生物制药课件第五章

生物制药课件第五章演示文稿本文档共96页；当前第1页；编辑于星期二\3点11分（优选）生物制药课件第五章本文档共96页；当前第2页；编辑于星期二\3点11分第一节多肽及蛋白质类药物的生产方法

一、蛋白质类药物的分离与纯化

（一）材料选择

原料来源:动、植物组织和微生物

选择原则:富含所需蛋白质多肽成分易得易提取

无害

基因工程菌（或细胞）、转基因动、植物本文档共96页；当前第3页；编辑于星期二\3点11分

影响天然蛋白质类药物质量、产量和生产成本的因素：

牛胰猪胰

含量（IU/Kg胰脏）40003000抗原性高低与人胰岛素差异3个Aa1个Aa（2）发育生长阶段

（1）种属

胸腺原料必须采自幼龄动物一般从胎儿、胎猪或胎牛肝中获得本文档共96页；当前第4页；编辑于星期二\3点11分

（3）生物状态

（4）原料来源本文档共96页；当前第5页；编辑于星期二\3点11分（5）原料解剖学部位（6）对生物技术产品宿主菌或细胞的要求

胃粘膜总提取物、胃蛋白酶、凝乳酶、粘多糖本文档共96页；当前第6页；编辑于星期二\3点11分（二）蛋白质提纯的一般方法

分离依据：

分子量大小

溶解度

电荷

吸附性质

对其他分子的生物亲和力本文档共96页；当前第7页；编辑于星期二\3点11分等电点的概念在一定pH环境中，某一种蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，或解离成两性离子，其净电荷为零，此时环境的pH值即为该蛋白质的等电点RCHCOO-

NH3+RCHCOO-

NH2RCHCOOH

NH3+酸性碱性1、根据蛋白质等电点的不同来纯化蛋白质本文档共96页；当前第8页；编辑于星期二\3点11分等电点时蛋白质的特性性质比较稳定，物理性质如导电性、溶解度、粘度、渗透压等均最小

等电点的偏移

两性物质的等电点会因条件不同（不同离子强度、有机溶剂）而改变。

当盐存在时，pr若结合较多阳离子子，则PI向较高的pH偏移；反之，PI移向较低pH本文档共96页；当前第9页；编辑于星期二\3点11分根据蛋白质等电点的不同来纯化蛋白质的方法：

等电点沉淀法

用等电点法沉淀蛋白质常需配合盐析操作，而除去不需要的杂蛋白时，常需配合热变性操作。

等电聚焦电泳

a.分离蛋白质b.测定蛋白质的等电点本文档共96页；当前第10页；编辑于星期二\3点11分本文档共96页；当前第11页；编辑于星期二\3点11分2、根据蛋白质分子形状和大小的不同来纯化蛋白质蛋白质是生物大分子,不同种类蛋白质分子量大小不同.

方法：凝胶过滤法、超滤法、离心法及透析法

适用范围：蛋白质与其他小分子物质分离，以及大小不同的蛋白质分离。

[注意]用超滤法时，超滤膜截留分子量常与实际情况不一致。分子量相近的蛋白质由于在介质中有呈线形溶质或者是球形溶质的区别，可能出现不同的结果。（分子形状）

本文档共96页；当前第12页；编辑于星期二\3点11分凝胶过滤（体积排阻色谱）本文档共96页；当前第13页；编辑于星期二\3点11分本文档共96页；当前第14页；编辑于星期二\3点11分3、根据蛋白质溶解度的不同来纯化蛋白质

