第十八章

生物藥物第十八章

生物藥物1第一節生物藥物概述一、生物藥物的概念：biopharmaceutics利用生物體、生物組織或其成分，綜合應用生物學、生物化學、微生物與免疫學、藥學等的原理與方法制造的一類用于預防、診斷、治療的藥物。包括各種天然生物活性物質及其人工合成或半合成的天然物質類似物。第一節生物藥物概述一、生物藥物的概念：biop2現代生物藥物四大類型：基因重組多肽、蛋白質類治療藥物；基因藥物：即基因疫苗、反義藥物和核酶等；天然生物藥物，來自動物、植物、微生物、海洋生物的天然產品；合成和部分合成生物藥物。現代生物藥物四大類型：3二、生物藥物的發展二、生物藥物的發展41.傳統生物制藥（Traditionalbiopharma-ceutics）技術階段是指從生物材料粗加工制成粗制劑階段。上古時期4世紀7世紀

炎帝,傳說上古時期姜姓部落的首領，又稱赤帝、烈山氏，即神農氏(或神農氏的子孫)，相傳用蟾酥治療創傷。

葛洪(284～364),東晉教理論家、醫學家、煉丹術家。字稚川，自號抱樸子，丹陽句容（今屬江蘇）人。《肘后良方》中記載用海藻治癭病。

孫思邈（581～682），京兆華原（即今陜西省耀縣）人，唐代著名道士，醫藥學家，被世人尊稱為“藥王”。公元631～682，孫思邈用羊肝治“雀目”。

1、早期生物藥物階段1.傳統生物制藥（Traditionalbiopharm52.近代生物制藥發展階段（RecentBiopharmaceutics）（1）臟器制藥與微生物制藥時期（2）生化制藥工業時代00502575RecentBiopharmaceutics20thCentury20世紀20年代：胰島素、甲狀腺素、EAA、EFA、VitC20世紀40年代：青霉素20世紀50年代：皮質激素、垂體激素20世紀60年代：酶制劑、維生素60年代后，進入第二個發展時代:生化制藥工業時代。生物分離工程技術與設備廣泛應用。生化產品達600多種。2.近代生物制藥發展階段（1）臟器制藥與微生物制藥時期0063).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.Berg把SV40的DNA和λ噬菌體分別切割又將兩者連接在一起成功構建第一個重組人工DNA分子1972年，Boyer實驗室首先發現EcoRI核酸限制性內切酶2).限制性內切酶4).基因克隆1973年，Cohen等人首次在體外將重組DNA分子導入大腸桿菌1953年首次提出了DNA雙螺旋結構提出了DNA復制假說1).DNA雙螺旋模型3.現代生物制藥階段（ModernBiopharmaceutics）3).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.71982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物技術藥物投放市場，369種進入三期臨床，760多種進入I-II期，2600多種處于臨床前研究。1982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物8生物藥物的特點藥理學特性（1）治療的針對性強：治療的生理生化機制合理，療效可靠。如：細胞色素c治療組織缺氧。

（2）藥理活性高：精制的高活性物質，具高效的藥理活性。（3）毒副作用小，營養價值高：主要是蛋白、核酸、糖、脂類等（4）生理副作用常有發生：不同生物、不同個體的活性物質的結構有差異。表現在免疫反應和過敏反應。生物藥物的特點藥理學特性92、生產、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質含量低：雜質種類多且含量高，提取純化工藝復雜。如，胰腺中胰島素的含量僅0.002%。（2）穩定性差：生物大分子藥物是以嚴格的空間構象來維持其生物活性功能，一旦受到破壞，即失去其藥理功能。如被體內酶水解，理化因素等。（3）易腐敗：原料和產品均為高營養物質，易染菌、腐敗，失去活性，并產生熱源和致敏物質2、生產、制備中的特殊性10（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所以多為注射用藥。因此對制劑的均一性、安全性、穩定性、有效性等都有嚴格要求。同時對其理化性質、檢驗方法、劑型、劑量、處方、貯存方式等也有明確要求。（5）相對分子質量較大.（6）生產工藝可能影響活性3、檢驗上的特殊性（1）理化檢驗指標（2）生物活性檢驗指標（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所11第二節生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類（一）按其來源和制造方法對生物藥物分類1.動物來源：來源于動物臟器2.微生物來源：發酵第二節生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類12微生物藥物(microbialmedicine)

微生物藥物是一類特異的天然有機化合物，包括微生物的次級代謝產物，初級代謝產物和微生物結構物質，還包括借助微生物轉化（microbialtransformation）產生的用化學方法難以全合成的藥物或中間體。細菌放線菌真菌細菌放線菌真菌13（1）抗生素（1）抗生素14（2）維生素（3）氨基酸（4）酶抑制劑（5）免疫抑制劑（2）維生素153.植物來源4.現代生物技術產品：基因工程，單克隆抗體，轉基因動物。5.化學合成：多肽，核酸片段3.植物來源16（二）按藥物的化學本質和化學特性來分

1.AA及其衍生物類藥物2.多肽和蛋白質類藥物3.酶與輔酶類藥物4.核酸及其降解物和衍生物類藥物5.糖類藥物6.脂類藥物7.細胞生長因子類8.生物制品類（二）按藥物的化學本質和化學特性來分17（三）按生理功能和用途分類

1.治療用藥2.預防用藥3.診斷用藥4.其他生物醫藥用藥：生化試劑、保健品、化妝品、食品、藥用材料。（三）按生理功能和用途分類18二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物

1、內分泌障礙治療劑7、抗病毒藥物2、維生素類藥物8、抗輻射藥物3、中樞神經系統藥物9、抗腫瘤藥物4、血液與造血系統藥物10、計劃生育藥物5、呼吸系統藥物11、生物制品類治療劑6、心血管系統藥物

二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物19（二）作為預防藥物傳統性疫苗：

滅活疫苗是經過處理后，去除致病力，保留其免疫原性而成的疫苗。

減毒疫苗是指保留一定的剩余毒力和免疫性制成疫苗，接種人體后，使機體產生一定的感染而獲得免疫力。新型疫苗：

重組疫苗應用基因工程技術制成的疫苗，如基因重組乙肝疫苗。基因重組方法還可制成更多種類、更價廉、更安全有效的疫苗或多價疫苗。

核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接導入動物體細胞內,并通過宿主細胞的表達系統合成抗原蛋白,誘導宿主產生對該抗原蛋白的免疫應答,以達到預防和治療疾病的目的。（二）作為預防藥物20（三）作為診斷藥物1、免疫診斷試劑2、酶診斷試劑3、器官功能診斷試劑4、放射性核素診斷藥物5、診斷用單克隆抗體6、基因診斷芯片（三）作為診斷藥物21（四）用作其他生物醫藥用品

