1、關于生物技術在天然藥物研究中的應用第一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 緒論一天然藥物生物轉化基本概念 生物轉化技術:應用植物細胞培養體系、微生物或酶等生物體系對外源化合物進行合成和結構修飾。 天然藥物生物轉化：利用生物轉化技術對天然活性化合物進行合成和結構修飾。第二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月喜樹堿人參皂苷Rh2紫杉醇第三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月二天然藥物生物轉化的發展第一階段：植物組織和細胞培養羅漢果懷地黃人參第四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月第二階段：懸浮細胞培養紫草紅豆杉黃芪第五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月三天然藥物生

2、物轉化的特點1.專一性強2.副產物少、產量高3.反應條件溫和 常溫 常壓 pH近中性4.可以進行化學方法難以進行的反應第三階段：微生物、酶轉化技術的應用潑尼松第六張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月四生物轉化在天然藥物研究中的應用1.為天然藥物的生產提供有效途徑2.為天然藥物的結構修飾與設計提供新的工具3.結合藥物篩選,為新藥開發提供了研究手段4.提高天然活性成分的生物利用度5.成為中藥制劑中除去大分子雜質的有效方法第七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 天然藥物的微生物轉化一微生物轉化的應用 微生物轉化:通過微生物細胞將復雜的底物進行結構修飾,也就是利用微生物代謝過程中產生的某

3、個或某一系列的酶對底物特定部位(基團)進行的催化反應。 特點:生物量積累快 轉化時間短 轉化酶表達效率高 便于工業化生產第八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（一）在有機合成領域的應用 應用于微生物轉化的酶：乙酰轉移酶、糖苷酶、糖基轉移酶、環氧酶、羥基化酶、醛縮酶等。 六大類：氧化還原酶類 轉移酶類 水解酶類 裂合酶類 異構酶類 合成酶（連接酶）類第九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月優點： 高度選擇性（化學、區域、非對映體、對映體選擇性） 反應條件溫和 酶種類多樣 酶量充足 轉化效率高 產品質量穩定 對環境污染少缺點： 酶易失活（pH、溫度和高鹽濃度） 產物和底物的抑制現象第

4、十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月1.手性化合物合成與拆分 “反應?！保ㄉ忱劝玻┦录?R-對映體 鎮靜作用 S-對映體 致畸作用 手性化技術：色譜法 化學不對稱合成法 生物合成與拆分法第十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月項目色譜法化學法生物法生產效率選擇源手性源產率產物回收操作條件生產成本必需條件生產規模開發周期開發成本法律限制低較高需要較高簡單常溫常壓高基礎和方法研究小短低小高變動需要變動一般高溫高壓可變需要新反應驗證可大長高大中高不需要高比較復雜常溫常壓中酶篩選、酶工程可大較短中一般三種手性化技術方法的比較第十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月生物合成手性

5、化合物： 外消旋體拆分為兩個光活性對映體 酶催化生成不對稱的光活性產物實例： 消旋布洛芬酰胺Rhodococcus AJ270S-布洛芬黑根酶 90%第十三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月2.食品添加劑的合成 維生素C的合成D-葡萄糖H2/NiD-山梨醇L-山梨糖2-酮基-L-古龍酸維生素C乙酸桿菌混合菌烯醇化、內酯化第十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月香草醛的合成微生物-氧化諾卡菌第十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）在新藥開發中的應用 新藥合成：化學合成 生物轉化 生物轉化方法： 天然活性成分（先導化合物） 結構新穎的化合物 發現關鍵活性成分利用多種不

6、同催化功能的酶系第十六張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（三）作為體外模型預測代謝 藥物代謝：研究藥物分子在體內以不同的規模發生的生物化學轉化 相代謝functionalization：氧化、還原、水解 相代謝conjugation：葡萄糖醛酸結合、硫酸結合、谷光甘肽結合 預測代謝的優點： 可提供大量的篩選模型 成本較低、操作簡單、易于控制 調節優化條件，顯著提高代謝產物收率，作為代謝產物的對照品進行藥 理和毒理研究 減少實驗動物用量第十七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月二微生物轉化方法（一）微生物轉化的反應1.應用于氧化反應（1）脫氫反應 細菌（2）羥基化反應 放線菌2.應

