第13章 生物合成核酸类药物ppt课件

1、第13章 生物合成核酸类药物.核酸类物质药物普通可分为两大类：一类具天然构造的核酸类物质，另一类是自然构造碱基、核苷、核苷酸的构造类似物或聚合物。 .前者是生物体合成原料或蛋白质、脂肪、糖生物合成与降解以及能量代谢的辅酶，这一类药物有助于改善机体的物质代谢和能量平衡，加速受损组织的修复，促使缺氧组织恢复正常生理机能，临床上已广泛运用于放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性肝炎、心血管疾病、肌肉萎缩等病症的治疗，包括肌苷、辅酶A、GTP、CTP、UTP、ATP、腺苷、辅酶I、辅酶等，多数是生物体本身可以合成的物质，具有一定临床功能，毒副作用小，根本都可经微生物发酵或从生物资源中提取。 .后一

2、类药物是治疗病毒感染性疾病、肿瘤的重要手段，也是产生干扰素、免疫抑制的临床药物。正式用于临床的抗病毒核苷类药物有三氮唑核苷、叠氮胸苷、阿糖腺苷等。.核酸类物质消费方法有化学合成法、酶解法和发酵法三种。化学合成法消费，工艺比较复杂，设备条件要求较高；酶解法遭到酶源及原资料的局限；发酵法以糖质原料消费核苷酸类物质，符合食用习惯，消费本钱低、效益高，特别是目前基因工程育种技术及高产优化控制技术的采用，使发酵法消费本钱大大降低，优势更为明显。.主要核酸类发酵产物及其运用 .13.1 肌苷的发酵法消费1概述肌苷是近年来消费开展较快的一种生化药品，对不同类型的心脏病及肝脏病都有较好疗效，并具有无毒、无副作

3、用的特点。另外，它还是独一能替代人体内辅酶A功能的药物。肌苷经磷酸酯化后生成5-肌苷酸，用作鲜味剂的前体物质。主要消费国是日本，实验室产量已达80 g/L以上，我国实验室产量30 g/L左右，消费程度在20g/L左右。.肌苷化学名是次黄嘌呤核苷，是次黄嘌呤和核糖的缩合物，其磷酸酯为肌苷酸。在次黄嘌呤核苷中，核糖连在N-9位置上，以糖苷键的方式衔接在以呋喃方式存在的核糖第一位碳原子上，分子式为C10H12N4O5，相对分子质量为268.23。肌苷为白色结晶或呈无水粉末状，无嗅，味微苦，熔点约为218，易溶于水，pH近中性。在饱和水溶液中约含肌苷15g/L，在稀盐酸或氢氧化钠溶液中易溶，在氯仿、乙

4、醇中不溶。.肌苷的构造式.2消费菌种主要为细菌，如枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌、谷氨酸小球菌、节杆菌、铜绿色假单胞菌、大肠杆菌等。此外，一些酵母和霉菌也可产生肌苷。.3培育基斜面培育基：葡萄糖1.0、牛肉膏1.4、蛋白胨1.0、酵母膏1.0、氯化钠0.5，pH7.07.2。种子培育基：葡萄糖1.0、酵母膏1.5%、蛋白胨1.0、玉米浆0.5、氯化钠0.5，pH7.07.2。发酵培育基：葡萄糖12、酵母粉1.4、硫酸铵1.3、玉米浆0.5、尿素0.2%、氯化钾0.6%、磷酸氢二钠0.5、硫酸镁0.22、碳酸钙2.0、pH 7.07.2。灭菌条件：斜面培育基0.1 MPa，

5、20min，种子培育基及发酵培育基0.08MPa，15min。.4消费工艺.5发酵控制碳源大多运用葡萄糖，在发酵消费中也可利用淀粉水解液。常用氮源有氯化铵、硫酸铵或尿素等。因肌苷的合氮量很高(20. 9)，所以须供应足够的氮源，工业发酵常用氨水来调理pH，这样既可以供氮源，又可调理发酵液的pH。.磷酸盐对肌苷生成有很大影响。采用短小芽孢杆菌的腺嘌呤缺陷型发酵时，可溶性磷酸盐如磷酸钾显著抑制肌苷累积，不溶性磷酸盐如磷酸钙可促进肌苷的生成。采用产氨短杆菌变异株时，肌苷发酵不需求维持低程度无机磷，即使添加2磷酸盐，也能累积大量肌苷。.肌苷消费菌株普通为腺嘌呤缺陷型菌株，培育基中须参与适量腺嘌呤，如酵

6、母膏等。由于腺嘌呤是肌苷酸的前体，而腺苷酸又是控制IMP生物合成的主要因子，所以参与腺嘌呤的多少，不仅影响菌体的生长，更影响肌苷积累。腺嘌呤对肌苷积累最适浓度比菌体生长所需求的最适浓度小一些，称为亚适量。. 氨基酸促进肌苷积累、节约腺嘌呤用量。其中组氨酸是必需的，异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸及赖氨酸等8种氨基酸也有促进作用。除组氨酸外的其他8种氨基酸可以用高浓度的苯丙氨酸一种来替代。氨基酸可经过促进菌体生长使肌苷产量添加。.发酵条件，如pH值、温度、通气搅拌等都是影响肌苷积累的重要要素。肌苷积累的最适pH值为6.06.2；最适温度对枯草杆菌为30，对短小芽孢杆菌为32；供

