青蒿素生物合成方法在哪些微生物中進行

❶ 屠呦呦研究的「青蒿素」到底是個啥

青蒿素是從植物黃花蒿莖葉中提取的有過氧基團的倍半萜內酯葯物。其對鼠瘧原蟲紅內期超微結構的影響，主要是瘧原蟲膜系結構的改變，該葯首先作用於食物泡膜、表膜、線粒體，內質網，此外對核內染色質也有一定的影響。提示青蒿素的作用方式主要是干擾表膜-線粒體的功能。可能是青蒿素酸飢餓，迅速形成自噬泡，並不斷排出蟲體外，使瘧原蟲損失大量胞漿而死亡。體外培養的惡性瘧原蟲對氚標記的異亮氨酸的攝入情況也顯示其起始作用方式可能是抑制原蟲蛋白合成。
以青蒿素類葯物為主的聯合療法已經成為世界衛生組織推薦的抗瘧疾標准療法。世衛組織認為，青蒿素聯合療法是目前治療瘧疾最有效的手段，也是抵抗瘧疾耐葯性效果最好的葯物，中國作為抗瘧葯物青蒿素的發現方及最大生產方，在全球抗擊瘧疾進程中發揮了重要作用。
尤其在瘧疾重災區非洲，青蒿素已經拯救了上百萬生命。根據世衛組織的統計數據，自2000年起，撒哈拉以南非洲地區約2．4億人口受益於青蒿素聯合療法，約150萬人因該療法避免了瘧疾導致的死亡。

葯動學
青蒿素口服後由腸道迅速吸收，0.5～1小時後血葯濃度達高峰，4小時後下降一半，72小時血中僅含微量。它在紅細胞內的濃度低於血漿中的濃度。吸收後分布於組織內，以腸、肝、腎的含量較多。該品為脂溶性物質，故可透過血腦屏障進入腦組織。在體內代謝很快，代謝物的結構和性質還不清楚。主要從腎及腸道排出，24小時可排出 84%，72小時僅少量殘留。由於代謝與排泄均快，有效血葯濃度維持時間短，不利於徹底殺滅瘧原蟲，故復發率較高。青蒿素衍生物青蒿酯，T1/2為0.5小時，故應反復給葯。

適應症
主要用於間日瘧、惡性瘧的症狀控制，以及耐氯喹蟲株的治療，也可用以治療凶險型惡性瘧，如腦型、黃疸型等。亦可用以治療系統性紅斑狼瘡與盤狀紅斑狼瘡

化學結構
青蒿素分子式為C15H22O5，分子量282.33，組分含量：C 63.81%，H 7.85%，O 28.33%。

理化性質
無色針狀晶體，味苦。 在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。 熔點：156-157℃

作用機制
青蒿素抗瘧疾的機制主要有三條：
1，自由基的抗瘧作用。
青蒿素及其衍生物化學結構中的過氧橋這一基團是抗瘧作用中最重要的結構。改變過氧基團，青蒿素的抗瘧作用消失。青蒿素在體內活化後產生自由基，繼而氧化性自由基與瘧原蟲蛋白絡合形成共價鍵，使蛋白失去功能導致瘧原蟲死亡。另一種觀點認為青蒿素轉化為碳自由基發揮烷化作用是瘧原蟲的蛋白烷基化。目前這一觀點被廣泛認可[3] 。
2，對紅內期瘧原蟲的直接殺滅作用。
青蒿素選擇性殺滅紅內期瘧原蟲是通過影響表膜 - 線粒體的功能，阻斷宿主紅細胞為其提供營養，從而達到抗瘧的目的。同時青蒿素對瘧原蟲配子體具有殺滅作用[3] 。
3，抑制 PfATP6 酶的抗瘧作用。
有研究推測青蒿素及其衍生物對 PfATP6（Plasmodium falciparumcalcium ATPase 6）具有強大而特異的抑制效果。PfATP6 是惡性瘧原蟲基因組中唯一一類肌漿網 / 內質網鈣 ATP 酶（sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase，SERCA）。青蒿素抑制 PfATP6，使瘧原蟲胞漿內鈣離子濃度升高，引起細胞凋亡，從而發揮抗瘧作用。