7、用于水解反應 細菌、酵母菌和霉菌3.應用于還原反應 酵母菌和霉菌4.應用于?；磻?細菌5.應用于降解反應 細菌6.應用于脫水反應 細菌和霉菌第十八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）微生物轉化的一般過程1.選擇菌種2.制備培養基3.加轉化底物4.添加刺激劑或抑制劑5.控制好轉化反應培養時間6.調控好影響因素7.控制好轉化反應終點8.分離純化轉化產物第十九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（三）幾種常用的微生物轉化方法1.分批培養轉化法2.利用酶進行生物轉化3.應用滲透細胞進行生物轉化4.應用孢子進行生物轉化5.應用固定化細胞進行生物轉化6.應用干燥細胞進行生物轉化7.靜

8、息細胞轉化法第二十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（四）微生物轉化反應的特點1.反應條件溫和、公害少、設備簡單且反應速度快2.可以減少反應步驟3.對立體結構合成上具有高度的專一性4.回收率高、成本低第二十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月三微生物轉化的影響因素1.轉化的時間和溫度2.底物添加方法3.酶的抑制劑4.酶的誘導劑5.生長調節劑第二十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月四新技術在微生物轉化中的應用1.基因工程技術2.固定化細胞轉化技術3.雙水相轉化技術4.超聲波技術5.有機介質中的微生物轉化6.生物反應器的應用7.核磁共振、質譜技術第二十三張，PPT共七十五

9、頁，創作于2022年6月五天然藥物的微生物轉化 結構修飾和改造 復雜結構天然產物 轉化產生新的組合天 然化合物群 改變藥物的功能療效 定向合成 天然活性成分含量低 以微生物為反應器 定向合成第二十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（一）喜樹堿喜樹堿，20(S)-camptothecin， CPT 1966年美國化學家Wall和Wani從喜樹Camptotheca acuminata Decne中分離得到 具有較強抗腫瘤和抗病毒活性的生物堿成分 不具有明顯的生物堿性質近中性分子 不溶于酸，與酸不成鹽，難溶于水及一般有機溶劑 可溶于吡啶、二甲基亞砜、乙酸和氯仿與甲醇的混合液，呈藍色熒光

10、對光、熱敏感，光照射后，吸光度降低，避光穩定，加熱可使喜樹堿分解 分子式 C20H16N2O4 M 348.36 熔點 258-263第二十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月拓撲特肯，Topotecan，TPT依諾替康，Irinotecan，CPT-11羥喜樹堿動物藥理和臨床試驗證明，羥喜樹堿有較好的治療效果和較低的毒副反應 1977年，國內通過鑒定，治療肝癌、胃癌和白血病等喜樹堿及其衍生物對卵巢癌、膀胱癌、胃癌、結腸癌、直腸癌和白血病等 惡性腫瘤均有一定的療效 1992年，TPT和CPT-11獲美國FDA認證，是卵巢癌和結腸癌的特效抗腫瘤藥物第二十六張，PPT共七十五頁，創作于20

11、22年6月 羥喜樹堿得率非常低，約為生藥的十萬分之二 提取過程需用大量有毒的氯仿和甲醇 利用含量較高的喜樹堿（萬分之七）生物轉化曲霉T-36黃曲霉T-41920%50%第二十七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）雷公藤內酯 中藥雷公藤來源于衛矛科植物雷公藤Tripterygium wilfordii Hook.f.的根、葉及花 產于福建、浙江、安徽、湖南、湖北、貴州等地，主要分布在長江中下游地區 臨床上治療類風濕性關節炎、 腎小球腎炎、 系統性紅斑狼瘡、 麻風病、 自身免疫性疾病、 皮膚病第二十八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 化學成分有生物堿類、二萜類、三萜類、倍半萜

12、類、糖和木質素類 雷公藤二萜屬松香烷型二萜，多數具有,-不飽和內酯結構 具有免疫抑制、抗炎、抗生育、抗腫瘤等多種顯著生理活性 腎毒性大，限制了臨床應用雷公藤甲素的微生物轉化雷公藤甲素5-羥基19-羥基19-羥基16-羥基雷公藤乙素15-羥基1-羥基Cunninghamellablakesleana第二十九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月雷公藤內酯酮的微生物轉化Aspergillus niger雷公藤內酯酮雷公藤甲素17-羥基16-羥基5-羥基 除19-位羥基化產物外，大多數轉化產物表現出較強的體外細胞毒活性 對BGC-823、Hela、HL-60、KB等人癌細胞株 IC50 10-8