1、生化試劑系列2、生物醫學材料3、營養保健品及美容化妝品

（四）用作其他生物醫藥用品22第三節生物藥物的研究進展一、天然生物藥物的研究發展前景

1．深入研究開發人體來源的新型生物藥物2．擴大和深入研究開發動物來源的天然活性物質3．努力促進海洋藥物和海洋活性物質的開發研究4．綜合應用現代生物技術,加速天然生物藥物的創新和產業化5．中西結合創制新型生物藥物。第三節生物藥物的研究進展一、天然生物藥物的研究發展前景23二、生物技術藥物研究發展前景生物技術藥物（也稱基因工程藥物，Biotechdrugs）,指以DNA重組技術生產的蛋白質、多肽、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細胞生長因子等藥物。2008年生物技術藥物的市場銷售將達到600億美元。二、生物技術藥物研究發展前景241．生物技術藥物的發展已進入蛋白質工程藥物新時期第一代重組生物技術藥物逐漸被第二代蛋白質工程藥物所取代,蛋白質工程技術日新月異,點突變技術（site-directedmutagenesis）、DNA改組技術（DNAshuffling）、融合蛋白技術、定向進化技術（directionevolution）、基因插入及基因打靶等技術使蛋白質工程藥物新品種迅速增加。1．生物技術藥物的發展已進入蛋白質工程藥物新時期252．發展新型生物技術藥物與疫苗和治療性抗體。

FDA已批準17種治療性抗體，在抗腫瘤、治療風濕性關節炎，防止感染、抗血小板凝集等方面療效突出。在369種進入臨床試驗的生物技術藥物中有75種是抗體類產品，如抗TNFα嵌合抗體，TNFα-R-Fc融合蛋白。3．新的高效表達系統的研究與應用。4．生物技術藥物新劑型研究迅速發展。2．發展新型生物技術藥物與疫苗和治療性抗體。265．生物芯片在藥物研究中的應用生物芯片（biochip）是指通過微加工和微電子技術在固體載體的表面上構建的可準確、大信息量檢測生物組分的微型分析系統,它包含基因芯片（genechip）、蛋白質芯片（proteinchip）、細胞芯片（cellchip）、組織芯片（tissuechip）和小分子芯片（small-moleculemicroarray）及芯片實驗室（lab-on-a-chip）或微流芯片（microfuidics）等種類。5．生物芯片在藥物研究中的應用276、反義核酸藥物和RNA干擾

使用互補的核酸與特定的mRNA相結合，抑制其作用，這種核酸藥物的先驅就是反義藥物。7、將基因組學和蛋白質組學的研究成果轉化為生物藥物技術新藥的研究與開發。6、反義核酸藥物和RNA干擾28第四節生物技術藥物一、美國，歐盟和中國生物技術藥物的比較（一）美國批準的生物技術藥物（二）歐盟批準的生物技術藥物（三）中國批準的生物技術藥物第四節生物技術藥物29從生物藥物品種看，北美制藥企業占據了63%，歐洲為25%，日本為7%，包括中國在內的其他地區比較少，加一起只有5%；從市場份額看，也是北美和歐洲占了絕大多數，兩者之外的其他地區合計為37%。近年來發展較快的生物技術藥物包括：1）抗體藥物，2007年全球市場達到258億美元，約占生物藥物的三分之一，2010年達480億美元；2)疫苗，雖然銷售額并不太高，2009年380億，因此銷售額不會太高，但其產量及品種也占生物技術藥物的三分之一；3)其他生物治療藥物，包括基因工程藥物、核酸藥物、細胞治療、基因治療等，市場規模合計約400億美元。生物化學課件-第18章：生物藥物30在國際上生物技術已取得的研究成果中，60%以上是醫藥領域上世紀世紀90年代以來，全球醫藥行業年均不到10％的增長速度，而全球生物藥品銷售額以年均30％以上的速度增長。全球生物技術產業銷售總額已由1996年的150億美元，到2007年828億美元，2008年880.5億美元，比上期增長11.5％，2009年生物技術藥物共1300億美元。(全球醫藥8150億）。到2006年初，美國已有生物技術公司2000家以上，其中有300多家公司上市，市場資本總額近3400億美元，生物制藥企業已呈規模。在國際上生物技術已取得的研究成果中，60%以上是醫藥領域31二、建立我國生物技術藥物研究創新體系

1.研究開發具有自主知識產權的基因工程藥物。2．加強基因工程抗體的研究開發。3．加速基因治療技術平臺體系的建設。4．大力開展干細胞與組織工程研究。5．突出新型基因工程疫苗的研究與開發采用基因工程技術,克隆和表達保護性抗原基因,利用表達的抗原產物或重組體自身制成的疫苗稱為重組疫苗,是新一代疫苗的研制方向。二、建立我國生物技術藥物研究創新體系32第十九章

藥物研究的生物化學基礎第十九章

藥物研究的生物化學基礎33第一節生物藥物制造的生物化學基礎第一節生物藥物制造的生物化學基礎34制造技術的特點：1.目的物存在于組成非常復雜的生物材料中一種生物材料含有成千上萬種成分，各種化合物的形狀、大小、分子形式和理化性質各不相同，其中不少還是未知物，而且有效物質在制備過程尚處于代謝動態中，故常常無固定工藝可循。一、生物藥物制備方法的特點制造技術的特點：1.目的物存在于組成非常復雜的生物材料中352.有些目的物在生物材料中含量極微只達萬分之一、十萬分之一、甚至百萬分之一，因此分離純化步驟多，難于獲得高收率。3.生物活性成分易變性、破壞4.生物藥物制造受理化因素和生物學因素影響生物活性成分離開生物體后，易變性破壞，分離過程必須十分小心，以保護有效物質的生物活性。以致許多工藝設計理論性不強制造工藝幾乎都在溶液中進行溫度、pH、離子強度對溶液中各種組分的綜合影響常常難于固定2.有些目的物在生物材料中含量極微只達萬分之一、365.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質常常要聯用幾個，甚至十幾個步驟并變換不同類型的分離方法交互進行才能達到目的。為了保護目的物的活性及結構完整性即“逐級分離”法。生物藥物的均一性檢測與化學上的純度概念不完全相同5.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質常常要聯用37生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據分子形狀和分子大小不同的分離方法如，差速離心，超速離心，膜分離透析。電透析、超濾和凝膠過濾等。2）根據分子電離性質（帶電性）不同的分離方法如，離子交換法、電泳法和電聚焦法等。3）根據分子極性大小與溶解度不同的分離方法如，溶劑提取法、逆流分配法、分配層析法、鹽析法、等電點沉淀法和有機溶劑分級沉淀法。4）根據配基特異性不同的分離方法——親和層析生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據分子形狀和分子38是指利用生物細胞的代謝反應（更多的是利用微生物轉化反應）來合成化學方法難于合成的藥物或藥物中間體。生物合成：微生物轉化反應：是指利用微生物的代謝作用來進行某些化學反應，確切地說就是利用微生物代謝過程中某種酶對底物進行催化反應，以生成所需要的活性物質。二、生物合成技術原理