蛋白质溶解度的影响因素

溶液的pH离子强度溶剂的电解质性质温度

本文档共96页；当前第15页；编辑于星期二\3点11分根据蛋白质溶解度的不同来纯化蛋白质的方法：

a,盐溶与盐析法硫酸铵分级沉淀

b,结晶法

c,低温有机溶剂沉淀法常用溶剂：乙醇和丙酮

本文档共96页；当前第16页；编辑于星期二\3点11分4、根据蛋白质电离性质的不同来纯化蛋白质原理：利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂之间静电作用力的差别进行溶质分离。蛋白质的离子交换剂：阴离子交换基：DEAE（二乙胺乙基）、QAE（季胺乙基）阳离子交换基：CM（羧甲基）、SP（磺丙基）、P（膦酸基）骨架材料：葡聚糖凝胶、琼脂糖、聚丙烯酰胺,纤维素商品化离子交换剂：DEAE-SephadexA-25本文档共96页；当前第17页；编辑于星期二\3点11分离子交换条件选择原则1.对已知等电点的物质，在pH高于其等电点时，用阴离子交换剂，在低于其等电点时，用阳离子交换剂。2.等电点未知的物质，可参照电泳结果3.若吸附太牢，可改用交换当量较小的交换剂或改变条件降低交换剂上带电基团的解离度本文档共96页；当前第18页；编辑于星期二\3点11分5、根据蛋白质功能专一性的不同来纯化蛋白质

亲和层析法，即利用蛋白质分子能与其相应的配体进行特异的、非共价键的可逆性结合而达到纯化的目的。固相化金属亲和层析（IMAC）利用蛋白质分子中的咪唑基和巯基与一些金属元素（如Cu2＋、Zn2+等）形成配位结合，使蛋白质得到分离纯化。本文档共96页；当前第19页；编辑于星期二\3点11分本文档共96页；当前第20页；编辑于星期二\3点11分6、根据蛋白质疏水基团与相应的载体基团结合来纯化蛋白质

原理：蛋白质分子表面的疏水区与吸附剂上的疏水基团结合，再用洗脱剂（调节离子强度、极性、PH)将蛋白质洗脱下来。方法：疏水性相互作用层析应用：用含酚基疏水基团的琼脂糖纯化重组人表皮生长因子（rhEGF），纯度可达94%，回收率达82%。本文档共96页；当前第21页；编辑于星期二\3点11分7、根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质

常用吸附剂：结晶磷酸钙（羟灰石）、磷酸钙凝胶、硅胶、皂土沸石、硅藻土、活性白土、氧化铝以及活性炭等。

应用：催产素、胰岛素、HCG、HMG、细胞包素C等的纯化本文档共96页；当前第22页；编辑于星期二\3点11分8、根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白质

逆流分溶：以化合物在两个不相溶的液相之间进行分配为基础的分离过程

应用：垂体激素、氨基酸、DNA等的纯化。本文档共96页；当前第23页；编辑于星期二\3点11分9、根据酶对蛋白质的作用来纯化蛋白质

本文档共96页；当前第24页；编辑于星期二\3点11分二、多肽与蛋白质的化学合成液相合成法在有机溶剂中进行的均相反应，始于50年代

适用范围：分子量不太大的多肽（30肽以下）

缺点：合成分子量较大的蛋白质时，产物不能表现出全部活力且不能结晶固相合成法

始于1962年

适用范围：小肽的合成（30肽以下）缺点：对大分子的合成，还不能达到天然物质的全部活力（如124肽的核糖核酸酶）。多肽合成的几个主要步骤：

①氨基保护和羧基活化；②羧基保护和氨基活化；③接肽和除去保护基团。

本文档共96页；当前第25页；编辑于星期二\3点11分（一）基团保护保护基必须具备的条件

（1）易在预定的部位引入（2）易除去（3）引入和除去保护基时，分子中的其它部位不会受到影响，特别是已接好的肽键。本文档共96页；当前第26页；编辑于星期二\3点11分氨基保护剂：苄氧羰酰氯（Cbz-Cl）

可用催化氢化法或钠氨法（用金属钠在液氨中处理）除去保护基叔丁氧羰酰氯（BOC-Cl）用稀盐酸或乙酸在室温除去保护基。氯甲酸苄酯Benzoxycarbonyl（简写Z）本文档共96页；当前第27页；编辑于星期二\3点11分羧基保护剂

