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1　中药现代化概述1

1.1　中药现代化简介1

1.1.1　中药现代化1

1.1.2　我国中药事业发展概况1

目录1

1.1.3　国际上天然药物的发展趋势3

1.1.4　中药现代化的必要性3

1.1.4.1　我国中药发展的现状3

1.1.4.2　实现中药现代化的必要性4

1.1.5　中药现代化的实施6

1.1.6.1　超临界萃取技术7

1.1.6　中药现代化研究的技术和方法简介7

1.1.6.2　超微粉碎技术9

1.1.6.3　纳米载药技术10

1.1.6.4　分子生物学11

1.1.6.5　谱效关系学13

1.2　WTO与中药现代化16

1.2.1　进入WTO带给中药现代化发展的严峻挑战16

1.2.1.1　形势16

1.2.1.2　中药发展现状17

1.2.1.3　出路——中药现代化17

1.2.2　中国加入WTO带给中药产业现代化的发展机遇18

1.2.3　中药现代化的主要内容19

1.2.3.1　中药材规范化种植19

1.2.3.2　中药饮片的现代化生产21

1.2.3.3　制造工艺现代化23

1.2.3.4　质量控制与检测技术的现代化27

1.2.3.5　中药剂型的现代化28

1.2.3.6　中药产品包装的现代化29

1.2.3.7　中药高新技术产品产业化示范工程的建设30

1.2.3.8　鼓励推广计算机集成制造技术30

1.3.1.1　有利的国际环境31

1.3.1　中药国际化面临的机遇31

1.3　中药现代化与中药国际化31

1.3.1.2　有利的国家产业政策环境和资源环境32

1.3.1.3　中、西药在理论上沟通的可能性32

1.3.2　中药国际化可采取的策略32

1.3.2.1　形成我国科技先导型跨国中药产业32

1.3.2.2　建立中药信息网络系统33

1.3.2.3　建立国际性中药研究机构33

1.3.2.4　建立中药现代评价体系33

1.3.2.5　加强中药的基础性研究和现代中药新剂型研究33

1.3.3.2　缺乏具有可与西药竞争的现代中成药制剂34

1.3.3.1　缺乏国际化的大型中药企业34

1.3.3　中药国际化存在的问题34

1.3.3.3　中药的标准化水平太低35

1.4　生物制药与中药现代化35

1.4.1　传统药材生物技术研究35

1.4.1.1　国外传统药材生物技术研究概况36

1.4.1.2　我国传统药材生物技术的发展和研究内容37

1.4.1.3　传统药材生物技术今后发展方向38

1.4.2　中药与天然药物生物技术研究进展39

1.4.2.1　生物技术在高质量中药天然药物原料的研究生产及中药材资源可持续利用中的应用40

1.4.2.2　细胞工程技术为中药和天然药物人工资源的开发提供了有效途径40

1.4.2.5　生物技术为中药和天然药物新药研究与开发提供了新的工具和途径41

1.4.2.3　酶工程是中药和天然药物活性成分生产追求的最佳技术手段之一41

1.4.2.4　生物技术为提高中药和天然药物品质评价水平提供了新的实验方法41

1.4.3　结语42

主要参考文献43

附录 中药现代化发展纲要47

2　基因工程技术及其在中药现代化中的应用52

2.1　基因工程技术的基本原理52

2.1.1　基因工程的诞生52

2.1.2　基因工程的概念53

2.1.3　基因工程的安全性问题53

2.1.4.1　DNA的结构与性质54

2.1.4　DNA及基因的结构与性质54

2.1.4.2　基因的结构55

2.1.5　各种工具酶58

2.1.5.1　限制性核酸内切酶58

2.1.5.2　DNA聚合酶59

2.1.5.3　DNA连接酶60

2.1.5.4　其他工具酶类60

2.1.6　制备目的基因的方法61

2.1.6.1　物理化学法61

2.1.6.2　化学合成法62

2.1.6.3　鸟枪无性繁殖法63

2.1.6.5　聚合酶链式反应64

2.1.6.4　酶促逆转录合成法64

2.1.7　基因载体的选择与构建65

2.1.7.1　细菌质粒载体65

2.1.7.2　噬菌体载体66

2.1.7.3　动物病毒载体68

2.1.7.4　酵母质粒载体69

2.1.8　基因重组70

2.1.8.1　粘性末端连接71

2.1.8.2　平端连接71

2.1.8.3　人工接头连接71