是指利用生物細胞的代謝反應（更多的是利用微生物轉化39微生物轉化產物特點：轉化條件溫和具有立體構型單一公害少后處理簡便能進行某些化學反應難于進行或不能合成的反應為此，在制藥工業中得到愈來愈廣泛的應用，現已形成一個以遺傳工程為指導，以發酵工程為基礎，包括細胞工程和酶工程有機結合的生物合成技術體系，微生物轉化產物特點：轉化條件溫和具有立體40半合成技術：1）藥物其部分結構由天然資源得到化學合成法制得最終產品＋2）化學合成的中間產物微生物轉化法獲得最終有效化合物＋半合成技術：1）藥物其部分結構由天然資源得到化學合成法制得最41

生物技術（biotechnology）

又稱為生物工程（bioengineering），是利用生物有機體（動物、植物和微生物）或其組成部分（包括器官、組織、細胞或細胞器等）發展新產品或新工藝的一種技術體系。三、生物技術原理（前述）生物技術（biotechnology）42包括：發酵工程基因工程細胞工程酶工程包括：發酵工程基因工程細胞工程酶工程43

基因工程技術的定義

用人工方法，提取或制備某種細胞的某種基因，在體外把它和一種載體連接構建重組DNA分子，然后導入受體細胞，讓其復制與表達，以改變受體細胞的某些性狀或產生人們所需的產物的工程技術。基因工程技術的定義44

細胞工程的定義

應用細胞生物學和分子生物學的方法,通過類似于工程學的步驟,在細胞整體水平或細胞器水平上按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質以獲得新型生物或一定細胞產品的一門綜合性科學技術。其技術涉及細胞融合技術、細胞拆和技術、染色體導入技術、基因轉移技術、胚胎移植技術、細胞與組織培養技術等。

細胞工程的定義應用細胞45

酶工程的定義

在酶反應器中,利用酶的生物催化作用,生產出人類所需要產品的一門科學技術。例如過去蔗糖幾乎全部通過加工甘蔗或甜菜獲得,但現在科學家利用α-淀粉酶等多種酶的催化作用,在酶反應器中將淀粉轉化成和蔗糖具有同樣甜度的高果糖漿。酶工程的定義在酶反應46

發酵工程發酵工程也稱為微生物工程，是在最適合條件下，對單一菌種進行培養，是生物特定產品的一種生物工藝。發酵工程發酵工程也稱為微生物工程，是在47單克隆抗體技術現代生物技術核心重組DNA技術生物工程藥物是指運用重組DNA技術和單克隆抗體技術生產的多肽、蛋白質、激素和酶類藥物以及疫苗、單抗和細胞生長因子類藥物。單克隆抗體技術現代生物技術核心重組DNA技術生物工程藥物48工程菌（或細胞）的大量培養與目的蛋白的生產基因工程是生物技術中最重要的一種。目的基因制備載體的選擇和制備DNA片段重組連接重組DNA導入受體細胞轉化子的篩選DNA重組體的篩選DNA重組體的鑒定工程菌（或細胞）的大量培養與目的蛋白的生產基因工程是生物技術49

(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目的基因片段進入受體細胞的DNA分子。一個理想的載體應具備以下幾個條件：（a）本身是一個復制子，能自我復制。載體在進入受體細胞后，可自身復制或插入到基因組中，隨受體細胞的基因組一起復制。（b）分子量小，小分子的DNA制備時不易損傷，小分子DNA限制酶的切點少。（c）目的基因與載體連結后，可在受體細胞內轉錄，翻譯成蛋白質產物（表達載體）。（d）能給寄主（受體）細胞提供可選擇的標記：如抗藥性，營養缺陷型或顯色表型等，以利于篩選。

（E）具有多克隆位點，便于目的基因片段與載體連接。(F)拷貝數多，便于分離提純。(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目50

2、載體的分類

功能分類：克隆載體表達載體轉移載體探針載體組成元件的來源分類:

質粒（plasmid）載體噬菌體載體：如λ噬菌體載體、M13噬菌體載體雜合載體(如粘粒cosmid)病毒性載體：逆轉錄病毒載體、腺病毒載體等人工染色體載體

2、載體的分類

功能分類：克513、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的功能：用來克隆和擴增DNA片段（目的基因）的載體具備條件：（a）必須是一個復制子，能在受體細胞中復制。復制起點Ori復制區復制終點term（b）帶有抗藥性基因Tetr：編碼膜蛋白，阻止Tet進入細胞Ampr：β-內酰胺環水解酶。Kanr：

Kan～P,neo～pCamr：氯霉素乙酰基轉移酶

3、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的52

（C）具有多克隆位點（multiplecloningsits，MCS）載體上含有的一個人工合成的DNA片段，其上含有數個單一酶切位點，是外源DNA的插入部位具備條件：是載體中的一段堿基序列，由數個酶切位點組成。這些位點在載體上都是單一位點（C）具有多克隆位點（multiplecloni53pBR322質粒有兩個抗藥性基因，每個抗性基因中均含有單克隆位點，外源DNA插入后使相應的抗性基因失活，宿主細胞失去相應的抗藥性，不能在含相應抗生素的培養基中生長，這一現象稱為插入失活。pBR322質粒有兩個抗藥性基因，54質粒pBR322的抗性基因篩選示意圖質粒pBR322的抗性基因篩選示意圖554、表達載體（expressingvector）（1）表達載體的功能：在受體細胞中表達外源基因的載體

結構：克隆載體+表達構件—原核生物表達真核生物表達

oriampr基礎上加轉錄和翻譯相關elementMCS

（2）原核（大腸桿菌）表達載體表達載體=克隆載體+表達元件“啟動子—核糖體結合位點—克隆位點—轉錄終止信號”

“P—RBS—MCS—term”4、表達載體（expressingvector）（1）表達56原核表達載體結構示意圖用T7表達系統質粒的基本結構元件原核表達載體結構示意圖用T7表達系統質粒的基本結構元件57

