天然产物的生物转化课件

1、天然产物的生物转化 天然药物的生物转化一. 生物转化的概念、意义与研究进展二. 利用植物组织细胞培养系统进行的生物转化三. 利用微生物细胞培养系统进行的生物转化四. 利用生物酶制剂进行的生物转化 五. 展望一. 生物转化的概念、意义与研究进展生物转化是指利用生物体系（包括微生物、植物和动力物）以及生物体系的酶制剂作为催化剂，对外源性底物进行结构修饰时所发生的化学反应。生物转化的本质是生物体系的酶对外源性底物的催化反应。生物催化体系是高效和具有选择性一个的温和催化体系。生物体系中的酶具有高度的化学选择性、区域选择性和立体专一性。生物转化反应可以完成许多化学方法不能或不易完成的反应，能够制备许多包

2、括光学纯的医药、农业及中间体在内的复杂化合物，因此越来越受到生药学和天然药物化学工作者的重视。近年来，我国的生物转化研究取得了一定的进展，但与国际上相比，差距很大，集中体现在研究的生物转化反应类型和原始创新项目少，研究的酶类型单一。二. 利用植物组织细胞培养系统进行的生物转化植物组织细胞培养液是一类新的生物转化系统，能对映选择地转化外来底物 特点：1、植物酶与动物酶相比，具有原料易得，易繁殖且不需将酶从细胞中分离的特点。2、植物细胞转化法与微生物细胞转化法相比，植物细胞培养液得到的光学活性产物的光学产率高于微生物法3、与化学合成法相比，所需反应条件温和，易于操作，且不需要使用手性诱导物 1.用

3、植物悬浮细胞作为催化系统进行的生物转化反应2.用固定化植物细胞作为催化系统进行的生物转化反应3.用毛状根培养物作为催化系统进行的生物转化反应利用植物组织细胞培养系统进行的生物转化主要包括以下三个方面：方法与举例桔梗悬浮培养细胞对天麻素的生物转化 1、桔梗无菌苗的获得 剪取桔梗嫩茎洗净后用70%酒精浸泡30秒后放入0.1%HgCl2中灭菌15min，用无菌水冲洗3-5次，取出，剪成约1cm带节小段，接种于MS+2.0mg/L 6-BA培养基中进行无菌苗诱导，约1周后，腋芽开始启动，3-4周后长成约5cm小苗。2、桔梗愈伤组织的诱导和悬浮细胞培养体系的建立 切取桔梗无菌苗的叶片和茎段,于MS+5.

4、0mg/L NAA培养基中诱导愈伤组织的形成。将继代3次以上、生长较好的愈伤组织转入液体培养基中培养，开始3代每10天转接一次，第4-5代后细胞便能在液体培养基中稳定生长。培养温度均为25，黑暗培养，细胞悬浮培养时摇床转速为120转/分钟。3、桔梗悬浮细胞对天麻素的生物转化与产物检测 底物天麻素用无水乙醇溶解。待桔梗细胞生长到15天时，用微量移液器吸取一定量的底物加入培养基中，使底物的加入浓度为60mg/L。8天后抽滤回收培养液，并用蒸馏水将培养物清洗3次，合并滤液，用等量乙酸乙脂萃取5次，减压浓缩溶剂，丙酮-石油醚中结晶后，进行波谱分析。 桔梗悬浮培养细胞对天麻素的生物转化 长春花悬浮细胞对

5、天麻素的生物转化 方法与举例 固定的满天星细胞对苯乙酮的生物转化 1、无菌满天星单细胞的获得 与前面桔梗愈伤组织的培养方法相同，获得疏松的愈伤组织后，在500转/分钟的离心机离心30分钟，通过400目的细胞筛后，得到单细胞溶液。2、 固定细胞的制备 称取5克二甲基硅橡胶，0.5克甲基羟基硅油，0.25克正硅酸乙酯和0.07克辛酸亚锡混合均匀。加入悬浮于0.6ml 0.8%NaCl溶液的0.2克满天星的单细胞，搅拌均匀。然后缓慢倒入100ml万分之一浓度的鼠李糖脂溶液中。室温下反应2小时后即可得到颗粒状的固定化细胞 3、固定的满天星细胞对苯乙酮的生物转化和转化后产物的鉴定 取0.2克包的固定化细