2.1.9　重组DNA导入受体细胞72

2.1.8.4　同聚物加尾法72

2.1.9.1　电转化74

2.1.9.2　微注射技术74

2.1.9.3　脂质体介导法74

2.1.10　重组体的筛选74

2.1.10.1　DNA鉴定筛选法75

2.1.10.2　依赖选择性载体的筛选方法77

2.1.10.3　分子杂交筛选法77

2.1.10.4　免疫学方法78

2.1.11.1　阅读框架的形成80

2.1.11.2　启动子的影响80

2.1.11　目的基因的表达80

2.1.10.5　mRNA翻译检测法80

2.1.11.3　翻译过程的影响因素81

2.1.11.4　表达体系及表达产物的影响81

2.2　基因工程技术与中药现代化82

2.2.1　寻找药物作用的靶向基因83

2.2.2　利用药用基因发现新的有效成分84

2.2.3　筛选与检测毒副反应相关基因85

2.2.4　研究与药物代谢转化相关的基因85

2.2.5　指纹图谱技术是中药质量控制研究的首选方法86

2.2.6　研究中药的作用机制86

2.2.7　药用动植物遗传多样性的分子检测与分子系统学研究87

2.2.8.1　药材道地性的分子判别88

2.2.8.2　化学型（有效成分）与基因型（DNA序列）相关性分析88

2.2.8　与中药相关的其他方面的研究88

2.2.8.3　中药种质资源的分子研究89

2.2.9　基因芯片技术在中药药理研究中的应用89

2.2.10　DNA分子遗传标记技术在中药研究中的应用93

2.2.10.1　中药鉴定中的分子遗传标记技术93

2.2.10.2　DNA分子标记技术的应用95

2.2.10.3　分子标记技术的规范化与中药分子鉴定的稳定性97

2.2.11　应用基因工程技术生产中药活性成分98

2.2.11.2　基因工程技术在药用植物研究中的应用99

2.2.11.1　转基因药材99

2.2.11.3　利用转基因技术生产药用蛋白及多肽101

主要参考文献104

3　发酵工程及其在中药现代化中的应用106

3.1　概述106

3.1.1　发酵的基本概念106

3.1.2　植物细胞大规模培养的意义及现状107

3.2　植物培养细胞的特点108

3.2.1　植物细胞的特点及生长曲线108

3.2.2　大规模植物细胞培养过程109

3.3.1　高产细胞株系的筛选110

3.3　影响植物细胞大规模培养的因素110

3.3.1.1　根据植物的基因型进行筛选111

3.3.1.2　根据细胞的表型进行筛选111

3.3.1.3　根据单细胞克隆中次级代谢产物含量进行筛选111

3.3.2　悬浮细胞培养的同步化111

3.3.2.1　物理方法112

3.3.2.2　化学方法112

3.3.3　培养基组分对植物细胞大规模培养的影响112

3.3.3.1　碳源对大规模细胞培养的影响112

3.3.3.2　氮源对植物细胞大规模培养的影响113

3.3.3.3　K+对植物细胞大规模培养的影响113

3.3.3.4　Ca2+对植物细胞大规模培养的影响114

3.3.3.5　植物生长调节剂对植物细胞大规模培养的影响115

3.3.3.6　各因素的协同作用116

3.3.4　外在条件对植物细胞大规模培养的影响117

3.3.4.1　氧气、CO2对植物细胞大规模培养的影响117

3.3.4.2　光照对植物细胞大规模培养的影响117

3.3.4.3　温度对植物细胞大规模培养的影响119

3.3.5　培养技术对植物细胞大规模培养的影响120

3.3.5.1　前体饲喂120

3.3.5.2　诱导子121

3.3.5.3　产物释放技术121

3.3.5.5　两相培养法122

3.3.5.4　两步培养法122

3.4.1　培养方式123

3.4.1.1　分批培养123

3.4.1.2　半连续培养123

3.4.1.3　连续培养123

3.4　生物反应器及其培养条件对药用植物细胞大规模培养的影响123

3.4.2　生物反应器类型124

3.4.2.1　机械搅拌式生物反应器124

3.4.2.2　气升式生物反应器124

3.4.2.3　鼓泡式生物反应器124

3.4.2.4　固定化细胞生物反应器124

3.4.3.1　溶氧对细胞生长和次生代谢产物累积的影响126

3.4.3　培养条件对植物细胞大规模培养的影响126