(3)哺乳動物表達載體（1）病毒載體整合性載體：外源基因通過這種載體與宿主細胞的染色體整合。如pSV系列載體游離型載體：外源基因與這種載體重組后，以病毒顆粒形式在宿主細胞內自行復制或在輔助病毒存在下進行復制。如痘苗病毒、腺病毒、桿狀病毒和逆轉錄病毒等。（2）質粒載體常常是穿梭質粒載體。既含原核的復制位點和篩選標記，又含真核的復制位點篩選標記和表達構件。(3)哺乳動物表達載體（1）病毒載體581.直接從染色體DNA分離

如果物理圖譜已確定，可用限制酶直接從原核生物，噬菌體及動物病毒基因組切取目的基因。（二）目的基因的來源（Isolation）1.直接從染色體DNA分離如果物理圖譜已確定，592.化學合成要求：已知目的基因的核苷酸序列或其產物的氨基酸序列

基因小2.化學合成要求：已知目的基因的核苷酸序列或其產物的氨基酸603.從cDNA文庫（cDNA文庫）篩選目的基因

將不同細胞類型或不同階段細胞的mRNA逆轉錄成cDNA后,將所有cDNA混合體與載體進行連接后，將所有的重組體分子都引入宿主細胞并進行擴增，所得到的分子克隆的混合體稱為cDNA文庫。

3.從cDNA文庫（cDNA文庫）篩選目的基因61mRNAcDNA雙鏈cDNA重組DNA分子cDNA文庫反轉錄酶載體受體菌復制*從cDNA文庫獲取目的基因逆轉錄酶AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解

TTTTmRNAcDNA雙鏈cDNA重組DNA分子62

4.從基因組文庫（genomiclibrary）篩選目的基因

采用限制酶將基因組DNA切成片段，每一個DNA片段都與一個載體分子拼接成重組DNA，然后將所有的重組體都引入宿主細胞并進行擴增，得到的分子克隆的混合體稱為“基因組文庫”。從基因組文庫中通過雜交篩選得到目的基因片段。從細胞中分離基因組DNA、用Sau3A或MboI部分消化、回收大小在一定范圍內的片段、構建重組體。4.從基因組文庫（genomiclibrary）篩選目63組織或細胞染色體DNA基因片斷克隆載體重組DNA分子含重組分子的轉化菌限制性內切酶受體菌基因組DNA文庫：存在于轉化細胞內由克隆載體所攜帶的所有基因組DNA的集合*從基因組DNA文庫獲取目的基因組織或細胞染色體DNA基因片斷克隆載體重組DNA分子含重組分645.PCR或RT-PCR

根據目的基因的核苷酸序列設計一對引物以基因組DNA為模板經PCR擴增目的基因。以mRNA或RNA為模板經RT-PCR擴增目的基因。5.PCR或RT-PCR65（三）限制酶的應用

限制酶(restrictionenzyme):一類專門切割DNA的酶。是一類能識別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列，并與其特異結合，并在識別位點或其周圍切割雙鏈DNA的一類核酸內切酶。

1.定義：（三）限制酶的應用1.定義：662.限制酶的識別和切割位點識別：

4～6堿基對，多具有回文結構（palindrom），少數識別長序列為8個或8個以上堿基對，有的存在簡并序列（有的核苷酸位點可以不同）。Sau3AI

EcoRI

PstⅠSmaⅠ5′GATCGAATTCCTGCAGCCCGGG3′3′CTAGCTTAAGGACGTCGGGCCC5′

簡并序列：GTYRAC——Y=C/TR=G/AYR=CG/CA/TG/TA∴HindⅡ可識別4個特定序列

2.限制酶的識別和切割位點識別：4～6堿基對，多具有回文673.限制酶的切割方式(1)識別序列內兩條鏈上交錯切割，產生單鏈突出的粘性末端(2)對稱處同時切斷DNA的兩條鏈，產生平端DNA片段3.限制酶的切割方式(1)識別序列內兩條鏈上交錯切割，產生單684.限制酶的切割結果切割的結果：產生三種不同的末端平末端—bluntend5’突出—5’-protruding（cohesiveend）3’突出—3’-protruding（overhangtail）切割的化學本質：磷酸二酯鍵的斷裂,形成含5’—P和3’—OH末端的兩個DNA片段。對一特定的DNA而言，識別序列堿基對少的，則切點數多，產生的片段小。4.限制酶的切割結果切割的結果：產生三種不同的末端69生物化學課件-第18章：生物藥物70(四)重組體的構建1.粘性末端連接：用同一種酶裂解后，產生相同的粘性末端，很容易按照堿基配對的原則以氫鍵結合，在T4DNA連接酶的作用下，共價閉合。

連接方式：

定向取代

雙向插入（正向/反向）（雙酶切）（單酶切）措施：載體酶切后，用AP（堿性磷酸酶）水解5’端的磷酸基團防止載體的自身環化。(四)重組體的構建1.粘性末端連接：用71

同一種限制酶切割DNA產生的粘性末端的連接

G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠ的識別序列及切割部位G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠ含目的基因的DNA片段BamHⅠGC

C

T

A

G5'3'5'3'3'5'5'3'5'3'5'3'G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

G

G

A

T

C

C

G目的基因片段混合、退火G

C

C

T

A

G

G

A

T

C

C

G

G

A

T

C

C

GG

C

C

T

A

G質粒載體含目的基因的重組質粒G

C

C

T

A

G

G

A

T

C

C

GDNA連接酶同一種限制酶切割DNA產生的粘性末端的連接GGAT72雙酶切DNA片段粘性末端的連接

G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠBamHⅠBamHⅠG

C

C

T

A

G5'3'5'3'5'5'5'3'5'3'3'G

A

A

T

T

CC

T

T

A

A

G

A

A

T

T

C

G目的基因片段混合、退火G

C

T

T

A

A

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A

T

C

C

G

A

A

T

T

C

GG

C

C

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A

G重組質粒DNA連接酶EcoRIEco

RI5'

G

A

T

C

C

G

G

C

T

T

A

A

A

A

T

T

C

G

G

C

C

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A

G

G

A

T

C

C

G

G

C

T

T

A

AEcoRI

GATCC

G

G

CCTAG3'5'載體雙酶切DNA片段粘性末端的連接GGATCCCC73加入同聚體尾（homopolymerictail）連接

TdT：末端轉移酶，可將某種單一脫氧核苷酸逐一加到3’-OH上去。底物：3’粘性突出末端

加入同聚體尾（homopolymerictail）連接74(五)重組體的轉化受體細胞應具備下列條件:1.安全宿主菌（或宿主細胞）在人腸道幾無存活或存活率極低2.限制酶缺陷型，外源DNA進入受體菌不被降解3.重組缺陷型，保證外源DNA不與細菌基因組DNA重組，獨立存在4.能發展成感受態細胞的菌株感受態：是受體菌能接受外源DNA能力的一種生理狀態感受態細胞：指經過一定方法處理后具備接受外源DNA能力的細胞(五)重組體的轉化受體細胞應具備下列條件:75(五)重組體的轉化