种类：乙醇或甲醇

引入：无水乙醇或甲醇在盐酸存在下进行酯化，使羧基接上烷基。脱除：常温下，氢氧化钠皂化法。

本文档共96页；当前第28页；编辑于星期二\3点11分侧链的保护

His咪唑基、Ser羟基、Tyr酚基、Cys巯基等的保护保护剂：苄基（—B2），钠氨法除去。

Glu和Asp的β－及γ-羧基的保护保护剂：β-及γ-苯甲酯，催化氢化法除去。

Arg胍基的保护保护剂：对甲基磺酰基（Tos-）。本文档共96页；当前第29页；编辑于星期二\3点11分（二）肽的液相合成法

阶梯伸长法

片断缩合法本文档共96页；当前第30页；编辑于星期二\3点11分1.阶梯伸长法

定义：

将带有R-O-CO-型保护基的氨基酸（不是肽）的羧基活化，从肽的C-端开始每次接上一个氨基酸，逐步递增的办法。适用范围：合成比较小的肽或肽段。根据羧基活化方法不同,又分为:混合酸酐法和活化酯法

注意：一般采用羧基活化的方法，合成肽的常规方法是从C-端向N-端进行。（原因：活化氨基的反应激烈，且常常产生消旋化）本文档共96页；当前第31页；编辑于星期二\3点11分活化酯法（带有氨基保护的氨基酸对硝基芳香族酯与另一氨基酸酯的氨基缩合成肽）DCC+N-端保护的Aa(R1CO)2OR2-NH2R1-CO-NH-R2混合酸酐法----DCC法：加入碳二亚胺缩合剂H-Gly-OMEZ-Leu-OC6H4NO2Z-Leu-Gly-OME本文档共96页；当前第32页；编辑于星期二\3点11分2.片断缩合法片断缩合法是由小肽缩合成大肽的方法，为避免消旋，常用叠氮法接肽。优点：产品光学纯度高（不消旋）。

本文档共96页；当前第33页；编辑于星期二\3点11分（三）肽的固相合成法

定义：在不溶性的聚苯乙烯树脂载体上进行肽链的延长。

过程：1.C-末端的固定

合成多肽的C-末端先和氯甲基聚苯乙烯树脂（氯化苄酯树脂）反应形成苄酯2.接肽按肽链一级结构的顺序将氨基端已被保护的氨基酸逐个加上去，使肽链延长。

在多肽合成中通常采用氨基保护,羧基活化的方法本文档共96页；当前第34页；编辑于星期二\3点11分多肽固相合成原理的发明

1963年美国洛克菲勒大学教授

Robert.BruceMerrifield发明了肽的固相合成法（BOC法）,成功地合成出了舒缓激肽（9肽）和具有124个氨基酸残基的核糖核酸酶,并因此于1984年获得了诺贝尔化学奖。

Robert.BruceMerrifield(1921-May,2006)本文档共96页；当前第35页；编辑于星期二\3点11分固相法合成多肽反应示意图羧基通过N,Nˊ-二环己基碳二亚胺（DCC,Dicyclohexylcarbodiimide）活化

本文档共96页；当前第36页；编辑于星期二\3点11分BOC法固相合成多肽示意图本文档共96页；当前第37页；编辑于星期二\3点11分固相合成多肽的常用方法：

t-BOC法ａ－氨基用叔丁氧羰基保护，最后一步脱保护和水解应用强酸HF，条件苛刻，不适宜于短肽的大规模自动化合成Fmoc法现在大多采用Fmoc法（byR.C.SheppardatCambridgeUniversity）ａ－氨基用9-芴甲氧羰基保护，最后一步脱保护和水解反应用弱酸TFA(三氟乙酸），条件温和，反应易监控。9-芴甲氧羰酰氯本文档共96页；当前第38页；编辑于星期二\3点11分固相法合成多肽优点：最初的反应物和产物都是连接在固相载体上，故可在一个反应容器中进行所有的反应，大大减轻了每步产品提纯的难度，便于自动化操作，可获得高产率，产物易分离。

目前化学合成多肽可以在程序控制的自动化多肽合成仪上进行

研究型多肽合成仪本文档共96页；当前第39页；编辑于星期二\3点11分生产型多肽合成仪中式型中试型多肽合成仪研究型多肽合成仪本文档共96页；当前第40页；编辑于星期二\3点11分固相法合成的多肽产品：