研究歷史
中國抗瘧新葯的研究源於1967年成立的五二三項目，其全稱為中國瘧疾研究協作項，成立於1967年的5月23日,因絕密軍事項目,遂設代號523。在極為艱苦的科研條件下，屠呦呦團隊與中國其他機構合作，經過艱苦卓絕的努力並從《肘後備急方》等中醫葯古典文獻中獲取靈感，先驅性地發現了青蒿素，開創了瘧疾治療新方法，全球數億人因這種「中國神葯」而受益 。歷經380多次鼠瘧篩選，1971年10月取得中葯青蒿素篩選的成功。1972年從中葯青蒿中分離得到抗瘧有效單體，命名為青蒿素，對鼠瘧、猴瘧的原蟲抑制率達到100%。
1973年經臨床研究取得與實驗室一致的結果、抗瘧新葯青蒿素由此誕生。1973年9月，青蒿素首次用於臨床 。由於涉密，1979年關於青蒿素的研究成果才陸續發表 。

1981年10月在北京召開的由世界衛生組織主辦的「青蒿素」國際會議上，中國《青蒿素的化學研究》的發言，引起與會代表極大的興趣，並認為「這一新的發現更重要的意義是在於將為進一步設計合成新葯指出方向」。
1986年，青蒿素獲得新一類新葯證書，雙氫青蒿素也獲一類新葯證書。這些成果分別獲得國家發明獎和全國十大科技成就獎。
2011年9月，中國女葯學家屠呦呦因創制新型抗瘧葯———青蒿素和雙氫青蒿素的貢獻，獲得被譽為諾貝爾獎風向標的拉斯克獎。
2015年10月，中國女葯學家屠呦呦因創制新型抗瘧葯———青蒿素和雙氫青蒿素的貢獻，與另外兩位科學家共享2015年度諾貝爾生理學或醫學獎。這是中國生物醫學界迄今為止獲得的世界級最高級大獎。

耐葯性
早在2003年和2004年就有報到指出，在泰國柬埔寨邊界出現首例以青蒿素為基礎的綜合療法的耐葯性案例。2005年以來，治療瘧疾最有效的葯物青蒿素已在柬埔寨、緬甸、越南、寮國以及泰國邊境地區的越來越多患者中失效。

提取工藝
從青蒿中提取青蒿素的方法是以萃取原理為基礎，主要有乙醚浸提法和溶劑汽油浸提法。揮發油主要採用水蒸汽蒸餾提取，減壓蒸餾分離，其工藝為：投料—加水—蒸餾—冷卻—油水分離—精油；非揮發性成分主要採用有機溶劑提取，柱層析及重結晶分離，基本工藝為：乾燥—破碎—浸泡、萃取（反復進行）—濃縮提取液—粗品—精製。

化學合成
半合成路線：從青蒿酸為原料出發，經過五步反應得到青蒿素，總得率約為35～50%。
第一步：青蒿酸在重氮甲烷/碘甲烷/酸催化下與甲醇反應，再在氯化鎳存在的條件下，被硼氫化鈉選擇性還原得到二氫青蒿酸甲酯；
第二步：二氫青蒿酸甲酯在四氫呋喃或乙醚溶液中用氫化鋁鋰還原成青蒿醇；
第三步：青蒿醇在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中被臭氧氧化後得到過氧化物，抽干後再在二甲苯中用對甲苯磺酸處理得到環狀烯醚；
第四步：環狀烯醚溶解於溶劑中，在光敏劑玫瑰紅/亞甲基藍/竹紅菌素等存在下進行光氧化合生成二氧四環中間體，再用酸處理得到脫羧青蒿素；
第五步：脫羧青蒿素在四氧化釕氧化體系或鉻酸類氧化劑的作用下氧化得到青蒿素。
全合成路線：可由多種路線對青蒿素進行全合成。如Schmil等1983年報道了一條應用關鍵化合物烯醇醚在低溫下的光氧化反應引進過氧基的全合成路線，反應以（-)-2-異薄荷醇為原料，保留原料中的六元環，環上三條側鏈烷基化，形成中間體，最後環合成含過氧橋的倍半萜內酯。許杏祥等於1986年報道了青蒿素的化學合成途徑，其合成以R-(+)-2香草醛為原料，經十四步合成青蒿素。

