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第三章 基因工程制药 基因工程的基础知识 第一节 基因的概念与特性 一、基因的概念: 　 DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。 早期认为遗传物质是蛋白质，1944年Avery从肺炎链球菌转化实验证明是DNA。 二、基因的一般特性： ①基因可自我复制 ②基因决定蛋白质结构 ③基因可突变。 基因按功能分为： ①结构基因 ②调控基因 三、DNA的结构与性能 ⒈ DNA的结构：四种核苷酸（A、T、 C、 G）连接。 DNA二级结构双螺旋结构。 ⒉ DNA的性质与功能 ①吸收光谱260 ②电场中泳动 ③变性、复性、杂交 第二节 DNA的复制与表达 一、DNA的复制： 　　半保留复制 二、基因表达 ⒈转录：在RNA聚合酶的催化下以DNA为模板合成mRNA的过程。 转录后加工： 剪切：除去内含子 加帽：5’加m7Gppp 加尾：3’加poly（A） 二、翻译：以mRNA为模板，tRNA作为运载工具，将活化的氨基酸在核糖体上合成蛋白质的过程。 ⒈ 分为三个阶段： ①起始 ②延长 ③终止 基因表达 ⒉翻译后的肽链加工 肽链切断 ①羟基化 ②糖基化 ③磷酸化 ④乙酰化 基因工程制药 第一节 概 述 20世纪70年代基因工程诞生最先应用在医药科学领域。 1982年第一个基因工程产品--人胰岛素在美国问世。 优点:大量生产、应用临床、深入研究、扩大应用、改造不足、扩大了药物筛选来源 。 基因工程药物 基因工程药物和制剂很珍贵，用传统方法很难生产，由于材料来源困难或制造技术问题而无法大量生产，但用基因工程可以得以解决。主要是医用活性蛋白和多肽类： （1）免疫性蛋白，如各种抗原和单克隆抗体 （2）细胞因子，如各种干扰素、白细胞介素、表皮生长因子、凝血因子等 （3）激素，如胰岛素、生长激素、心钠素等 （4）酶类，如尿激酶、链激酶、葡激酶、超氧化物 歧化酶等 利用基因工程技术生产药品的优点（1）： ①大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽(如胰岛素、干扰素、细胞因子等)，为临床使用提供有效的保障； ②可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围； ③可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质； 利用基因工程技术生产药品的优点（2）： ④内源生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可以通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除。如白细胞介素-2的第125位半胱氨酸是游离的，有可能引起—S—S—键的错配而导致活性下降，如将此半胱氨酸改为丝氨酸或丙氨酸，白细胞介素-2的活性以及热稳定性均有提高。 ⑤利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。 国际上已进入临床试验的抗肿瘤重组导向毒素 基因工程抗肿瘤药物 目前进入临床试验的基因组重组抗血管生成药物 转基因养殖动物的乳汁产生的人生物医药 转基因植物生产的药物蛋白 部分基因工程药物简介： 1、人胰岛素(InsuIin) 胰岛素是多肽激素的一种，具有多种生理功能，在维持血糖恒定，增加糖原、脂肪、某些氨基酸和蛋白质的合成、调节与控制细胞内多种代谢途径等方面都有重要作用。胰岛素用于临床糖尿病的医治已有近70年的历史，长期以来，其来源仅仅是从动物的胰脏中提取，而动物胰岛素与人胰岛素在氨基酸组成上存有一定的差异，长期注射人体时会产生自身免疫反应，影响治疗效果。自80年代初开始，人们已开始用基因工程技术大量生产人胰岛素。 人胰岛素的基因工程生产一般采用两种方式：一是分别在大肠杆菌中合成A链和B链，再在体外用化学方法连接两条肽链组成胰岛素。美国EIi Lilly公司采用该法生产的重组人胰岛素Humulin最早获准商品化； 另一种方法是用分泌型载体表达胰岛素原，如丹麦Novo Nordisk公司用重组酵母分泌产生胰岛素原，再用酶法转化为人胰岛素。 对胰岛素的改造 Novo Nordisk研究所的Brange等应用蛋白质工程技术在胰岛素分子中取代一个氨基酸残基，防止单体二聚化，由此合成的新型胰岛素在药物浓度下基本上保持单体，注射后吸收速度比正常胰岛素快2-3倍；另有报道将胰岛素B链第10位的His变为Asp获得高活力胰岛素B10Asp，其受体结合能力和离体生物活力分别为猪胰岛素的262％和235％。 2．人生长激素(Human growth hormone，hGH) 人生长激素是人的垂体腺前叶嗜酸细胞分泌的一种非糖基化多肽激素。它有多种生物功能，主要是刺激身体生长。最近发现hGH对一些细胞的增殖和分化以及DNA合成有直接效应。hGH的主要用途是治疗诛儒症，临床试验认为hGH对慢性肾功能衰竭和