13、-10-7 M 均比底物有所降低第三十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（三）鬼臼毒素 小檗科植物喜馬拉雅鬼臼Podophyllum emodi和美洲鬼臼P. peltatum分離得到 1946年King和Sullivan證實鬼臼樹脂和鬼臼毒素對動物實驗癌細胞有破壞作用 副作用太大，影響臨床應用 50年代開始對鬼臼毒素進行結構改造鬼臼毒素，Podophyllotoxin 無色針狀結晶 分子式C22H22O8 M 414 熔點112-117 溶于乙醇、氯仿、丙酮、熱苯、 冰醋酸第三十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月70年代出現2個半合成抗腫瘤藥物鬼臼乙叉苷，Etoposide

14、，VP-16鬼臼甲叉苷，Teniposide，VM-26依托泊苷特尼泊苷 1984和1992年，美國FDA批準依托泊苷和特尼泊苷上市 全球市場份額達40-100億美金 兩種抗癌藥對淋巴肉瘤、膀胱癌、乳腺癌和兒童急性白血病有效第三十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月依托泊苷對小細胞肺癌、淋巴瘤療效顯著 對卵巢癌、乳腺癌、神經母細胞瘤也有效 毒副作用大、生物利用率低和難溶于水NPFGL331第三十三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（四）蟾毒配基 蟾酥為兩棲綱無尾目蟾蜍科中華大蟾蜍Bufo bufo gargarizans Cantor和黑眶蟾蜍 Bufo melanostict

15、us Schneider耳后腺和皮膚腺分泌物的干燥物 復方和中成藥配伍中具有重要地位 如“六神丸”和“癥喉丸” 西歐，17-18世紀用蟾皮干燥粉末治療浮腫 蟾酥主要有效成分為蟾毒配基類bufogenins化合物，具有很強的強心升壓作用蟾毒配基類化合物基本骨架第三十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 華蟾毒精、蟾毒靈和脂蟾毒配基的含量最高，三者約占藥材干重10% 具有強心、局部麻醉、抗休克、抗病毒、抗腫瘤等生理活性 對腫瘤細胞 IC50 1-100 nM 蟾毒靈活性尤為顯著 抗腫瘤的作用機制通過誘導細胞凋亡，促進細胞分化cinobufagin華蟾毒精bufalin蟾毒靈resibufo

16、genin脂蟾毒配基第三十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月華蟾毒精的微生物轉化 Mucor，Alternaria，Syncephalastrum 選擇鏈格孢A. alternata AS3.4578制備轉化華蟾毒精+3-羰基-12-羥基12-羥基12-羥基-去乙酰3-羰基-12-羥基3-羰基-12-羥基-去乙酰12-羰基第三十六張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月蟾毒靈的微生物轉化 選擇刺囊毛霉Mucor spinosus AS3.3450制備轉化蟾毒靈1-羥基15 -羥基15-羥基5-羥基12-羥基7-羥基11-羥基16-羥基7,16-二羥基1,7-二羥基1,12-二羥基3

17、-表-7-羥基第三十七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月脂蟾毒配基的微生物轉化 選擇細孢毛霉Mucor subtilissimus AS3.2454制備轉化脂蟾毒配基11-羥基12-羥基16-羥基1,11-二羥基1,12-二羥基12,16-二羥基12-O-D-葡萄糖苷第三十八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（五）大黃蒽醌類 蓼科掌葉大黃 Rheum palmatum L. 唐古特大黃 R. tanguticum Maxim. Ex Reg. 南大黃 R.officinale Baill.的根狀莖 產于四川、甘肅、青海、西藏、寧夏、陜西、湖北、云南、貴州等地 生用或酒制、蒸熟、

18、炒黑用 功效：瀉下、健胃、清熱、解毒 富含的大黃素、大黃酸、大黃酚、大黃素甲醚、蘆薈大黃素，具致瀉和抗菌作用 刺囊毛酶Mucor spinosus對大黃酚、大黃素甲醚、大黃素具有轉化作用 藍色梨頭酶3.3389可以使大黃酚、大黃素甲醚、大黃素、蘆薈大黃素糖苷化第三十九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月大黃酚大黃素甲醚大黃素Mucor spinosus285天Mucor spinosus285天Mucor spinosus285天Mucor spinosus285天第四十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（六）麻黃堿 又稱麻黃素，l-麻黃堿和 d-偽麻黃堿是麻黃的主要活性成分 麻