生物合成
青蒿素等倍半萜類的生物合成在細胞質中進行，途徑屬於植物類異戊二烯代謝途徑，可分為三大步：由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再內酯化形成青蒿素。：FPP→4,11-二烯倍半萜→青蒿酸→二氫青蒿酸→二氧青蒿酸過氧化物→青蒿素。在青蒿芽、青蒿毛狀根和青蒿發根農桿菌等培養體系中進行的青蒿素合成技術極有可能被應用於工業生產。

用法用量
疾病治療用量
①控制瘧疾症狀（包括間日瘧與耐氯喹惡性瘧），青蒿素片劑首次 1.0g，6～8h後0.5g，第 2、3日各0.5g。栓劑首次 600mg，4h後 600mg，第 2、3日各 400mg。
②惡性腦型瘧，青蒿素水混懸劑，首劑 600mg，肌注，第 2、3日各肌注 150mg。
③系統性紅斑狼瘡或盤狀紅斑狼瘡，第 1個月每次口服 0.1g，1日 2次，第 2個月每次0.1g，每日3次，第 3個月每次 0.1g，每日 4次。

直腸給葯
1次 0.4—0.6g， 1日 0.8—1.2g。

深部肌注
第1次 200mg， 6—8小時後再給100mg，第 2， 3日各肌注 100mg，總劑量 500mg(別重症第 4天再給 100mg)。連用 3日，每日肌注 300mg，總量 900mg。小兒 15mg/kg，按上述方法 3日內注完。

口服
先服 1g，6，～8小時再服 0.5g，第 2， 3日各服 0.5g，療程 3日，總量為 2.5g。小兒 15mg/kg，按上述方法 3日內服完。

副作用
1 有輕度惡心、嘔吐及腹瀉等，不加治療能很快恢復正常。
2 注射部位淺時，易引起局部疼痛和硬塊。
3 個別病人，可出現一過性轉氨酶升高及輕度皮疹。
4 妊娠早期婦女慎用。

❷ 酵母細胞轉化合成青篙素一例中,使用了哪種生物技術

運用了轉基因技術，通過對酵母菌進行基因編輯，將青篙中表達產生青篙素的基因編輯進入了酵母菌基因內
青蒿素是目前最有效的抗瘧疾葯物之一，但對最需要它的貧困患者來說仍過於昂貴。美國科學家最近成功地用轉基因酵母合成了青蒿素的前體物質——青蒿酸，有望大幅增加青蒿素產量、降低治療瘧疾的費用。

青蒿素從菊科蒿屬植物青蒿中提取，是中國科學家開發出的強效抗瘧葯物。在非洲和亞洲許多地區，瘧原蟲已經對其他多數抗瘧葯物具有抗葯性，這些地區對青蒿素類葯物的需求格外迫切。

目前使用青蒿素進行治療每個療程的費用是8美元到15美元，對這些地區的貧困患者來說過於昂貴，主要瓶頸在於青蒿的收獲量不足。美國加利福尼亞大學伯克利分校的一個研究小組說，他們的新研究成果有望將青蒿素葯物價格大大降低。有關論文最近發表在英國《自然》雜志上。

此前，這個小組曾經將青蒿的一個基因植入大腸桿菌，利用細菌的生物合成過程獲得了一些中間物質，但這些物質還需要幾步反應才能生成青蒿酸。在最新的研究中，研究人員在青蒿里發現了一種與青蒿酸合成有關的新酶。將製造這種酶的基因植入釀酒酵母後，酵母製造出了青蒿酸。