催产素(9肽)、促黄体生成素释放因子（LRH，9肽）、胸腺肽（5肽），产量高，而且比天然产品好。本文档共96页；当前第41页；编辑于星期二\3点11分（四）游离肽的获得分离纯化：结晶法，层析法，等电点沉淀法，超滤法

产品干燥：

真空冷冻干燥或冷冻干燥（避免失活）本文档共96页；当前第42页；编辑于星期二\3点11分第二节多肽类药物一、概述

活性多肽来源：生物体的组织、细胞、体液等

人工合成

第一个人工合成的活性多肽－催产素（1953年）神经肽，细胞生长调节因子（60、70年代）

酶催化

无活性的蛋白质前体酶加工剪切转化活性蛋白质、多肽

本文档共96页；当前第43页；编辑于星期二\3点11分

多肽药物的种类多肽激素垂体多肽激素、下丘脑激素、甲状腺激素、胰岛激素、胸腺激素多肽类细胞生长调节因子表皮生长因子（EGF）、转移因子（TF）、心钠素（ANP）含有多肽成分的其他生化药物

蜂毒（肽）、蛇毒（肽）本文档共96页；当前第44页；编辑于星期二\3点11分二、主要多肽类药物的制备（一）胸腺激素（Thymushormones）作用：对免疫功能（免疫缺陷病、自身免疫性疾病、恶性肿瘤以及老年性退化性病变）有多方面的影响。用途：免疫调节剂

本文档共96页；当前第45页；编辑于星期二\3点11分1、胸腺素（Thymocln）

来源：小牛胸腺

（1）结构和性质

1)由40~50种多肽组成的混合物2)80℃热稳定3)分子量在1000～15000之间4)等电点在3.5～9.5之间。本文档共96页；当前第46页；编辑于星期二\3点11分

根据等电点以及在等电聚焦分离时的顺序而命名，共分三个区域：α区：PI低于5.0的组分，β区：PI在5.0～7.0之间的组分，γ区:PI在7.0以上者（此区内组分很少）。有活性的称为胸腺素，如胸腺素α1，无活性的称之为多肽，如多肽β1。本文档共96页；当前第47页；编辑于星期二\3点11分（2）生产工艺：除杂蛋白：热变性法（要求目标蛋白有较高的热稳定性）沉淀：-10℃丙酮,避免有机溶剂引起蛋白失活硫酸铵分级沉淀：25％－50％饱和度超滤：取透过液（MW<1.5万）脱盐：SephadexG-25凝胶过滤本文档共96页；当前第48页；编辑于星期二\3点11分2、胸腺肽（Thymuspeptides）（1）结构和性质：来源：冷冻的小牛（或猪、羊）胸腺

组成：1）分子量9600和7000左右的两类蛋白质或肽类2）氨基酸15种，RNA、DNA性质：对热较稳定，加温80℃生物活性不降低。经蛋白水解酶作用，生物活性消失。本文档共96页；当前第49页；编辑于星期二\3点11分（2）生产工艺：

原料预处理：除脂（剪刀减去脂肪、筋膜）水提：冷水热变性除杂蛋白超滤：目蛋白分子量9600和7000精制液分装前，需微孔滤膜除菌过滤

本文档共96页；当前第50页；编辑于星期二\3点11分（3）作用与用途：

胸腺肽可调节细胞免疫功能，有较好的抗衰老和抗病毒作用。无过敏反应和不良的副作用。本文档共96页；当前第51页；编辑于星期二\3点11分（二）促皮质素（Adrenocorticotropichormone，ACTH）1．结构和性质:

来源：垂体前叶

溶解性：溶于水，能溶解于70%的丙酮或70％的乙醇。等电点：6.6。

稳定性：在干燥和酸性溶液中较稳定，耐100℃；在碱性溶液中容易失活。本文档共96页；当前第52页；编辑于星期二\3点11分2、生产工艺（促皮质素）CMC离子交换吸附（羧甲基纤维素弱酸型阳离子）：静态吸附(投料量的20%)二次吸附前，解析液用717阴离子树脂处理：脱色、热原、负离子梯度洗脱。洗涤：除去非特异性吸附的杂质717、732/阴、阳离子交换树脂：除盐本文档共96页；当前第53页；编辑于星期二\3点11分根据骨架材料不同，离子交换剂分类：