3.4.3.2　剪切力对植物细胞大规模培养的影响127

3.4.3.3　细胞的聚集128

3.5　基因工程和代谢工程在药用植物细胞大规模培养中的应用128

3.5.1　概述128

3.5.2　代谢工程130

3.5.2.1　提高目的化合物生物合成途径的流量131

3.5.2.2　增加生产细胞的数量131

3.5.2.3　代谢的阻止131

主要参考文献132

3.5.2.4　代谢工程存在的问题132

3.6　小结和展望132

4　酶工程及其在中药现代化中的应用134

4.1　酶工程基础134

4.1.1　酶的生物学特征134

4.1.1.1　酶的定义134

4.1.1.2　酶是生物催化剂134

4.1.2　酶的化学本质135

4.1.3　酶的组成分类135

4.1.4.3　国际系统分类法及编号136

4.1.4.2　国际系统命名法136

4.1.4.1　习惯命名法136

4.1.4　酶的分类及命名136

4.2　酶工程简介137

4.2.1　酶工程定义137

4.2.2　酶工程的发展历史137

4.2.3　酶工程的研究内容138

4.2.3.1　化学酶工程138

4.2.3.2　生物酶工程140

4.2.4　酶的来源和生产141

4.2.4.1　酶的来源141

4.2.4.2　酶的生产142

4.2.4.3　酶的分离和纯化144

4.2.4.4　酶的纯度与酶活力147

4.2.4.5　酶制剂的保存147

4.3　酶分子的改造148

4.3.1　酶分子的修饰148

4.3.1.1　酶蛋白的化学修饰148

4.3.1.2　模拟酶149

4.3.2　酶的蛋白质工程151

4.3.2.1　杂交酶152

4.3.2.2　抗体酶153

4.3.2.3　核酶153

4.4　酶和细胞的固定化155

4.4.1　固定化酶的制备156

4.4.1.1　固定化酶的定义156

4.4.1.2　固定化酶的特点156

4.4.1.3　酶和细胞的固定化方法156

4.4.1.4　酶和细胞的固定化载体158

4.4.1.5　固定化酶的制备技术159

4.4.2　固定化细胞的制备162

4.4.2.1　固定化细胞的定义162

4.4.2.2　固定化细胞的特点162

4.4.2.3　固定化细胞的制备技术162

4.4.3.2　载体的选择163

4.4.3.1　固定化方法的选择163

4.4.3　固定化方法与载体的选择163

4.4.4　固定化酶的形状与性质164

4.4.4.1　固定化酶的形状…………………………………………………………（164）.4.4.4.2　固定化酶的性质165

4.4.5　固定化细胞的形状与性质166

4.4.5.1　固定化细胞的形状166

4.4.5.2　固定化细胞的性质166

4.4.6　固定化酶活力的测定方法166

4.5.1.1　间歇式搅拌罐反应器167

4.5.1　反应器的类型和特点167

4.5　固定化酶和固定化细胞生物反应器167

4.4.6.2　连续测定法167

4.4.6.1　分批测定法167

4.5.1.2　连续流动搅拌罐反应器168

4.5.1.3　填充床反应器168

4.5.1.4　流化床反应器168

4.5.1.5　循环反应器168

4.5.1.6　连续流动搅拌罐——超滤膜反应器168

4.5.2.4　根据外界环境对酶的稳定性的影响来选择169

4.5.2.2　根据底物的物理性质来选择169

4.5.2.3　根据酶反应的动力学特性来选择169

4.5.2.1　根据固定化酶的形状来选择169

4.5.2　反应器的选择依据169

4.5.1.7　其他反应器169

4.5.2.5　根据操作要求及反应器费用来选择170

4.6　酶工程技术在中药现代化中的应用170

4.6.1　概论170

4.6.2　酶在医药工业中的应用171

4.6.2.1　固定化细胞法生产6-氨基青霉烷酸171

4.6.2.2　固定化酶法生产L-氨基酸173

4.6.2.3　酶工程在植物有效成分生产中的应用174

4.6.3.1　生物传感器175

4.6.3　酶工程研究进展175

4.6.3.2　有机相的酶反应176

4.6.3.3　酶的固定化177

4.6.3.4　酶的化学修饰和表面活性剂包埋177

4.6.4　基因工程酶的构建178

4.6.4.1　酶基因的克隆和表达178

4.6.4.2　酶基因的遗传修饰178