利用微生物合成化學物質以增加產量、降低成本，是工業上常用的手段。這項新成果有望為大幅降低青蒿素生產成本開辟道路，但付諸實用至少還需要幾年時間。

❸ 青蒿素是什麼植物提取的

青蒿素是從復合花序植物黃花蒿莖葉中提取的有過氧基團的倍半萜內酯的一種無色針狀晶體，由中國葯學家屠呦呦在1971年發現 。青蒿素是繼乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之後最有效的抗瘧特效葯，尤其是對於腦型瘧疾和抗氯喹瘧疾，具有速效和低毒的特點。

被世界衛生組織稱做是「世界上唯一有效的瘧疾治療葯物」。

萜類化合物的生物合成途徑非常復雜，對於青蒿素這一類低含量的復雜分子的生物合成研究更是如此。用以下三種途徑可生物合成青蒿素：

1、通過添加生物合成的前體來增加青蒿素的含量。

2、通過對控制青蒿素合成的關鍵酶進行調控，或者對關鍵酶控制的基因進行激活來大幅度增加青蒿素的含量。

3、利用基因工程手段來改變關鍵基因以增強它們所控制酶的效率 。

生物合成

青蒿素存在於中草葯青蒿的花葉中，莖中不含有，是一種含量非常低的萜類化合物，生物合成途徑非常復雜。

目前可通過三種方式進行青蒿素的生物合成，一是通過對控制青蒿素合成的關鍵酶進行調控，添加生物合成的前體來增加青蒿素的含量； 二是激活關鍵酶控制的基因，大幅度增加青蒿素的含量； 三是利用基因工程手段改變關鍵基因，以增強它們所控制酶的作用效率。

生物合成過程中，青蒿素的含量受光照、外源激素、芽分化等生理生態因子的影響很大，溫度對於生物合成也有極大影響，通過試驗研究發現，青蒿幼苗在 40 ℃ 條件下，處理36 h 後，青蒿素的質量分數提高到最大為 68%。

除青蒿之外，其它植物也可以合成青蒿素，2011 年研究人員從煙草中合成青蒿素。此方法與傳統化學方法相比，所用的化學試劑大大減少，有利於環境的保護，且該生物合成方法的受體為煙草，在中國較為廣泛，因此原料來源較為豐富，但不足的是用煙草合成青蒿素過程中的某些反應基質並不清楚，還有待開發，但該合成方法仍有較好的工業應用前景。

將一個青蒿基因植入大腸桿菌，改造後的大腸桿菌製造出一種中間化合物，這種化合物經過數步處理就能成為青蒿素的原料——青蒿酸。把一種特殊的酶植入酵母後，酵母把前面提到的中間化合物改造成了青蒿酸。通過微生物工業生產青蒿素的技術鏈條已經基本成形。這意味著青蒿素的價格將下降90%。

❹ 產生抗生素的主要微生物是什麼

產生抗生素的主要微生物是細菌。

抗生素是由微生物（包括細菌、真菌、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產物，能幹擾其他生活細胞發育功能的化學物質。現臨床常用的抗生素有微生物培養液液中提取物以及用化學方法合成或半合成的化合物。

抗生素的製造過程

抗生素的生產根據其種類的不同有多種方式，如青黴素由微生物發酵法進行生物合成，磺胺、喹諾酮類等，可用化學合成法生產；還有半合成抗生素，是將生物合成法製得的抗生素用化學、生物或生化方法進行分子結構改造而製成的各種衍生物。

按照化學結構可以分為喹諾酮類抗生素、β-內醯胺類抗生素、大環內酯類、氨基糖苷類抗生素等；按照用途可以分為抗細菌抗生素、抗真菌抗生素、抗腫瘤抗生素、抗病毒抗生素、畜用抗生素、農用抗生素及其他微生物葯物（如麥角菌產生的具有葯理活性的麥角鹼類，有收縮子宮的作用）等。

