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1896 1920 1987 2006 第四篇 生物制品生产 第6讲 植物代谢产物 第1节 植物细胞培养技术 《生物产业发展规划》 中国政府网3月6 日：国务院明确到2020年把生物产业发 展成为国民经济支柱产业等目标。未来三年生物产业产 值年均增速将保持在20%以上。 美国癌症协会（ American Cancer Society，简称ACS） 统计报告 在美国，癌症是第二 大致死因素，仅次于 心血管疾病。 美国肝癌男性患者每 年以3.6%增长。 胰腺癌五年存活率只 有5%。 2012年：约1638910例新发癌症病例被确诊 1.男性：前列腺癌（241740例）、肺癌和支气管癌（116470 例）、结直肠癌（73420例）；死亡：肺癌和支气管癌（ 87750人）、前列腺癌（28170人）以及结直肠癌（26470人 ）。 2. 女性：乳腺癌（226870例）、肺癌和支气管癌（109690 例）、结直肠癌（70040例）。死亡：肺癌和支气管癌（ 72590人）、乳腺癌（39510人）以及结直肠癌（25220人） 。 2012年，因癌症而离世的美国人约577190人，1500人/天。 植物细胞培养生产代谢产物的意义 例子1：紫杉醇 （Taxol） 从红豆杉属植物中分离得到的一种 双萜类化合物化。C H NO ， 分子 47 51 14 量：853.90 具有良好的抗癌活性，尤其对晚期 、转移性卵巢癌、乳腺癌、肺癌有 十分显著的疗效。 制备途径： 1.直接从红豆杉中提取 2.化学全合成；化学半合成 3.植物细胞培养 4.内生真菌培养 1.化学提取：树皮、嫩芽中含量最高，一般为0.005% 左右。 生产1kg紫杉醇需要砍伐60年生大树3000-4000棵。 2.化学合成：结构复杂，全合成需要几十步合成步骤，总得 率仅4-5%。 主要问题：产量低，价格昂贵。99%纯度的1700-2000元/克。 有效途径：红豆杉细胞培养制备紫杉醇 1.从树叶获取细胞，利于资源保护（红豆杉属于濒危保护植 物）。 2.细胞培养不受地理环境影响：地理环境、病虫害和季节等 因素的影响，可以保证产物无限、连续、均匀地生产。 3.利用生物技术提高目标产物含量，实现大规模培养制备。 （1）可以通过进行红豆杉细胞的筛选，获得超过原植株紫 杉醇含量的细胞。 （2）易于在生物反应器中满足最佳条件，进行大规模、高 密度地培养。 （3）可以进行红豆杉细胞紫杉醇代谢途径研究，利用代谢 调控使细胞定向合成有用次生代谢物。 例子2：青蒿素(Artemisinin) 2011年9月，中国女药学家屠呦呦因 创制新型抗疟药———青蒿素的贡 献，获得拉斯克奖。 1.化学提取：主要从青蒿中直接提 取；或提取青蒿中含量较高的青蒿 酸，然后半合成制备。 资源限制：只有中国重庆武睦山脉 黄花蒿(Artemisa annua) 生长的青蒿素才具有工业提炼价值 。 含量低、产量、质量难以保证。 2.化学合成：上海交通大学张万斌教授领衔的科研团队经过7 年的探索和努力，实现了青蒿素高效人工合成。 使用一种特定催化剂，将青蒿酸还原后所得到的二氢青蒿素 再次转化，以接近60%的高收率得到青蒿素（专利申请号： CN201210181561.7；名称：一种由青蒿酸制备青蒿素的方法 ） 1吨黄花蒿可提取约6-8公斤的青蒿素，每公斤青蒿素4000- 6000元。化学合成使青蒿素的制造成本将降低50%以上。 还原、氧化、重排 青蒿酸 青蒿素 3.植物细胞（组织）培养、生物合成 利用细胞培养、毛状