19、黃堿屬擬腎上腺激動藥 治療支氣管哮喘、各種咳嗽、過敏反應、低血壓等癥 還具有松弛平滑肌、收縮血管、加速心率、升高血壓及中樞神經興奮作用 偽麻黃堿為擬交感神經藥 收縮上呼吸道黏膜血管作用 與麻黃堿相當 升壓作用 只及l-麻黃堿一半 對心血管和中樞神經系統興奮作用 明顯弱于麻黃堿 加快心率、升高血壓、中樞興奮等不良反應較輕 有顯著的利尿作用 臨床上治療感冒如白加黑、新康泰克、銀得菲、泰諾感冒片等 治療咳嗽如定喘寧膠囊、小兒止咳糖漿第四十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月生產方式 植物提取法 直接化學合成法 半生物合成法 微生物直接轉化法 國內外報道很少丙酮酸脫羧酶CO2L-麻黃堿D-麻黃

20、堿第四十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（七）延胡索素 罌粟科植物延胡索Corydalis yanhusuo W. T. Wang塊莖的化學成分 延胡索性微溫，味辛，能和血散瘀、行氣止痛 具有鎮痛、鎮靜、安定及催眠作用 對慢性持續性疼痛效果較好 對創傷及手術后疼痛作用較差 主要有延胡索甲素、乙素、丙素、丁素、戊素、己素等 延胡索乙素dl-tetrahydropalmatine, THP為優良的鎮痛、鎮靜、催眠藥物延胡索乙素THP第四十三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月Streptomyces griseus左旋四氫帕馬丁L-tetrahydropalmatine,L-TH

21、P左旋紫堇達明L-corydalmin,L-CDL第四十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 天然藥物的酶法生物轉化酶的特性： 加快反應速度 降低反應活化能 不改變反應性質 反應前后數量和性質不變 催化效率高 酶催化比非酶催化快106-1012 催化劑用量少 專一性強 作用的底物和催化反應都是高度專一的 反應條件溫和 pH5-8 溫度 20-40 酶的催化活性受到調節和控制第四十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月一酶生物轉化的方式（一）酶與底物的結合方式 1.酶與底物多點結合 2.酶-底物絡合物的形成和分解 3.分子內催化 4.靜電催化 5.金屬離子催化第四十六張，PPT共七

22、十五頁，創作于2022年6月（二）反應的類型 1.氧化還原方式(oxidoreductase) 催化底物分子發生電子遷移過程 體內參與產能、解毒和某些生理活性物質的合成 常需要輔酶NAD或NADP以及FAD或FMN參與，有的不需要輔酶參與 各種脫氫酶、氧化酶、過氧化物酶、氧合酶和細胞色素氧化酶 2.轉移基團方式(transferase) 催化功能團轉移 體內參與核酸、蛋白質、糖及脂肪的代謝和合成 轉氨酶、糖基轉移酶、羰基轉移酶、酮醛基轉移酶和?；D移酶 3.水解方式(hydrolase) 降解作用 來源豐富 應用廣泛 脂肪酶、糖苷酶和蛋白酶 4.裂解方式(lyase) 脫去底物上某基團留下雙鍵

23、或在雙鍵處加入基團 5.異構體轉化方式(isomerase) 生物代謝需要進行分子異構化 外消旋、差向異構、順反異構、醛酮異構、分子內轉移和分子內裂解 6.連接方式(ligase) 關系很多生命物質的合成 如脂酰CoA合成酶第四十七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月二酶生物轉化的調節（一）轉化的時間和溫度（二）轉化的pH（三）轉化體系中的水含量（四）有機溶劑對酶轉化的影響（五）激活劑和抑制劑對酶轉化的影響（六）表面活性劑對酶轉化的影響（七）射線對酶反應的影響（八）超聲波對酶反應的影響第四十八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月三天然藥物酶法生物轉化（一）紫杉醇Streptomyc

24、es sp.MA 7065羥 基 化紫杉醇第四十九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月水 解 反 應sinenxan A可水解穩定Microsphaeropsis onychiuriMucor sp.10-deacetyl-7-epitaxol10-deacetylbacctin 第五十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月酰 化 反 應C. echinulata10-deacetylbacctin bacctin 第五十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）皂苷類人 參 皂 苷 三萜皂苷 分為三類：二醇型 如Rb1，Rb2，Rc，Rd，Rh2 三醇型 如Re，Rf，Rg

