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南京工业大学:《制药工艺学》课程教学资源(PPT课件讲稿)第十三章 多肽与蛋白质类

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第十三章多肽与蛋白质类药物 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)材料的选择 蛋白质类药物的来源有动植物组织和微生物等,原则是要选择富含所需蛋白质多肽成分的,易于提取得无害生物材料。对天然蛋白质类药物,为了提高质量、产量和降低生产成本,对原料的种属,发育阶段、生物状态、来源、解剖部位、生物技术产品的宿主菌或细胞都有一定要求,使得纯化工作相对容易。
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第十三章多肽与蛋白质类药物 第一节多肽及蛋白质类药物的生产方法 蛋白质类药物的分离与纯化 )材料的选择 蛋白质类药物的来源有动植物组织和微生物等,原则是要 选择富含所需蛋白质多肽成分的,易于提取得无害生物材 对天然蛋白质类药物,为了提高质量、产量和降低生产 成本,对原料的种属,发育阶段、生物状态、来源、解剖 部位、生物技术产品的宿主菌或细胞都有一定要求,使得 纯化工作相对容易

第十三章 多肽与蛋白质类药物 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)材料的选择 蛋白质类药物的来源有动植物组织和微生物等,原则是要 选择富含所需蛋白质多肽成分的,易于提取得无害生物材 料。 对天然蛋白质类药物,为了提高质量、产量和降低生产 成本,对原料的种属,发育阶段、生物状态、来源、解剖 部位、生物技术产品的宿主菌或细胞都有一定要求,使得 纯化工作相对容易

(二)蛋白质提纯的一般方法 1根据蛋白质等电点的不同来纯化蛋白质 蛋白质、多肽及氨基酸都是两性电解质,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。在等电点时蛋白质性质比较稳 定,其物理性质如导电性、溶解度、粘度、渗透压等 皆最小,因此可以利用蛋白质等电点时溶解度最小的 特性来制备或沉淀蛋白质。 等电点沉淀 等电点除杂

(二)蛋白质提纯的一般方法 1.根据蛋白质等电点的不同来纯化蛋白质 蛋白质、多肽及氨基酸都是两性电解质,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。在等电点时蛋白质性质比较稳 定,其物理性质如导电性、溶解度、粘度、渗透压等 皆最小,因此可以利用蛋白质等电点时溶解度最小的 特性来制备或沉淀蛋白质。 等电点沉淀 等电点除杂

2根据蛋白质分子形状和大小的不同来纯化蛋白质 蛋白质的一个主要特点是分子大,而且不同种类的蛋白质 分子大小也不相等。由此可以用凝胶过滤法,超滤法、 离心法及透析法等将蛋白质与其它小分子物质分离,也 可将大小不同的蛋白质分离 3.根据蛋白质溶解度的不同来纯化蛋白质 蛋白质的溶解度受溶液的pH、离子强度、溶剂的电解质性 质及温度等多种因素的影响。在同一特定条件下,不同 的蛋白质有不同的溶解度,达到分离的目的。盐溶与盐 析,结晶,低温有机溶剂沉淀法。 4根据蛋白质电离性质的不同来纯化蛋白质 离子交换剂作为一种固定相,本身具有正离子或负离子基 团,它对溶液中不同的带电物质呈现不同的亲和力,从 而使这些物质分离提纯 蛋白质、多肽或氨基酸具有能够离子化的基团

2.根据蛋白质分子形状和大小的不同来纯化蛋白质 蛋白质的一个主要特点是分子大,而且不同种类的蛋白质 分子大小也不相等。由此可以用凝胶过滤法,超滤法、 离心法及透析法等将蛋白质与其它小分子物质分离,也 可将大小不同的蛋白质分离。 3.根据蛋白质溶解度的不同来纯化蛋白质 蛋白质的溶解度受溶液的pH、离子强度、溶剂的电解质性 质及温度等多种因素的影响。在同一特定条件下,不同 的蛋白质有不同的溶解度,达到分离的目的。盐溶与盐 析,结晶,低温有机溶剂沉淀法。 4.根据蛋白质电离性质的不同来纯化蛋白质 离子交换剂作为一种固定相,本身具有正离子或负离子基 团,它对溶液中不同的带电物质呈现不同的亲和力,从 而使这些物质分离提纯。 蛋白质、多肽或氨基酸具有能够离子化的基团