1）离子交换纤维，如CM-CSM-C2）离子交换树脂,如聚苯乙烯磺酸型钠树脂(国产732树脂）3）凝胶离子交换剂，如DEAE-SephadexA-50

根据可解离的交换基团（或平衡离子），离子交换剂分类：1）阳离子交换剂（强酸、中酸、弱酸）2）阴离子交换剂（强碱、中碱、弱碱）关于离子交换剂本文档共96页；当前第54页；编辑于星期二\3点11分离子交换剂的选择一般原则：1）根据物质PI及介质PH确定其带电状态介质PH>物质PI，带负电，选阴离子交换剂介质PH<物质PI，带正电，选阳离子交换剂2）还需考虑物质的稳定性和溶解度选择适合的PH范围本文档共96页；当前第55页；编辑于星期二\3点11分（a）酸性蛋白、DEAE－纤维素、CM-纤维素的解离曲线（b）碱性蛋白、DEAE－纤维素、CM-纤维素的解离曲线蛋白质离子交换层析中交换剂的选择蛋白质若pH>PI,蛋白质带负电，在pH5.5-9.0范围内蛋白质和DEAE离子交换剂都是解离的，带相反电荷当pH<PI,蛋白质带正电，只有在pH3.5-4.0范围内蛋白质和CM离子交换剂都是解离的本文档共96页；当前第56页；编辑于星期二\3点11分（三）降钙素（Calcitonin，CT）1、结构和性质结构特性：32个氨基酸残基组成,分子量约3500溶解特性：溶于水和碱性溶液，不溶于丙酮、乙醇、氯仿、乙醚、苯、异丙醇及四氯化碳等，难溶于有机酸。来源：人及哺乳动物的甲状腺、甲状旁腺、胸腺和肾上腺等组织中，鱼类鲑、鳗、鳟等的终鳃体本文档共96页；当前第57页；编辑于星期二\3点11分1.鲑鱼降钙素（Salcatonin）（心脏或心包膜，合成，提取）2.鳗鱼降钙素（Elcatonin）（心脏或心包膜，半合成，提取）3.猪降钙素（Caltonin）（猪甲状腺，提取法）本文档共96页；当前第58页；编辑于星期二\3点11分2、生产工艺（提取法）将原材料制成丙酮粉的目的：1.使生物材料脱水、脱脂2.使细胞结构松散，利于提取3.减少体积，便于储存(1)制丙酮粉：猪甲状腺于冷丙酮中浸泡至变硬、干燥、磨粉27kg(2)酸溶液提取(1540L酸＋1620Ｌ水)、离心（取上清液）、沉淀水洗（取洗液）、合并上清液和洗液，搅拌2ｈ，再离心离心清液（提取液）(3)有机溶剂沉淀（异戊醇：醋酸：水，15L）、过滤（硅藻土）沉淀物

(4)盐溶液溶解(8L)，酸性条件除杂蛋白，离心离心液

(5)CMC离子交换柱：离心液用10倍水稀释后过CMC柱(动态吸附)，柱用pH4.5的缓冲液平衡本文档共96页；当前第59页；编辑于星期二\3点11分关于离子交换的操作方式（补充）1.静态交换（吸附）方式：离子交换剂与交换溶液混合、搅拌特点：操作简单、设备要求低，分批进行交换不完全，不适宜多组分的分离2.动态交换（吸附）方式：将离子交换剂装柱，交换溶液上柱，进行交换特点：无需搅拌，交换完全，可连续操作，适用于多组份物质分离本文档共96页；当前第60页；编辑于星期二\3点11分第三节蛋白质类药物

