药物研究的生物化学基础药学专业.ppt

药物研究的生物化学基础Biochemical Basis for Drug Discovery 三峡大学医学院 盛 德 乔 shengdq@ctgu.edu.cn QQ:834309103 第一节 生物药物制造的生物化学基础 第二节 药物质量控制的生物化学基础 第三节 药理学研究的生物化学基础 第四节 与药物设计有关的生物化学原理 第一节生物药物制造的生物化学基础 生物药物制备方法的特点 生物药物分离制备方法的主要原理 生物合成技术原理 生物技术原理 一、生物药物制备方法的特点 生物药物主要包括生化药物、微生物药物、生物技术药物和生物制品，这些药物是以生物学和化学相结合的手段，以生物材料为原料制取的。 制造技术具有如下特点： 目的物存在于组成非常复杂的生物材料中 一种生物材料含有成千上万种成分，各种化合物的形状、大小、分子形式和理化性质各不相同，其中不少还是未知物，而且有效物质在制备过程尚处于代谢动态中，故常常无固定工艺可循。 有些目的物在生物材料中含量极微 只达万分之一、十万分之一、甚至百万分之一，因此分离纯化步骤多，难于获得高收率。 生物活性成分易变性、破坏 生物活性成分离开生物体后，易变性破坏，分离过程必须十分小心，以保护有效物质的生物活性。 生物药物制造受理化因素和生物学因素影响 制造工艺几乎都在溶液中进行 温度、pH、离子强度 对溶液中各种组分的综合影响常常难于固定 以致许多工艺设计理论性不强 生物药物常采用“多阶式”法 即“逐级分离”法。 纯化一种有效物质常常要联用几个，甚至十几个步骤并变换不同类型的分离方法交互进行才能达到目的。 为了保护目的物的活性及结构完整 生物药物的均一性检测与化学上的纯度概念不完全相同 由于生物药品对环境变化十分敏感，结构与功能关系多变复杂，因此对其均一性的评估常常是有条件的，或者只能通过不同角度测定，最后才能给出相对“均一性”结论。只凭一种方法得到的纯度结论往往是片面的，甚至是错误的。 二、生物药物分离制备方法的主要原理 （一） 小分子生物药物的制备方法 根据不同组分分配率的差别进行分离如：溶剂萃取，分配层析，吸附层析，盐析，结晶等 （二）生物大分子药物的制备方法 根据生物大分子的特性采用多种分离手段交互进行 生物大分子类药物分离纯化的主要原理 根据分子形状和大小不同的分离方法 差速离心、透析、超滤和凝胶过滤等 根据分子电离性质（带电性）不同的分离方法 离子交换法、电泳法和等电聚焦法 根据分子极性大小与溶解度不同的分离方法 溶剂提取法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀法和有机溶剂分级沉淀法 根据配基特异性不同的分离方法 亲和层析法 精制一个具体药物，常需要根据它的多种理化性质和生物学特性，采用多种分离方法进行有机结合，方能达到预期目的。 分离纯化生物大分子的原理 根据分子形状和大小不同的分离方法 透析 超滤 凝胶过滤 密度梯度离心 透析 原理：利用生物大分子不能通过半透膜的性质，将其与小分子物质分开。 常用的半透膜： 玻璃纸、火棉 纸或其他改型的纤 维素材料 超滤 原理：利用压力或离心力，强行使水和其他小分子溶质通过半透膜，而大分子物质被截留在膜上 凝胶过滤 介质：凝胶颗粒（内部是多孔的网状结构） 原理：不同大小的分子所经的路径不同 密度梯度离心 原理：颗粒的沉降取决于它的大小和密度，在具有密度梯度的介质中离心时，质量和密度大的颗粒比质量和密度小的颗粒沉降得快，且沉降到与自身密度相等的介质密度梯度时，即停止不前。 常用的密度梯度： 蔗糖梯度 CsCl梯度 根据分子电离性质不同的分离方法 离子交换层析法 电泳 等电聚焦 离子交换层析法（Ion exchange chromatography) 原理：利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的一种层析分离技术。 介质：离子交换树脂 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 离子交换介质简介： 普通的离子交换树脂： 适用于小分子离子化合物的分离 大孔型离子交换树脂： 适用于较大分子物质的分离、精制 离子交换纤维素： 适用于大分子物质的分离 DEAE-C 二乙氨基乙基纤维素 CM-C 羧甲基纤维素 离子交换凝胶： 适用于大分子物质的分离， 离子交换与分子筛作用结合起来 DEAE-Sephadex CM-Sephadex 电泳 电泳原理：在外电场的作用下，带电颗粒向着与其所带电荷相反的电极方向移动的现象。 常用电泳方法： 聚丙烯酰胺凝胶电泳（Polyacrylamide gel electrophoresis） 琼脂糖凝胶电泳 等电聚焦电泳(IEF, Isoelectric focusing electrophoresis) 原理：在外电场作用下，带电颗粒在具有pH梯度的介质中泳动，并停留于