对蛋白质的离子交换层析,一般多用离子交换纤 维和以葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶,聚丙烯酰胺 凝胶为骨架的离子交换剂。主要是取得其有较 大的蛋白质吸附容量、较高的流速和分辨力 5根据蛋白质功能专一性的不同来纯化蛋白质。 主要手段是亲和层析法,即利用蛋白质分子能与 其相应的配体进行特异性的、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MAC是新发展的一种亲和 层析技术。蛋白质分子中的咪唑基和巯基可与 些金属元素(如Cu2+,Zn2+)形成配位结合, 使蛋白质得到分离纯化

对蛋白质的离子交换层析,一般多用离子交换纤 维和以葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶,聚丙烯酰胺 凝胶为骨架的离子交换剂。主要是取得其有较 大的蛋白质吸附容量、较高的流速和分辨力。 5.根据蛋白质功能专一性的不同来纯化蛋白质。 主要手段是亲和层析法,即利用蛋白质分子能与 其相应的配体进行特异性的、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是新发展的一种亲和 层析技术。蛋白质分子中的咪唑基和巯基可与 一些金属元素(如Cu2+,Zn2+)形成配位结合, 使蛋白质得到分离纯化

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 蛋白质上有疏水区,它们主要由酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 缬氨酸、苯丙氨酸等非极性的侧链密集在一起,并暴露于 分子表面。这些疏水区能够与吸附剂上的疏水性基团结合 在通过降低介质的离子强度和极性等方法将蛋白质洗脱下 来 7根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白质 逆流分配色谱 8根据蛋白质受物理、化学等作用因素的影响来纯化蛋白质 蛋白质易受p、温度、酸碱、金属离子、蛋白质沉淀剂,络 合剂等的影响,用于各种蛋白质都存在差异,可利用这种 差异来分离纯化蛋白质

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 蛋白质上有疏水区,它们主要由酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 缬氨酸、苯丙氨酸等非极性的侧链密集在一起,并暴露于 分子表面。这些疏水区能够与吸附剂上的疏水性基团结合, 在通过降低介质的离子强度和极性等方法将蛋白质洗脱下 来。 7.根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白质 逆流分配色谱 8.根据蛋白质受物理、化学等作用因素的影响来纯化蛋白质。 蛋白质易受pH、温度、酸碱、金属离子、蛋白质沉淀剂,络 合剂等的影响,用于各种蛋白质都存在差异,可利用这种 差异来分离纯化蛋白质

9根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质 在蛋白质分离中,最广泛使用的吸附剂有结晶磷酸钙, 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 10根据酶对蛋白质的作用来纯化蛋白质 SOD酶抗蛋白水解酶 (三)蛋白质的分离与纯化 1时间因素 2选择离子交换层析条件的程序 3蛋白质分离纯化的可能的技术组合

9.根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质 在蛋白质分离中,最广泛使用的吸附剂有结晶磷酸钙, 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。 10.根据酶对蛋白质的作用来纯化蛋白质 SOD酶抗蛋白水解酶。 (三)蛋白质的分离与纯化 1.时间因素 2.选择离子交换层析条件的程序 3.蛋白质分离纯化的可能的技术组合

(四)溶液中蛋白质浓度的测定 紫外法 (1)280mm光吸收法 1 mg/ml A2s0为1.0 (2)280m和260nm的吸收差法 mgml=145A20-0.74A260 (3)215m和225nm的吸收差法 Mg/ml=0.144(A215-A235) 2双缩脲法 3福林一酚试剂法 4考马斯亮兰G-250染色法

(四)溶液中蛋白质浓度的测定 1.紫外法 (1)280nm光吸收法 1mg/ml A280为1.0 (2)280nm和260nm的吸收差法 mg/ml=1.45A280-0.74A260 (3)215nm和225nm的吸收差法 Mg/ml=0.144(A215-A225) 2.双缩脲法 3.福林-酚试剂法 4.考马斯亮兰G-250染色法