一、概述分类：1、蛋白质激素2、血浆蛋白质3、蛋白质类细胞生长调节因子4、粘蛋白5、胶原蛋白6、碱性蛋白质7、蛋白酶抑制剂8、植物凝集素生长素（GH）、促甲状腺素（TSH）、人绒毛膜促性腺激素（HCG）、胰岛素白蛋白、免疫丙种球蛋白、抗凝血酶、凝血因子干扰素（IFN）、白细胞介素（IL）、NGF、EPO胃膜素明胶、阿胶，冻干猪皮硫酸鱼精蛋白胰蛋白酶抑制剂植物血球凝集素（PHA）本文档共96页；当前第61页；编辑于星期二\3点11分二、主要蛋白质类药物的制备（一）白蛋白（Albumin）（清蛋白）1、结构和性质

白蛋白免疫球蛋白，凝血因子等

575个Aa,分子量为65000.PI4.7溶解性：溶于水和半饱和硫酸铵溶液(>60％析出沉淀)。稳定性：对酸较稳定，较其他血浆蛋白质耐热（氯化钠或脂肪酸盐可提高其热稳定性）分类：人血清白蛋白(健康人血浆)、胎盘血白蛋白（健康产妇胎盘血）血浆蛋白本文档共96页；当前第62页；编辑于星期二\3点11分2、生产工艺(5)除菌：先用压滤器澄清过滤，再用冷灭菌

系统除菌上清液供生产人丙种球蛋白(1)利凡诺：乳酸依沙吖啶,白蛋白沉淀剂，充分搅拌、静置2-4h,分离上清液与络合沉淀(2)解离：pH弱酸性,加0.15-0.2％NaCL，不断搅拌解离,65℃恒温1h,冷却、离心、过滤（压滤机）

(3)浓缩：超滤(4)热处理：灭活病毒本文档共96页；当前第63页；编辑于星期二\3点11分冷灭菌技术定义：

冷灭菌是一种不用热能杀死微生物的新技术。与传统的热灭菌相比，不仅能杀死微生物，保证产品安全，同时还能较好地保持产品的生物活性。冷灭菌方法：膜分离（微滤0.2μm、0.45μm过滤细菌)、UHP（超高压灭菌）、辐射灭菌、高压脉冲电场本文档共96页；当前第64页；编辑于星期二\3点11分（二）干扰素（Interferon，IFN）1、结构和性质

特点：干扰素诱生剂诱导所产生的一类高活性、多功能的诱生蛋白质。

分类：人干扰素按抗原性分为α、β、γ三型。（三种干扰素的理化及生物学性质有明显差异）本文档共96页；当前第65页；编辑于星期二\3点11分2、生产工艺干扰素的制备方法：

人白细胞培养（以血库血大量制备，达到106U／mg蛋白水平）

基因工程发酵法：重组人α-干扰素、重组人γ-干扰素国内已上市的干扰素品种：

聚乙二醇干扰素α-2b注射剂

重组人干扰素α-2b注射液重组人干扰素α-1b滴眼液重组人干扰素α-2a栓、凝胶注射用重组人干扰素α-2a、α-2b、α-1b本文档共96页；当前第66页；编辑于星期二\3点11分

(1)

工艺路线（细胞培养法）：PBS:磷酸钠缓冲液（NaCl,Na2HPO4，NaH2PO4）透析：溶解液作内液PBS作外液，除KSCN1.白细胞的分离：离心分离血浆，吸取灰黄层（白细胞+红细胞），用氯化铵（0.83%）裂解红细胞，离心，收集白细胞，制成白细胞悬液

2.起动与诱生加少许白细胞干扰素，37℃培养２h，再加适量诱生病毒，37℃培养12h

，收集上清即为粗制干扰素，－20℃保存。

3.纯化：KSCN（0.5mol/L,pH3.5）盐析，醇溶（94％冷乙醇）、酸沉淀除杂蛋白，碱沉浓缩4.溶解（0.5mol/L硫氰化钾＋0.1mol/LPBS，pH5.2）、透析除盐，除菌过滤、半成品检定，合格后分装，冻干。