25、1，Rg2，Rh1 齊墩果酸型 如R0，Rh3 人參皂苷沒有化學合成的，從人參植株或愈傷組織提取 人參稀有皂苷包括Rh1，Rh2，Rh3，Rg1，Rg3，Rg5 人參稀有皂苷具有很高的生理活性 抗癌 軟化血管和抗癌ReRg1人參皂苷-鼠李糖苷酶Rha第五十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月Rg5Rg3Rh2Rh3二醇類皂苷第五十三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月白 頭 翁 皂 苷 毛茛科白頭翁屬白頭翁Pulsatilla chinensis Regel的干燥根 性寒味苦，具有清熱解毒、涼血止痢、燥濕殺蟲的功效 主要有效成分為三萜皂苷及毛茛苷 抗癌 抗黑色素瘤白頭翁皂苷白頭翁

26、皂苷白頭翁皂苷得率44%得率4.08%第五十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（三）黃酮類大 豆 異 黃 酮 有12種異構體，分為游離型和結合型 苷元占總量2-3%，糖苷占總量的97-98%染料木苷染料木素第五十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月異 槲 皮 苷 植物界分布較廣，蘆丁的衍生物 具有抗氧化劑的特異性質 人體老化和疾病發生 蘆丁在自然界含量十分豐富，槐花中高達28% 異槲皮苷含量極低，萬分之一或十幾萬分之一 利用酶法將蘆丁水解轉化為異槲皮苷的研究具有廣闊的前景蘆丁-鼠李糖苷酶Rha蘆丁異槲皮苷第五十六張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月新橙皮苷二氫異黃酮 新

27、橙皮苷是柑橘皮類含有的黃酮類化合物，苦味 新橙皮苷二氫查耳酮，甜度是蔗糖的1000倍， 是高甜度、無熱量、無毒、安全的甜味劑缺點：溶解度低+第五十七張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（四）紅景天苷 抗缺氧、抗寒冷、抗疲勞、抗微波輻射等明顯功能 具有增強注意力、提高工作效率、延緩機體衰老、防止老年疾病等功效 醫藥工業和食品工業最有發展前途 紅景天苷是合理開發利用紅景天植物資源的重要指標 最優條件：溫度45，pH 5.0，反應時間6h，酪醇15g/L，葡萄糖60g/L第五十八張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月 天然藥物的植物細胞法生物轉化一概述（一）植物細胞培養的基本概念 細胞:細

28、胞是生命結構和功能的基本單位，是生命活動的基本單元。 組織培養:無菌條件下，利用植物離體器官（根、莖、葉、花、果實和種子等）、組織（如花藥組織、胚乳和皮層等）或細胞（包括原生質體），在適宜的人工培養基上進行培養，在一定的培養條件誘導下，使其產生愈傷組織、芽或者發育形成小植株的一種實驗技術。 細胞培養:在離體培養條件下，將愈傷組織或其他易分散的的組織置于液體培養基中，進行振蕩培養，得到游離狀態的懸浮細胞，然后通過繼代培養使細胞增殖，從而獲得大量的細胞群體或產物的一種技術。第五十九張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）植物細胞培養方法 1.外植體的選擇 2.愈傷組織誘導 3.細胞的選育與

29、誘變 4.培養基 5.培養方法第六十張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月二植物細胞生物轉化的主要反應類型（一）羥基化反應（二）糖基化反應（三）氧化還原反應（四）水解反應第六十一張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月三植物細胞生物轉化系統（一）懸浮細胞（二）固定化細胞轉化系統（三）發根轉化系統第六十二張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月四植物細胞生物轉化的調節（一）植物細胞的影響（二）外源底物的影響（三）培養條件的影響第六十三張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月五天然藥物的植物細胞生物轉化（一）紫杉烷類化合物sinenxan A 銀杏懸浮細胞 C6羥基化；C9羥基化、甲?；?/p>

30、、選擇性乙酰化； C10脫乙酰基、甲?；?；C14脫乙?；?桔梗懸浮細胞 C10脫乙酰基 長春花懸浮細胞第六十四張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月10-deacetylbacctin bacctin 2-debenzoyltaxol紫杉醇 桉樹懸浮細胞第六十五張，PPT共七十五頁，創作于2022年6月（二）鬼臼毒素類化合物coniferyl alcohol(+)-pinoresinol(-)-matairesinol4-demethyl yateinyatein6-methoxypodophyllotoxin-peltatindeoxypodophyllotoxinpodophyllotoxin4-demethpodoph