（transformation）

定義：

將質粒或其它外源DNA導入處于感受態的宿主細胞，并使其獲得新的表型的過程。過程：細胞—低溫CaCl2處理—感受態細胞—加重組DNA—42℃熱休克—重組體吸入細胞—復蘇—涂板（含抗生素）—篩選轉化菌落。其它方法：電轉化、PEG法等。

(五)重組體的轉化

（transformation）76

重組DNA轉化過程示意圖重組DNA轉化過程示意圖77

以噬菌體、粘粒和真核病毒為載體的重組DNA分子，體外經包裝成為具有感染能力的病毒或噬菌體顆粒，才能感染相應的細胞，并在其中擴增。此過程又叫轉導（transduction）。

生物化學課件-第18章：生物藥物78（六）重組體的篩選和鑒定

涉及遺傳學方法、免疫學方法、核酸雜交和PCR方法1.根據重組體的表型進行篩選（1）抗生素抗性篩選：所有的克隆載體均帶有可供選擇的遺傳學標志或特征，如某種抗生素的抗性基因，為選擇提供方便。

（六）重組體的篩選和鑒定涉及遺傳學方法、免疫學方法79

2.酶切鑒定

挑選單個菌落—擴大培養—小量快速提取質粒—酶切（根據插入片段上的酶切位點選定）—分析有無插入片段、插入片段大小及數量、插入方向等。

2.酶切鑒定挑選單個菌落—擴大培養—小量803.核酸雜交法—菌落原位雜交

從基因文庫、cDNA文庫或重組質粒中篩選目的基因的最有效的方法之一，它與目的基因的表達與否無關。3.核酸雜交法—菌落原位雜交81原位雜交

原位雜交82基因工程的基本過程

基因工程的基本過程83重組DNA技術在藥學中的應用①生產基因工程藥物②定向改造生物的基因結構，構建高產菌株，用于改造傳統制藥工業③用于基礎研究重組DNA技術在藥學中的應用①生產基因工程藥物84單克隆抗體的定義：指由B細胞雜交瘤產生的抗體，只識別抗原分子上一種抗原決定簇。雜交瘤技術的原理：致敏B細胞（產生抗體的能力）骨髓瘤細胞（無限繁殖能力）融合（B細胞雜交瘤）單克隆抗體技術單克隆抗體的定義：融合（B細胞雜交瘤）單克隆抗體技術85骨髓瘤細胞應具有的條件：與B細胞的融合率較高本身不合成抗體。缺乏HGPRT和TK。與B細胞融合后能形成穩定的雜交瘤，能無限增殖傳代，并分泌特異性抗體。融合的方法：PEG（聚乙二醇）骨髓瘤細胞應具有的條件：86HAT培養基：含HAT培養基中的氨基碟呤為葉酸拮抗劑，抑制細胞DNA合成途徑，只能由輔助途徑合成DNA。骨髓瘤細胞缺乏HGPRT和TK，不能合成DNA，不能生存。未融合的B細胞不能在體外長期生存而自然死亡。只有雜交瘤細胞從B細胞中獲得HGPRT和TK，又能在體外培養繁殖，因而存活。HAT培養基：含87抗原注入小鼠體內用PEG促使細胞融合得到雜交瘤細胞收集骨髓瘤細胞分離受免淋巴細胞培養骨髓瘤細胞單抗產品單抗產品在HAT培養基中培養克隆雜交瘤細胞擴大組織培養或生成腹水瘤分離純化篩選產生專一抗體的雜交瘤細胞分離純化雜交瘤細胞與單克隆抗體制造示意圖抗原注入小鼠體內用PEG促使細胞融合得到雜交瘤細胞收集骨髓瘤88小結：制備單克隆抗體的基本過程：（1）將抗原注射到小鼠體內進行免疫，取出受免脾淋巴細胞。（2）培養骨髓瘤細胞；（3）細胞融合（雜交瘤細胞）；（4）用選擇性培養基篩選雜交瘤細胞；（5）將雜交瘤細胞培養或注射到動物體內（腹水瘤），從培養液或動物腹水中分離純化單抗。（補充前面的內容加以闡述）小結：89第二節藥物質量控制的生物化學基礎

(略)第二節藥物質量控制的生物化學基礎

(略)90第三節藥理學研究的生物化學基礎第三節藥理學研究的生物化學基礎91現代藥理學研究已從整體、系統、器官、組織、細胞進入到亞細胞、分子甚至量子水平，因此生物化學和分子生物學已成為現代藥理學的重要理論基礎。現代藥理學研究已從整體、系統、器官、組織、細胞進入92一、藥物作用的生物化學基礎

（一）神經傳導與神經遞質當兩個神經元的突觸＜20nm時，動作電位仍可使突觸后膜去極化，神經沖動繼續向下傳遞。如裂隙＞20nm時，就必須由神經遞質來傳遞信息。神經遞質(突觸分泌信號)：神經元突觸前膜釋放起著信息傳遞作用的物質稱為神經遞質。一、藥物作用的生物化學基礎

（一）神經傳導與神經遞質93

（二）受體的結構與功能細胞中能識別配體并與其特異性結合，引起各種生物效應的分子稱為受體。為蛋白質，部分為糖蛋白或脂蛋白。

受體的化學本質：

（二）受體的結構與功能細胞中能識別配體并與941.受體——離子通道型受體本身構成離子通道。當受體的調節部位與配體結合后，受體變構，使通道開放或關閉、引起或切斷陽離子、陰離子的流動，從而傳遞信息。1.受體——離子通道型受體本身構成離子通道。952.受體——G蛋白-效應蛋白型在真核細胞，鳥苷三磷酸-結合蛋白（G蛋白）在聯系細胞膜受體與效應蛋白質中起著重要的介導作用。2.受體——G蛋白-效應蛋白型在真核細胞96生物化學課件-第18章：生物藥物973.受體——酪氨酸蛋白激酶型3.受體——酪氨酸蛋白激酶型984.受體——轉錄因子型4.受體——轉錄因子型99

（三）藥物作用的靶酶藥物對靶酶的作用：一是調節酶量（酶的合成增加或減少），二是調節酶活力（激動劑、抑制劑、輔酶或活力調節）。有些重要治療劑的作用在于它們能選擇性地抑制一種靶酶。