本文档共96页；当前第67页；编辑于星期二\3点11分（2）注意事项：

血液分离白细胞：含ACD抗凝剂血液离心血浆灰黄层氯化铵溶血（除红细胞）离心白细胞

干扰素诱导剂：仙台病毒（在10天龄鸡胚中培养48～72h，收获尿囊液）或新城鸡瘟病毒（NDV）Ｆ株

柠檬酸0.48g、柠檬酸钠1.32g、葡萄糖1.47g，加水至1000ml本文档共96页；当前第68页；编辑于星期二\3点11分3、作用与用途作用：抗病毒、抗细胞分裂及免疫调节用途：（1）病毒性疾病：普通感冒、疱疹性角膜炎、带状疱疹、水痘、慢性活动性乙型肝炎。（2）恶性肿瘤：成骨肉瘤、乳腺癌、多发性骨髓瘤、黑色素瘤、淋巴瘤、白血病等（3）病毒引起的良性肿瘤本文档共96页；当前第69页；编辑于星期二\3点11分（三）胰岛素（Insrlin）

简介1922年从胰脏中提取得到的一种较纯的降血糖物质，命名为胰岛素1923年开始临床应用我国在1965年完成了结晶牛胰岛素的全合成工作胰岛素是世界上第一个人工合成的蛋白质迄今胰岛素仍是治疗胰岛素依赖型糖尿病的特效药本文档共96页；当前第70页；编辑于星期二\3点11分1．结构和性质

（1）结构：由51个Aa组成，有A和B两条链A链含21个Aa残基；B链含30个Aa残基A、B链由两个二硫键相连，A链本身还含有一个二硫键不同种属动物胰岛素的分子结构大致相同，差别主要在：A链二硫桥中间的第8、9和10位上的三个AaB链C－末端的一个Aa上本文档共96页；当前第71页；编辑于星期二\3点11分人胰岛素B30苏氨酸猪、牛胰岛素B30丙氨酸人、猪胰岛素（A链8，9，10位Aa）：苏、丝、异亮牛胰岛素（A链8，9，10位Aa）

：丙、丝、缬猪胰岛素结构图B链C末端人的是苏氨酸，猪的是丙氨酸,抗原性比其他来源的胰岛素要低。临床应用的动物胰岛素以猪胰岛素为主，其抗原性比其他来源（牛、马、羊、兔、狗）的胰岛素要低。本文档共96页；当前第72页；编辑于星期二\3点11分（2）胰岛素在体内的存在形式胰岛素由胰岛的β细胞产生，在β细胞中开始时是以活性很弱的前体胰岛素原存在，进而分解为胰岛素进入血液循环本文档共96页；当前第73页；编辑于星期二\3点11分胰岛素原经蛋白酶水解切除C肽，得活性的胰岛素胰岛素原是由C肽的一端与胰岛素A链N-末端相连，另一端与B链C－末端相连本文档共96页；当前第74页；编辑于星期二\3点11分（3）胰岛素的性质：

分子量：牛胰岛素为5733，猪为5764，人为5784。

等电点：5.30－5.35。

溶解性：在pH4.5～6.5范围内几乎不溶于水，易溶于稀酸或稀碱溶液；在80%以下乙醇或丙酮中溶解；在90%以上乙醇或80%以上丙酮中难溶；在乙醚中不溶。在高浓度锌的溶液中，pH6～8时胰岛素溶解度急剧下降。

稳定性：在弱酸下或混悬在中性缓冲液中稳定本文档共96页；当前第75页；编辑于星期二\3点11分2.生产工艺（1）酸醇法制备胰岛素工艺路线胰尾（胰岛素含量高）①提取：胰片86-88％乙醇＋5％草酸；滤渣：68-70％乙醇＋0.4％草酸碱化：浓氨水除碱性蛋白（压滤）酸化：硫酸除酸性蛋白③减压浓缩：上层清液，低于30℃，减压蒸馏浓缩、除乙醇去脂：速热（50℃）速冷（5℃）⑤盐析：NaCL(27%)⑥除酸性蛋白：ｐ低温丙酮沉淀、低温静置、低温离心⑦锌沉淀:加醋酸锌溶液，与等电点沉淀配合使用⑧除碱性蛋白、结晶、丙酮乙醚脱水本文档共96页；当前第76页；编辑于星期二\3点11分3、注意事项（1）冻胰：离体后，需立即深冻（蛋白水解酶分解胰岛素）。-30℃以下急冻后转入-20℃保存备用。液氮或干冰速冻，效果更好。胰尾胰岛素含量较高，单独使用，收率可提高10%。（2）结晶胰岛素的纯度国外标准：胰岛素原（<10ppm)、脱酰胺胰岛素(<1000ppm)我国：胰岛素原含量约为20000ppm本文档共96页；当前第77页；编辑于星期二\3点11分