7、氧缺乏可使肌苷生成遭到显著的抑制，而积累一些副产物；通气搅拌可减少CO2对肌苷发酵的抑制造用。.6肌苷的生理作用和药用价值肌苷可直接透过细胞膜，进入人体细胞内，使处于低能缺氧形状下的细胞恢复正常程度，继续进展新陈代谢，并能活化丙酮酸氧化酶类，参与人体细胞蛋白质的合成，具有激活细胞、刺激代谢等作用。.当细胞内ATP含量显著或继续下降时，细胞功能低下，此时细胞进入低能形状，ATP的参与可以解除这种低能形状。但ATP不能透过细胞膜，而肌苷对细胞有高度的浸透性，因此，肌苷是独一替代人体添加ATP的药物。肌苷进入细胞后生成丙酮酸，丙酮酸可转化为辅酶A和乳酸。.肌苷主要运用于心脏疾病、肝脏病、白细胞减少症

8、、放射性照射病、贫血病、血吸虫病、视网膜炎、神经萎缩、毛地黄中毒等症。肌苷可制成肌苷二醛、异丙肌，对精巢上皮瘤、麦粒细胞癌以及某些病毒性疾患都可以起缓解或抵抗作用，还可制造干扰素的诱导剂。此外，肌苷磷酸化后生成肌苷酸，是制造强力味精的前体物质。.13.2 肌苷酸的消费肌苷酸由核糖、磷酸和次黄嘌呤组成，其中磷酸结合在核酸的第5位羟基上。肌苷酸的构造式. 肌苷酸为白色结晶粉末状或颗粒状，味鲜，无臭，易溶于水，在乙醇或其他有机溶剂中溶解度极小。核苷和碱基容易透过细胞膜而核苷酸却难以透过，因此由微生物直接发酵法消费肌苷酸比较困难。可解除微生物本身反响调理、改动细胞膜通透性，在发酵液中积累肌苷酸。发酵法

9、得到的是肌苷酸钠盐。.1消费菌种有短小芽孢杆菌、产氨短杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌、某些链霉菌等。肌苷酸产生菌在Mn2+限量(20g/L以下)的条件下，菌领会产生膨胀异常形状，积累肌苷酸，因此以为细胞膜对肌苷酸存在透过性妨碍。Mn2+使细胞通透性降低。.2肌苷酸生物合成途径最初起作用的酶是PRPP氨基转移酶，该酶受AMP、ATP及GMP的反响抑制，被腺嘌呤阻遏。还有腺苷酸琥珀脱氢酶SAMP脱氢酶和GMP复原酶。诱变处置可获得SAMP脱氢酶缺失的腺嘌呤缺陷型突变株和缺失XMP氨化酶的鸟嘌呤缺陷型菌株更多地积累肌苷酸。.肌苷酸合成途径.3肌苷酸的消费工艺肌苷酸的消费方法1将生物细胞内的呈味核苷

10、酸用化学方法抽提和精制。2从微生物例如酵母细胞提取核酸后，再经过有关酶系进展核酸降解。3用发酵法或合成工艺制得肌苷酸的前体物质，再经微生物转化而成。4选育肌苷酸高产变异菌株，直接发酵消费。.普通采用方法2和方法4消费肌酸。国外采用枯草芽孢杆菌、产氨短杆菌的营养缺陷型、抗代谢类似物、Mn2+不敏感抗生物素菌株，以糖类等为基质的发酵法得到稳步开展，效益显著。工艺道路如下：试管斜面培育摇瓶种子培育二级种子罐培育三级种子罐培育发酵板框压滤脱色活性炭吸附浓缩结晶精制.4肌苷酸的用途肌苷酸可参与机体能量代谢以及蛋白质合成，活化丙酮酸氧化酶，能使细胞在缺氧形状下继续进展代谢。肌苷酸的主要医用价值为白细胞或血

11、小扳减少症、各种急慢性肝炎、肺原性心脏病、中心性视网膜炎、视神经萎缩症、放射线照射病、毛地黄中毒症以及血吸虫病等的治疗。.肌苷酸更主要用途是作为助鲜剂，制成强力味精(第二代味精)和复合调味料(第三代味精)。肌苷酸单独存在时，鲜味并不显著，但与谷氨酸钠(味精)并存时，该混合物鲜味随肌苷酸含量的添加而加强。此外肌苷酸可提高酱油质量。.13.3 鸟苷酸的消费鸟苷酸由鸟嘌呤、核糖和磷酸三部分组成，磷酸结合在核糖的5位羟基上，又名5-单磷酸鸟苷，分子式为C10H12N5O6P。鸟苷酸的构造式 .鸟苷酸为白色晶体或粉末，溶于冷水中，能完全溶于碱溶液中，在冷的酸性溶液中缓慢分解。消费中多以钠盐方式出现。鸟苷酸在菌体内的浓度超越一定限制，就会引起反响调理，抑制鸟苷酸合成。尤其是使PRPP转酰胺酶、IMP脱氢酶及GMP合成酶等遭到抑制。而且微生物中还普遍存在催化由GMP向乌鸟苷、鸟嘌呤降解的酶系。因此必需利用相关营养缺陷型进展发酵消费。 鸟苷溶解度很低，发酵中容易析出结晶，减弱了反响调理的效果，有能够积累鸟苷。.GMP消费方法除RNA分解外，还有：1生物和化学合成并用：利用微生物发酵法消费AICARS，然后AICAR(S)经过有机化学合成的方法制成GMP。2利用细菌发酵消费鸟苷，然后以酶法或化