❺ 青蒿素的制備

萜類化合物的生物合成途徑非常復雜，對於青蒿素這一類低含量的復雜分子的生物合成研究更是如此。用以下三種途徑可生物合成青蒿素：（1）通過添加生物合成的前體來增加青蒿素的含量；（2）通過對控制青蒿素合成的關鍵酶進行調控，或者對關鍵酶控制的基因進行激活來大幅度增加青蒿素的含量；（3）利用基因工程手段來改變關鍵基因以增強它們所控制酶的效率。
對於倍半萜內酯的合成，其限速步驟一是環化和折疊成倍半萜母核的過程，另一個限速步驟為形成含過氧橋的倍半萜內酯過程。研究人員通過放射性元素示蹤法對青蒿素的生物合成途徑進行了研究，認為青蒿素的生物合成可以從法尼基焦磷酸出發，經耗牛兒間架（germacrane）、雙氫木香交酯（dihydrocostunodile）、杜松烯內酯（cardinanolide）和青薔素B（arteannuin B），最終合成青蒿素。 青蒿素是繼乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之後最熱門的抗瘧特效葯，尤其是對於腦型瘧疾和抗氯喹瘧疾，青蒿素具有速效和低毒的特點，曾被世界衛生組織稱做是「世界上唯一有效的瘧疾治療葯物」。其抗瘧疾作用機理主要在於在治療瘧疾的過程通過青蒿素活化產生自由基，自由基與瘧原蛋白結合，作用於瘧原蟲的膜系結構，使其泡膜、核膜以及質膜均遭到破壞，線粒體腫脹，內外膜脫落，從而對瘧原蟲的細胞結構及其功能造成破壞，且細胞核內的染色質也受到一定的影響。青蒿素還能使瘧原蟲對異亮氨酸的攝入量明顯減少，從而抑制蟲體蛋白質的合成。
青蒿素的抗瘧疾作用與不同的氧氣壓力有關，氧氣壓力越高，青蒿素對於體外培養的惡性瘧原蟲的半數有效濃度會降低。活性氧不僅可以直接對瘧原蟲起到破壞的作用，而且會損壞紅細胞，從而導致瘧原蟲死亡。黃花蒿除了對瘧原蟲有很好的殺滅作用外，對其他寄生蟲也有一定的抑製作用。20世紀80年代初，經科研人員初步研究發現，青蒿素具有抗血吸蟲的作用，研究證實，在整個服用青蒿素葯物階段對幼蟲期的血吸蟲都能產生殺滅作用。臨床證實，青蒿素及其衍生物在治療瘧疾的過程中，並沒有發現特別明顯的不良反應。 青蒿素在臨床上還具有與冬蟲夏草合用，可以抑制狼瘡腎炎的復發，以達到保護腎臟的功效。其抗纖維化作用，能夠顯著降低肺組織的纖維化程度，對於瘢痕的預防和治療有較好的實用前景。
另外，青蒿素還可以破壞卡氏肺孢子蟲膜系結構，引起孢子蟲滋養體胞漿及包囊內出現空泡，線粒體腫脹，核膜破裂，內質網腫脹，囊內小體溶解破壞等超微結構的改變，從而抗卡氏肺孢子蟲肺炎。青蒿素類葯對胚胎有較高的選擇性毒性，較低劑量即可使胚胎死亡而導致流產，有可能被開發為人工流產葯物。

❻ 提取青蒿素用的是什麼方法

從前我們並不知道如何提取青蒿素，”青蒿”，我們之前對於他是一點都不認識的，但是自從我國的屠呦呦教授通過研究青蒿素獲得了諾貝爾醫學獎，這也是我國本土的一個諾貝爾，因為這一個諾貝爾讓我們大家都了解了青蒿素其實有這么大的作用，那麼青蒿素是如何提取的呢？

而青蒿素的提取手段也是比較傳統的，主要是在20到70攝氏度，並有輔助作為條件下，利用一種名為聚乙二醇和聚乙二醇的其他溶劑混合物為主要材料試劑，將這些材料與青蒿混合，可以有效的吸附並且得到青蒿素的大體粗品，再通過重結晶的方式提純到清蒿素。這種方法也是比較簡單，易操作的，也更適於工業化生產。