胰岛素的发展

动物胰岛素重组人胰岛素胰岛素类似物存在免疫原性问题

不能模拟生理性胰岛素分泌模式作用时间、作用效果更佳（提取或合成）基因工程菌或半合成分子改造或修饰本文档共96页；当前第78页；编辑于星期二\3点11分

胰岛素结构改造和修饰－－胰岛素类似物

优点：起效快、降糖能力高、半衰期长、抗热变性、抗蛋白水解酶的降解等。

产品：

1)重组赖辅胰岛素：人胰岛素B链的28位、29位脯氨酸和赖氨酸的顺序换位

2)门冬胰岛素：利用啤酒酵母属，采用重组DNA技术，将人胰岛素氨基酸链B28位的脯氨酸由天门冬氨酸替代

3)右旋糖酐胰岛素（化学修饰）本文档共96页；当前第79页；编辑于星期二\3点11分

酶促半合成人胰岛素

经胰蛋白酶的转酰胺作用，将猪胰岛素转化为人胰岛素B30。再用离子交换层析纯化，可得到高纯度人胰岛素。胰蛋白酶猪胰岛素B30丙氨酸人胰岛素B30苏氨酸本文档共96页；当前第80页；编辑于星期二\3点11分重组人胰岛素的生产方法

1)用基因工程大肠杆菌(Escherichiacoli,E.coli)分别发酵生产人胰岛素(humaninsulin,hI)的A、B链,然后经化学再氧化法,使两条链在一定条件下重新形成二硫键,得到hI。（目前已较少使用）本文档共96页；当前第81页；编辑于星期二\3点11分2)用基因工程E.coli发酵生产人胰岛素原(humanproinsulin,hPI),后经加工形成hI。优点：E.coli系统表达量高缺点：产物易降解,故常采用融和蛋白形式将hPI连接在一个较大的蛋白质后,表达产物需经过一系列复杂的后加工才能形成有活性的hI本文档共96页；当前第82页；编辑于星期二\3点11分3)通过基因工程酵母菌发酵生产hPI,经后加工形成hI。

优点：酵母系统下游后加工比细菌表达系统简单缺点：生产周期长,且重组蛋白分泌量少(1～50mg/L),产量低本文档共96页；当前第83页；编辑于星期二\3点11分（四）生长素（Growthhormone，GH）1、结构和性质人生长激素由191个Aa组成，PI4.9，（猪为6.3）稳定性好，其活性在冰冻条件下可保持数年，在室温放置48h无变化。只有灵长类的生长激素对人有活性。

本文档共96页；当前第84页；编辑于星期二\3点11分2、生产工艺用含NaCL的Tris-HCl洗脱本文档共96页；当前第85页；编辑于星期二\3点11分（2）工艺解析：

提取：加水制匀浆，取沉淀沉淀先用0.1mol/L硫酸铵抽提（取沉淀），再用0.25mol/L硫酸铵抽提（取上清）

分级沉淀：硫酸铵1－1.8mol/L(盐析沉淀）一次沉淀：取上清二次沉淀：取沉淀

凝胶过滤SephadexG-75，用含NaCL的Tris-HCl洗脱

DEAE-C层析：酸性蛋白适合用阴离子交换剂注意：当透析与凝胶过滤或离子交换组合操作时，一般选择与洗脱剂相似的透析外液。

本文档共96页；当前第86页；编辑于星期二\3点11分3.人生长素（h