境日为每年的6月5日，反映了世界各国人民对环境问题的认识和态度，表达了人类对美好环境的向往和追求。
今年是第53个“世界环境日”，我国的主题为“全面推进美丽中国建设”。
下列相关叙述错误的是（）A．保护关键种是保护生物多样性的措施之一B．要保护珍稀野生动植物资源，禁止对野生生物资源的开发和利用C．要积极探索代价小、效益好、排放低、可持续发展的环境保护道路D．臭氧减少、酸雨、荒漠化、土壤及水体污染等会威胁野生动植物的生存2．秋冬季节是流感的高发季，流感患者一般会出现发热症状。
发热后体温逐渐恢复正常过程中的生理变化，下列叙述正确的是（）A．皮肤毛细血管舒张、血流量增多B．产热与散热维持平衡C．甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强D．骨骼肌战栗、产热增加3．右图表示马铃薯某细胞内部分物质的转变过程，①②③表示反应过程。
下列叙述正确的是（）参与A．过程②③都有O2B．过程①可发生在细胞溶胶或线粒体基质中C．马铃薯块茎细胞既能发生需氧呼吸，也能发生厌氧呼吸D．过程②既可发生在需氧呼吸过程中，也可发生在厌氧呼吸过程中4．浙江嵊州盛产的桃形李可用于生产果酒、果醋、果脯等系列产品，部分产品流程如右图。
下列叙述正确的是（）A．新鲜桃形李汁接种酵母菌后需高压蒸汽灭菌以排除杂菌污染B．桃形李汁中通入无菌空气对酵母菌的增殖和酒精的产量均不利C．可抽样检测发酵罐内的酒精和醋酸含量初步判断发酵状态D．可以用平板划线法调查发酵液中酵母菌和醋酸菌的数量5．研究表明，生长素、赤霉素和细胞分裂素能促进植物体的生长和发育；冬小麦种子经低温处理，体内赤霉素含量升高，即使在春天播种也能在夏初抽穗开花。
紫杉醇
紫杉醇1.紫杉醇的发现和历史2.紫杉醇的化学结构3.紫杉醇的提取分离方法4.紫杉醇的合成研究5.常见的几种紫杉醇药物6.个人感想1.紫杉醇的发现和历史紫杉醇是红豆杉科红豆杉属植物的次生代谢产物，这类植物主要分布于北半球的温带至亚热带地区，全世界共有11种。
最初，紫杉醇是从短叶紫杉（Taxus brevi folia）的树皮中分离获得的，在它的抗癌作用被发现之前，林木工人通常把它砍了当柴烧或者用来做篱笆。
早在1856年德国科学家Lucas·H开始对Taxus baccata Linn(浆果红豆杉)进行化学研究，并从其叶片中提取出粉状碱性成分Taxine,但在随后的100多年里没有多大的研究进展。
直到20世纪60年代，随着光谱技术的飞速发展，科学家才开始对红豆杉属的植物有了比较深入的研究。
20世纪初，人们发现美国西部山区的一个有一片红豆杉林的小城镇中的居民很长寿，他们的寿命最短的在95岁以上，绝大多数的人寿命超过100岁，而且百岁老人随处可见。
科学家到那里考察发现当地居民除了两个与其他地方居民不同的生活习惯外，其余的都差不多。
一是当地居民喜欢采摘山林中的红豆杉树叶泡茶喝；二是经常去红豆杉林中散步或运动。
这种现象引起了科学家对红豆杉的研究兴趣，他们从红豆杉树皮中提取出一种对许多类型的肿瘤细胞有细胞毒作用的提取物——紫杉醇。
后来研究表明其化学结构为紫杉烷类中的一种四环二萜类化合物【1】。
1962年8月，在美国农业部任职的植物学家Barclay响应由美国国立癌症研究所（National Cancer Institute ,NCI）发起的植物提取物抗癌活性成分筛选研究,收集了7Kg太平洋紫杉的树皮寄回了NCI。
这些样品后来经NCI北卡罗莱纳州“研究三角学院”（Research Triangle Institute ,RTI）分馏实验室的美国化学家Wani博士和Wall博士。