（三）藥物作用的靶酶藥物對靶酶的作用：一100

一種酶抑制劑要成為應用于臨床的有效藥物應具備以下條件：被抑制的靶酶所催化的生化反應與某種疾病的發生有關，在患者體內這一生化途徑的抑制具有治療意義。2.這種酶抑制劑必須具有特異性，在治療劑量內不對其它代謝途徑或受體發生抑制作用。3.這種抑制劑應具有某種藥動學特征，如可被吸收并滲透到作用部位和具有合理，可預見的量效關系及作用持續時間。4.抑制劑對人體毒性較小，療效指數高。5.抑制劑應符合藥品標準。工藝、質量與價格在臨床上與市場上具有競爭性。一種酶抑制劑要成為應用于臨床的有效藥物應具備以下條件101

（四）細胞生長調節因子細胞生長調節因子系在體內和體外對效應細胞的生長、增殖和分化起調控作用的一類生理活性物質，其中大多數是蛋白質或多肽，亦有非蛋白質物質。許多生長因子在靶細胞上有特異性受體，它們是一類分泌性、可溶性介質，僅微量就具有生物活性。

（四）細胞生長調節因子細胞生長調節因子系在體102細胞生長調節因子分為：1.細胞生長刺激因子類：如：促紅細胞生長因子與集落細胞刺激因子等造血細胞生長因子和表皮生長因子、纖維細胞生長因子、神經生長因子、白細胞介素1~18、骨生長因子等。2.細胞生長抑制因子類：如：如干擾素（α、β、γ），腫瘤壞死因子α、β，轉化生長因子（TGFS），肝增殖抑制因子等。細胞生長調節因子分為：1.細胞生長刺激因子類：如：促紅細103

本章其它部分

了解

本章其它部分104第十八章

生物藥物第十八章

生物藥物105第一節生物藥物概述一、生物藥物的概念：biopharmaceutics利用生物體、生物組織或其成分，綜合應用生物學、生物化學、微生物與免疫學、藥學等的原理與方法制造的一類用于預防、診斷、治療的藥物。包括各種天然生物活性物質及其人工合成或半合成的天然物質類似物。第一節生物藥物概述一、生物藥物的概念：biop106現代生物藥物四大類型：基因重組多肽、蛋白質類治療藥物；基因藥物：即基因疫苗、反義藥物和核酶等；天然生物藥物，來自動物、植物、微生物、海洋生物的天然產品；合成和部分合成生物藥物。現代生物藥物四大類型：107二、生物藥物的發展二、生物藥物的發展1081.傳統生物制藥（Traditionalbiopharma-ceutics）技術階段是指從生物材料粗加工制成粗制劑階段。上古時期4世紀7世紀

炎帝,傳說上古時期姜姓部落的首領，又稱赤帝、烈山氏，即神農氏(或神農氏的子孫)，相傳用蟾酥治療創傷。

葛洪(284～364),東晉教理論家、醫學家、煉丹術家。字稚川，自號抱樸子，丹陽句容（今屬江蘇）人。《肘后良方》中記載用海藻治癭病。

孫思邈（581～682），京兆華原（即今陜西省耀縣）人，唐代著名道士，醫藥學家，被世人尊稱為“藥王”。公元631～682，孫思邈用羊肝治“雀目”。

1、早期生物藥物階段1.傳統生物制藥（Traditionalbiopharm1092.近代生物制藥發展階段（RecentBiopharmaceutics）（1）臟器制藥與微生物制藥時期（2）生化制藥工業時代00502575RecentBiopharmaceutics20thCentury20世紀20年代：胰島素、甲狀腺素、EAA、EFA、VitC20世紀40年代：青霉素20世紀50年代：皮質激素、垂體激素20世紀60年代：酶制劑、維生素60年代后，進入第二個發展時代:生化制藥工業時代。生物分離工程技術與設備廣泛應用。生化產品達600多種。2.近代生物制藥發展階段（1）臟器制藥與微生物制藥時期001103).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.Berg把SV40的DNA和λ噬菌體分別切割又將兩者連接在一起成功構建第一個重組人工DNA分子1972年，Boyer實驗室首先發現EcoRI核酸限制性內切酶2).限制性內切酶4).基因克隆1973年，Cohen等人首次在體外將重組DNA分子導入大腸桿菌1953年首次提出了DNA雙螺旋結構提出了DNA復制假說1).DNA雙螺旋模型3.現代生物制藥階段（ModernBiopharmaceutics）3).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.1111982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物技術藥物投放市場，369種進入三期臨床，760多種進入I-II期，2600多種處于臨床前研究。1982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物112生物藥物的特點藥理學特性（1）治療的針對性強：治療的生理生化機制合理，療效可靠。如：細胞色素c治療組織缺氧。

（2）藥理活性高：精制的高活性物質，具高效的藥理活性。（3）毒副作用小，營養價值高：主要是蛋白、核酸、糖、脂類等（4）生理副作用常有發生：不同生物、不同個體的活性物質的結構有差異。表現在免疫反應和過敏反應。生物藥物的特點藥理學特性1132、生產、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質含量低：雜質種類多且含量高，提取純化工藝復雜。如，胰腺中胰島素的含量僅0.002%。（2）穩定性差：生物大分子藥物是以嚴格的空間構象來維持其生物活性功能，一旦受到破壞，即失去其藥理功能。如被體內酶水解，理化因素等。（3）易腐敗：原料和產品均為高營養物質，易染菌、腐敗，失去活性，并產生熱源和致敏物質2、生產、制備中的特殊性114（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所以多為注射用藥。因此對制劑的均一性、安全性、穩定性、有效性等都有嚴格要求。同時對其理化性質、檢驗方法、劑型、劑量、處方、貯存方式等也有明確要求。（5）相對分子質量較大.（6）生產工藝可能影響活性3、檢驗上的特殊性（1）理化檢驗指標（2）生物活性檢驗指標（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所115第二節生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類（一）按其來源和制造方法對生物藥物分類1.動物來源：來源于動物臟器2.微生物來源：發酵第二節生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類116微生物藥物(microbialmedicine)

微生物藥物是一類特異的天然有機化合物，包括微生物的次級代謝產物，初級代謝產物和微生物結構物質，還包括借助微生物轉化（microbialtransformation）產生的用化學方法難以全合成的藥物或中間體。細菌放線菌真菌細菌放線菌真菌117（1）抗生素（1）抗生素118（2）維生素（3）氨基酸（4）酶抑制劑（5）免疫抑制劑（2）維生素1193.植物來源4.現代生物技術產品：基因工程，單克隆抗體，轉基因動物。5.化學合成：多肽，核酸片段3.植物來源120（二）按藥物的化學本質和化學特性來分