6、胞，加入到40ml 0.05ml/L pH 7.0的磷酸缓冲液中，然后加入0.5ml溶有10mg苯乙酮的乙醇溶液，于25振荡反应。反应一定时间后取出5ml反应液，用乙醚提取3次，合并乙醚提取液，旋转蒸发干乙醚。蒸干物可通过薄层层析定性分析和高压液相定量分析还原情况。固定的满天星细胞对苯乙酮的生物转化 固定的满天星细胞对苯乙酮的生物转化 3.用毛状根培养物作为催化剂进行的生物转化反应 毛状根就是指利用发根农杆菌侵染离体植物伤口以后，诱导植物形成快速的非向地性的高度分支的无规则根团。同植物细胞一样，毛状根培养物也可用于生物转化。 与未分化的细胞培养物相比，毛状根的应用优势是很明显的，它具有增殖速度

7、快（有些植物的毛状根在一个周期内可增殖1000倍以上），合成和转化能力强，遗传稳定性好等优点 人参毛状根生物转化氢醌合成熊果苷的反应三.用微生物细胞作为催化剂进行的生物转化反应微生物转化就利用微生物代谢过程中产生的酶催化底物发生的反应 。微生物细胞的增殖比植物细胞更快，基因转化表达，基因重组，原生质体融合比动植物细胞更容易成功，所以整个过程可以实现自动化，连续化，转化效率更高 根据细胞培养的方式，将微生物转化反应分为以下几类：1、分批培养转化法（不能连续使用）2、静止细胞转化法（连续使用，不完成培养基）3、应用孢子进行转化（杂质少，不完成培养基）4、应用渗透细胞进行的生物转化（表面活性剂） 四

8、、利用生物体系中的酶制剂进行的生物转化生物转化的催化剂主要有两种，全细胞和游离酶。两者的实质都是酶，但前者的酶保留在细胞中，后者则已从细胞中分离纯化。对于需要利用一种以上的酶和辅酶的复杂反应或不能游离使用的 ，通常采用全细胞的生物转化，但如果有某一种关键酶就能达到反应目的，则游离的酶更为简便。1、游离酶催化的转化反应在手性化合物上的研究 合成手性药物的生物转化可分为两类：一类是外消旋体拆分为两个光活 性的对映体，另一类是从外消旋体或前体出发，通过催化反应得到不对 称的光活性产物。蛋白质酶是由L-氨基酸组成，其活性中心构成了一个 不对称环境，酶只对外消旋体的单一对映体起作用，实现选择。生物法 生

9、产利用了酶的对映体催化专一性，只用两步就可以替代传统的化学法 生产，从而减少了工艺流程，提高了产量和纯度。2、极端酶催化的转化反应在手性化合物上的研究 极端酶是指在极端条件下稳定生存，并且具有独特的新成代谢途径的菌种中所含的酶。酶作为生物催化剂，已经应用于化工，医药转化业等领域，但是工业 生产所需要的苛刻条件和酶稳定性之间的矛盾长久以来一直制约着酶技术的发展和应用 。因此极端酶作生物催化剂已引起人们关注。目前已得到在极端温度 (-215度，60110度)，极端离子强度(25mol/LNaCl),或极端PH(1)环境中生长的微生物极端酶 。但是，极端环境微生物培养条件的严格性或有限的产酶量，限制了极端酶的应用。五、展望 近年来随着发酵工程，化学工程，生化工程以及酶工程等技术的发展与综合应用，一些新的方法新的途径受到人们的关注，主要包括：1、把生物转化过程中涉及到的多个酶所对应的基因转移到一种快速繁殖的工程菌细胞中，实