他们分离提取得到紫杉醇的粗提物，在筛选实验中他们发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的抑制活性，有强烈的KB细胞毒作用及抗小鼠肉瘤和抗白血病活性。
紫杉醇培训资料
紫杉醇的提取和纯化
提取方法
采用合适的提取方法，如有机溶 剂萃取、高速离心等，以最大程 度地提取紫杉醇。
纯化技术
采用色谱技术、沉淀技术、蒸馏 等纯化技术，使紫杉醇的纯度达 到药典要求。
产品质量控制
在提取和纯化过程中，需严格控 制产品质量，确保紫杉醇的安全 性和有效性。
紫杉醇的生产现状和发展趋势
生产现状
目前紫杉醇的生产主要依赖于植物提取，但存在资源有限、生产成本高等问题。
发展趋势
为解决这些问题，国内外研究者正积极探索基因工程、细胞培养等新型生产方法，以提高紫杉醇的生产效率和 降低成本。
03
紫杉醇的药理学性质
紫杉醇的药物动力学特性
吸收和分布
紫杉醇口服吸收率较低，主要通过静脉注 射给药。药物在体内广泛分布，主要分布 于肺部、肝脏、肾脏和胃肠道等器官。
醇的作用机制不同。
协同作用
02
紫杉醇和其他新型抗肿瘤药物联合应用，可发挥协同作用，提
高抗肿瘤效果。
临床应用
03
在多种肺癌、结直肠癌、黑色素瘤等的治疗中，紫杉醇与其他
新型抗肿瘤药物联合应用已取得较好的疗效。
06
紫杉醇的未来研究和开发前景
紫杉醇新型作用机制的研究
紫杉醇抗肿瘤机制的深入探讨
研究紫杉醇如何影响肿瘤细胞的生长、分裂和死亡过程，以及其对这些过程的精确作用机制。
紫杉醇的毒性和不良反应
毒性反应
紫杉醇的毒性反应主要包括骨髓抑制、过敏 反应、心脏毒性等。骨髓抑制主要表现为白 细胞和血小板减少，过敏反应表现为皮疹、 呼吸困难等，心脏毒性表现为心肌损伤、心 律失常等。
不良反应
紫杉醇的不良反应包括恶心、呕吐、脱发等 ，这些不良反应会影响患者的治疗依从性和
红豆杉细胞组织培养等技术的综述
红豆杉细胞组织培养等相关技术的综述摘要红豆杉因其次生代谢产物紫杉醇具有独特的抗癌活性，而倍受关注[1，2]，目前研究较多的是用细胞组织培养技术生产红豆杉获取紫杉醇，而且研究者对其相关技术条件进行了不断的摸索与优化，本文主要对近10年的红豆杉细胞组织培养技术相关内容进行综述。
关键词红豆杉；紫杉醇；细胞培养；优化1、介绍红豆杉是红豆杉科红豆杉属植物，是第四世纪冰川后迄今为止仅有的56种植物中的珍稀药用树种之一。
全世界共14种，我国有4种和1变种，即东北红豆杉、云南红豆杉、西藏红豆杉、中国红豆杉和南方红豆杉[1]。
红豆杉产生的二萜类次生代谢产物-紫杉醇是当今世界公认的广谱、高活性抗癌药物，具有独特的抗癌机理，因此红豆杉倍受关注[1，2]。
紫杉醇对卵巢癌、子宫癌、乳腺癌等十几种癌症具有很好的疗效，它目前已在临床上作为乳腺癌、卵巢癌和非小细胞肺癌的一线用药[3]。
但天然红豆杉树皮中紫杉醇含量极低，仅为干重的0．01％一0．06％，3～6棵100年左右的红豆杉树皮才能提取出用于治疗一个癌症病人所需求的紫杉醇[4]，由此也出现了药用和资源保护的尖锐矛盾[5]，可见单纯靠天然生长的红豆杉树中提取的紫杉醇远远不能满足需求，药源不足已成为限制紫杉醇在临床中大量应用的瓶颈[3，4]。
解决药源的问题的方法说来应该就两个大方面，即人工合成和生物技术方法，也就是化学合成和利用相关生物技术解决紫杉醇的药源问题。
但是，由于紫杉醇化学结构的复杂性，这就意味着紫杉醇的化学合成在经济上是不可行的；而且紫杉醇的半合成原料，例如从针叶红豆杉所分离得到的巴卡亭Ⅲ，也要从红豆杉属植物中提取获得[6]。
这样看来，人工合成的方法，不论是全化学合成还是半化学合成，其可行性都很低。
从生物技术角度来看，人们主要从遗传转化、人工栽培、真菌生产和植物细胞培养等几个方面尝试解决紫杉醇的药源问题，而其中的细胞培养因具有众多优点而成为商业化生产的首选方法[5]。