1.AA及其衍生物類藥物2.多肽和蛋白質類藥物3.酶與輔酶類藥物4.核酸及其降解物和衍生物類藥物5.糖類藥物6.脂類藥物7.細胞生長因子類8.生物制品類（二）按藥物的化學本質和化學特性來分121（三）按生理功能和用途分類

1.治療用藥2.預防用藥3.診斷用藥4.其他生物醫藥用藥：生化試劑、保健品、化妝品、食品、藥用材料。（三）按生理功能和用途分類122二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物

1、內分泌障礙治療劑7、抗病毒藥物2、維生素類藥物8、抗輻射藥物3、中樞神經系統藥物9、抗腫瘤藥物4、血液與造血系統藥物10、計劃生育藥物5、呼吸系統藥物11、生物制品類治療劑6、心血管系統藥物

二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物123（二）作為預防藥物傳統性疫苗：

滅活疫苗是經過處理后，去除致病力，保留其免疫原性而成的疫苗。

減毒疫苗是指保留一定的剩余毒力和免疫性制成疫苗，接種人體后，使機體產生一定的感染而獲得免疫力。新型疫苗：

重組疫苗應用基因工程技術制成的疫苗，如基因重組乙肝疫苗。基因重組方法還可制成更多種類、更價廉、更安全有效的疫苗或多價疫苗。

核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接導入動物體細胞內,并通過宿主細胞的表達系統合成抗原蛋白,誘導宿主產生對該抗原蛋白的免疫應答,以達到預防和治療疾病的目的。（二）作為預防藥物124（三）作為診斷藥物1、免疫診斷試劑2、酶診斷試劑3、器官功能診斷試劑4、放射性核素診斷藥物5、診斷用單克隆抗體6、基因診斷芯片（三）作為診斷藥物125（四）用作其他生物醫藥用品

1、生化試劑系列2、生物醫學材料3、營養保健品及美容化妝品

（四）用作其他生物醫藥用品126第三節生物藥物的研究進展一、天然生物藥物的研究發展前景

1．深入研究開發人體來源的新型生物藥物2．擴大和深入研究開發動物來源的天然活性物質3．努力促進海洋藥物和海洋活性物質的開發研究4．綜合應用現代生物技術,加速天然生物藥物的創新和產業化5．中西結合創制新型生物藥物。第三節生物藥物的研究進展一、天然生物藥物的研究發展前景127二、生物技術藥物研究發展前景生物技術藥物（也稱基因工程藥物，Biotechdrugs）,指以DNA重組技術生產的蛋白質、多肽、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細胞生長因子等藥物。2008年生物技術藥物的市場銷售將達到600億美元。二、生物技術藥物研究發展前景1281．生物技術藥物的發展已進入蛋白質工程藥物新時期第一代重組生物技術藥物逐漸被第二代蛋白質工程藥物所取代,蛋白質工程技術日新月異,點突變技術（site-directedmutagenesis）、DNA改組技術（DNAshuffling）、融合蛋白技術、定向進化技術（directionevolution）、基因插入及基因打靶等技術使蛋白質工程藥物新品種迅速增加。1．生物技術藥物的發展已進入蛋白質工程藥物新時期1292．發展新型生物技術藥物與疫苗和治療性抗體。

FDA已批準17種治療性抗體，在抗腫瘤、治療風濕性關節炎，防止感染、抗血小板凝集等方面療效突出。在369種進入臨床試驗的生物技術藥物中有75種是抗體類產品，如抗TNFα嵌合抗體，TNFα-R-Fc融合蛋白。3．新的高效表達系統的研究與應用。4．生物技術藥物新劑型研究迅速發展。2．發展新型生物技術藥物與疫苗和治療性抗體。1305．生物芯片在藥物研究中的應用生物芯片（biochip）是指通過微加工和微電子技術在固體載體的表面上構建的可準確、大信息量檢測生物組分的微型分析系統,它包含基因芯片（genechip）、蛋白質芯片（proteinchip）、細胞芯片（cellchip）、組織芯片（tissuechip）和小分子芯片（small-moleculemicroarray）及芯片實驗室（lab-on-a-chip）或微流芯片（microfuidics）等種類。5．生物芯片在藥物研究中的應用1316、反義核酸藥物和RNA干擾

使用互補的核酸與特定的mRNA相結合，抑制其作用，這種核酸藥物的先驅就是反義藥物。7、將基因組學和蛋白質組學的研究成果轉化為生物藥物技術新藥的研究與開發。6、反義核酸藥物和RNA干擾132第四節生物技術藥物一、美國，歐盟和中國生物技術藥物的比較（一）美國批準的生物技術藥物（二）歐盟批準的生物技術藥物（三）中國批準的生物技術藥物第四節生物技術藥物133從生物藥物品種看，北美制藥企業占據了63%，歐洲為25%，日本為7%，包括中國在內的其他地區比較少，加一起只有5%；從市場份額看，也是北美和歐洲占了絕大多數，兩者之外的其他地區合計為37%。近年來發展較快的生物技術藥物包括：1）抗體藥物，2007年全球市場達到258億美元，約占生物藥物的三分之一，2010年達480億美元；2)疫苗，雖然銷售額并不太高，2009年380億，因此銷售額不會太高，但其產量及品種也占生物技術藥物的三分之一；3)其他生物治療藥物，包括基因工程藥物、核酸藥物、細胞治療、基因治療等，市場規模合計約400億美元。生物化學課件-第18章：生物藥物134在國際上生物技術已取得的研究成果中，60%以上是醫藥領域上世紀世紀90年代以來，全球醫藥行業年均不到10％的增長速度，而全球生物藥品銷售額以年均30％以上的速度增長。全球生物技術產業銷售總額已由1996年的150億美元，到2007年828億美元，2008年880.5億美元，比上期增長11.5％，2009年生物技術藥物共1300億美元。(全球醫藥8150億）。到2006年初，美國已有生物技術公司2000家以上，其中有300多家公司上市，市場資本總額近3400億美元，生物制藥企業已呈規模。在國際上生物技術已取得的研究成果中，60%以上是醫藥領域135二、建立我國生物技術藥物研究創新體系

1.研究開發具有自主知識產權的基因工程藥物。2．加強基因工程抗體的研究開發。3．加速基因治療技術平臺體系的建設。4．大力開展干細胞與組織工程研究。5．突出新型基因工程疫苗的研究與開發采用基因工程技術,克隆和表達保護性抗原基因,利用表達的抗原產物或重組體自身制成的疫苗稱為重組疫苗,是新一代疫苗的研制方向。二、建立我國生物技術藥物研究創新體系136第十九章