4.6.4.3　酶的遗传设计178

主要参考文献179

5　植物细胞工程及其在中药现代化中的应用180

5.1　基本概念181

5.2　植物细胞工程发展简史183

5.3.2　植物细胞的结构特征184

5.3　植物细胞的形态及生理特性184

5.3.1　植物细胞的形态184

5.3.2.1　细胞壁185

5.3.2.2　原生质体186

5.3.3　植物细胞的主要生理活性物质及其他化学成分187

5.3.3.1　生理活性物质187

5.3.3.2　其他生物活性成分188

5.3.4　植物培养细胞的生理特性190

5.4　植物细胞培养的基本技术192

5.4.1　植物材料的准备192

5.4.2　培养基及其组成193

5.4.2.1　无机盐195

5.4.2.2　碳源195

5.4.2.3　植物生长调节剂195

5.4.2.4　有机氮源196

5.4.2.5　维生素196

5.4.3　培养方法196

5.4.3.1　成批培养法198

5.4.3.2　半连续培养法198

5.4.3.3　连续培养法198

5.5.1　外植体选择199

5.5　影响植物次级代谢产物累积的因素199

5.4.3.4　固定化培养法199

5.5.2　培养条件的影响200

5.5.2.1　培养环境的内在因素200

5.5.2.2　两步培养法204

5.5.2.3　诱导子205

5.5.2.4　培养环境的外部因素206

5.6　植物细胞培养的生物反应器207

5.6.1　机械搅拌式生物反应器209

5.6.2　鼓泡塔生物反应器209

5.6.5　固定化细胞生物反应器210

5.6.3　气升式生物反应器210

5.6.4　转鼓式生物反应器210

5.6.6　各种生物反应器性能比较211

5.7　进展与展望212

5.7.1　诱导子在植物细胞工程研究中的应用212

5.7.1.1　诱导子的分类212

5.7.1.2　诱导子的作用机制213

5.7.1.3　诱导子在组织／细胞培养及其次生代谢产物生合成研究中的应用215

5.7.2　前体饲喂216

5.7.4.1　冠瘿组织和毛状根培养技术217

5.7.4.2　转基因植物和活性成分生产217

5.7.4　转基因技术在次生代谢产物生产中的应用217

5.7.3　两相法培养217

5.7.5　植物生物转化技术与生物制药218

主要参考文献218

6　植物生物转化技术与中药现代化219

6.1　植物生物转化概述220

6.1.1　定义220

6.1.2　生物转化的优点220

6.1.3　可用于生物转化的化合物种类220

6.1.4　植物生物转化的意义220

6.2　植物细胞和器官培养物的生物转化221

6.3　利用固定化细胞培养进行生物转化227

6.4　基因工程方法在生物转化中的应用228

6.5　利用植物酶进行生物转化228

6.5.1　木瓜蛋白酶230

6.5.2　氧腈酶231

6.5.3　环化酶231

6.5.4　酚氧化酶231

6.5.5　卤化过氧化酶231

6.5.6　脂氧酶231

6.5.8　其他酶类232

6.6　展望232

6.5.7　细胞色素P450单氧化酶232

主要参考文献233

7　海洋生物技术与中药现代化235

7.1　海洋天然产物生理活性研究235

7.1.1　抗肿瘤、抗艾滋病多肽235

7.1.2　抗真菌、抗病毒多肽237

7.1.3　影响心脑血管系统的多肽237

7.1.4　作用于神经系统的多肽238

7.1.5　具有其他生物活性的多肽239

7.1.6　海洋肽类毒素240

7.1.7　其他海洋生物活性物质240

7.2.1　利用现代生物技术研究／生产海洋活性多肽将成为新的研究热点241

7.2　海洋生物技术与海洋中药的现代化发展241

7.2.2　生物技术方法在海洋药物研发中的应用243

7.2.2.1　海洋生物中天然产物化学研究概述243

7.2.2.2　海洋生物技术应用于海洋药用生物活性成分的累积247

7.2.2.3　现代生物技术方法在海洋天然产物和海洋药物分离纯化中的应用 ………　248

7.2.2.4　海洋天然产物和海洋药物大规模筛选系统的建立248

7.2.2.5　海洋药物基因的克隆250

7.2.2.6　海洋药物基因工程252

7.2.2.7　海洋药物的修饰与改造253

7.3　海洋药物研究的必由之路254

主要参考文献254