(五)纯度检查 1. HPLC 2电泳法 3免疫化学法 4生物检测法 5分光光度法 二、多肽与蛋白质的化学合成 多肽合成是50年代开始获得重大发展的。1965年中国科 学家在世界上首次合成了胰岛素。(诺贝尔奖 1962年建立了固相合成新方法

(五)纯度检查 1.HPLC 2.电泳法 3.免疫化学法 4.生物检测法 5.分光光度法 二、多肽与蛋白质的化学合成 多肽合成是50年代开始获得重大发展的。1965年中国科 学家在世界上首次合成了胰岛素。(诺贝尔奖) 1962年建立了固相合成新方法

多肽合成的一般步骤: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。 (一)基团保护 要实现控制多肽合成,必须做到事先把不应与接肽反应试剂发生 作用的官能团,如N一末端氨基酸残基的自由一NH2,C一末端 氨基酸残基的自由一COOH及侧链上的一些活泼基团,特别是 巯基等,加以封闭或保护。待肽链形成以后,再将保护基团除 去 应用最多的氨基保护剂是苄氧羰酰氯(Cbz-Cl),它与氨基酸 或肽上的游离氨基作用形成苄氧羰酰氨基酸(Cbz一氨基酸) 或Cbz一肽。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,也可以用叔丁氧羰酰氯(Boc-Cl)作保护 剂,用稀盐酸或乙酸在室温除去保护基 羧基保护剂通常是用无水乙醇或甲醇在盐酸存在下进行酯化,使 羧基上接上烷基。除去保护基可在室温下用氢氧化钠皂化法

多肽合成的一般步骤: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。 (一)基团保护 要实现控制多肽合成,必须做到事先把不应与接肽反应试剂发生 作用的官能团,如N-末端氨基酸残基的自由-NH2,C-末端 氨基酸残基的自由-COOH及侧链上的一些活泼基团,特别是 巯基等,加以封闭或保护。待肽链形成以后,再将保护基团除 去。 应用最多的氨基保护剂是苄氧羰酰氯(Cbz-Cl),它与氨基酸 或肽上的游离氨基作用形成苄氧羰酰氨基酸( Cbz-氨基酸) 或Cbz-肽。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,也可以用叔丁氧羰酰氯(Boc-Cl)作保护 剂,用稀盐酸或乙酸在室温除去保护基。 羧基保护剂通常是用无水乙醇或甲醇在盐酸存在下进行酯化,使 羧基上接上烷基。除去保护基可在室温下用氢氧化钠皂化法

有些氨基酸除了含氨基和羧基外,还有其它功能基团, 在合成肽时都需要用适当的保护基团加以保护。例如 组氨酸的咪唑基,丝氨酸的羟基,酪氨酸的酚基,半 胱氨酸的巯基,都可以用卞基(一Bz)保护,用钠氨 法除去。谷氨酸和天冬氨酸的β和y羧基可用βy苯甲酯 保护,用催化氢化除去。精氨酸的胍基用对甲基磺酰 氯(Tos-)保护 (二)肽的液相合成法 接肽反应除用缩合剂来完成外,还可以用分别活化参与 形成肽链的氨基和羧基的方法来完成。因活化氨基地 反应非常激烈,而且常常产生消旋化,所以,总是采 用羧基活化的方法 肽的合成法可分为阶梯伸长法和片断缩合法

有些氨基酸除了含氨基和羧基外,还有其它功能基团, 在合成肽时都需要用适当的保护基团加以保护。例如 组氨酸的咪唑基,丝氨酸的羟基,酪氨酸的酚基,半 胱氨酸的巯基,都可以用卞基(-Bz)保护,用钠氨 法除去。谷氨酸和天冬氨酸的β和γ羧基可用βγ苯甲酯 保护,用催化氢化除去。精氨酸的胍基用对甲基磺酰 氯(Tos-)保护。 (二)肽的液相合成法 接肽反应除用缩合剂来完成外,还可以用分别活化参与 形成肽链的氨基和羧基的方法来完成。因活化氨基地 反应非常激烈,而且常常产生消旋化,所以,总是采 用羧基活化的方法。 肽的合成法可分为阶梯伸长法和片断缩合法

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