藥物研究的生物化學基礎第十九章

藥物研究的生物化學基礎137第一節生物藥物制造的生物化學基礎第一節生物藥物制造的生物化學基礎138制造技術的特點：1.目的物存在于組成非常復雜的生物材料中一種生物材料含有成千上萬種成分，各種化合物的形狀、大小、分子形式和理化性質各不相同，其中不少還是未知物，而且有效物質在制備過程尚處于代謝動態中，故常常無固定工藝可循。一、生物藥物制備方法的特點制造技術的特點：1.目的物存在于組成非常復雜的生物材料中1392.有些目的物在生物材料中含量極微只達萬分之一、十萬分之一、甚至百萬分之一，因此分離純化步驟多，難于獲得高收率。3.生物活性成分易變性、破壞4.生物藥物制造受理化因素和生物學因素影響生物活性成分離開生物體后，易變性破壞，分離過程必須十分小心，以保護有效物質的生物活性。以致許多工藝設計理論性不強制造工藝幾乎都在溶液中進行溫度、pH、離子強度對溶液中各種組分的綜合影響常常難于固定2.有些目的物在生物材料中含量極微只達萬分之一、1405.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質常常要聯用幾個，甚至十幾個步驟并變換不同類型的分離方法交互進行才能達到目的。為了保護目的物的活性及結構完整性即“逐級分離”法。生物藥物的均一性檢測與化學上的純度概念不完全相同5.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質常常要聯用141生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據分子形狀和分子大小不同的分離方法如，差速離心，超速離心，膜分離透析。電透析、超濾和凝膠過濾等。2）根據分子電離性質（帶電性）不同的分離方法如，離子交換法、電泳法和電聚焦法等。3）根據分子極性大小與溶解度不同的分離方法如，溶劑提取法、逆流分配法、分配層析法、鹽析法、等電點沉淀法和有機溶劑分級沉淀法。4）根據配基特異性不同的分離方法——親和層析生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據分子形狀和分子142是指利用生物細胞的代謝反應（更多的是利用微生物轉化反應）來合成化學方法難于合成的藥物或藥物中間體。生物合成：微生物轉化反應：是指利用微生物的代謝作用來進行某些化學反應，確切地說就是利用微生物代謝過程中某種酶對底物進行催化反應，以生成所需要的活性物質。二、生物合成技術原理

是指利用生物細胞的代謝反應（更多的是利用微生物轉化143微生物轉化產物特點：轉化條件溫和具有立體構型單一公害少后處理簡便能進行某些化學反應難于進行或不能合成的反應為此，在制藥工業中得到愈來愈廣泛的應用，現已形成一個以遺傳工程為指導，以發酵工程為基礎，包括細胞工程和酶工程有機結合的生物合成技術體系，微生物轉化產物特點：轉化條件溫和具有立體144半合成技術：1）藥物其部分結構由天然資源得到化學合成法制得最終產品＋2）化學合成的中間產物微生物轉化法獲得最終有效化合物＋半合成技術：1）藥物其部分結構由天然資源得到化學合成法制得最145

生物技術（biotechnology）

又稱為生物工程（bioengineering），是利用生物有機體（動物、植物和微生物）或其組成部分（包括器官、組織、細胞或細胞器等）發展新產品或新工藝的一種技術體系。三、生物技術原理（前述）生物技術（biotechnology）146包括：發酵工程基因工程細胞工程酶工程包括：發酵工程基因工程細胞工程酶工程147

基因工程技術的定義

用人工方法，提取或制備某種細胞的某種基因，在體外把它和一種載體連接構建重組DNA分子，然后導入受體細胞，讓其復制與表達，以改變受體細胞的某些性狀或產生人們所需的產物的工程技術。基因工程技術的定義148

細胞工程的定義

應用細胞生物學和分子生物學的方法,通過類似于工程學的步驟,在細胞整體水平或細胞器水平上按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質以獲得新型生物或一定細胞產品的一門綜合性科學技術。其技術涉及細胞融合技術、細胞拆和技術、染色體導入技術、基因轉移技術、胚胎移植技術、細胞與組織培養技術等。

細胞工程的定義應用細胞149

酶工程的定義

在酶反應器中,利用酶的生物催化作用,生產出人類所需要產品的一門科學技術。例如過去蔗糖幾乎全部通過加工甘蔗或甜菜獲得,但現在科學家利用α-淀粉酶等多種酶的催化作用,在酶反應器中將淀粉轉化成和蔗糖具有同樣甜度的高果糖漿。酶工程的定義在酶反應150

發酵工程發酵工程也稱為微生物工程，是在最適合條件下，對單一菌種進行培養，是生物特定產品的一種生物工藝。發酵工程發酵工程也稱為微生物工程，是在151單克隆抗體技術現代生物技術核心重組DNA技術生物工程藥物是指運用重組DNA技術和單克隆抗體技術生產的多肽、蛋白質、激素和酶類藥物以及疫苗、單抗和細胞生長因子類藥物。單克隆抗體技術現代生物技術核心重組DNA技術生物工程藥物152工程菌（或細胞）的大量培養與目的蛋白的生產基因工程是生物技術中最重要的一種。目的基因制備載體的選擇和制備DNA片段重組連接重組DNA導入受體細胞轉化子的篩選DNA重組體的篩選DNA重組體的鑒定工程菌（或細胞）的大量培養與目的蛋白的生產基因工程是生物技術153

(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目的基因片段進入受體細胞的DNA分子。一個理想的載體應具備以下幾個條件：（a）本身是一個復制子，能自我復制。載體在進入受體細胞后，可自身復制或插入到基因組中，隨受體細胞的基因組一起復制。（b）分子量小，小分子的DNA制備時不易損傷，小分子DNA限制酶的切點少。（c）目的基因與載體連結后，可在受體細胞內轉錄，翻譯成蛋白質產物（表達載體）。（d）能給寄主（受體）細胞提供可選擇的標記：如抗藥性，營養缺陷型或顯色表型等，以利于篩選。

（E）具有多克隆位點，便于目的基因片段與載體連接。(F)拷貝數多，便于分離提純。(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目154

2、載體的分類

功能分類：克隆載體表達載體轉移載體探針載體組成元件的來源分類:

質粒（plasmid）載體噬菌體載體：如λ噬菌體載體、M13噬菌體載體雜合載體(如粘粒cosmid)病毒性載體：逆轉錄病毒載體、腺病毒載體等人工染色體載體

2、載體的分類

功能分類：克1553、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的功能：用來克隆和擴增DNA片段（目的基因）的載體具備條件：（a）必須是一個復制子，能在受體細胞中復制。復制起點Ori復制區