备课素材：紫杉醇发现与作用机理2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

紫杉醇发现与作用机理 2019版高中生物学选择性必修三提到，利用植物细胞培养生产紫杉醇： 那么，紫杉醇是如何发现的？生产流程、作用机理是什么？ 近年来，抗癌药物发展迅速，靶向药物依然受宠有加，几乎每年都会有几个、甚至十几个靶向抗癌药物成功上市。然而，药物研发绝不等于临床使用，由于种种原因，医生针对癌症患者所开的用药处方中，仍以一些“一线老药”为主，“好而贵”的靶向药物的使用并未跟上药物研发的速度。故而，我国抗癌药物市场靠前的药物并非“某某单抗”、或“某某替尼”，抗癌第一大药仍是多年使用的老药~紫杉醇。 紫杉醇生产流程 紫杉醇是从紫杉属植物如红豆杉中提取分离得到的天然物质，对于乳腺癌，卵巢癌等有显著的治疗效果，其制剂是全球销量第一的抗癌药物。它的作用机理怎么样？怎么发现的？ 1.紫杉醇发现史 1963年美国化学家瓦尼（M.C. Wani）和沃尔（Monre E. Wall）首次从一种生长在美国西部大森林中称谓太平洋杉（Pacific Yew）树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。 在筛选实验中，Wani和 Wall发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高活性，并开始分离这种活性成分。由于该活性成分在植物中含量极低，直到1971年，他们才同杜克（Duke）大学的化学教授姆克法尔（Andre T. McPhail）合作，通过x-射线分析确定了该活性成分的化学结构——一种四环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇（taxol）。 紫杉醇 2.紫杉醇的作用机理 已知这一药物可与微管结合，“冻结”住它们，在细胞分裂之时阻止它们分离染色体。紫杉醇改变了细胞的有丝分裂过程，使有丝分裂持续时间增加，并抑制细胞质分裂，导致形成多核细胞。 作用机理示意图 微管是真核细胞的一种组成成分，它是由两条类似的多肽（a和p）亚单位构成的微管二聚体形成的。在正常情况下，微管和微管蛋白二聚体之间存在动态平衡。 紫杉醇可使二者之间失去这种动态平衡，诱导和促进微管蛋白聚合，防止解聚，稳定微管。这些作用导致细胞在进行有丝分裂时不能形成纺锤体和纺锤丝，抑制了细胞分裂和增殖，从而发挥抗肿瘤作用。 例、豆杉树皮，而大量剥取树皮会造成树木的死亡和资源的破坏。科研人员为寻找更多紫杉醇来源，尝试利用植物组织培养技术，从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。实验结果如下表所示。 不同外植体形成的愈伤组织中紫杉醇含量（％） （1）在植物组织培养中，对培养基必须进行         处理，接种后在适宜的温度且        条件下，外植体经         形成愈伤组织。 （2）在培养基中添加植物生长调节剂时要注意           。上述实验结果说明           最适合做外植体。 （3）在植物组织培养中，生长素和细胞分裂素按照不同的顺序使用，会得到不同的实验结果：先使用生长素，后使用细胞分裂素，实验结果为      ；先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果为         ；两者同时使用，实验结果为             ； （4）由上表结果可知该实验的研究内容是：  ①                   。  ②                   。 （5）植物细胞工程在植物繁殖方面的应用主要在：①微型繁殖；②作物脱毒；③          。 答案： （1）灭菌；避光；脱分化 （2）植物生长调节剂的种类和浓度（比例）；树叶 （3）有利于细胞分裂，但细胞不分化 ；细胞既分裂也分化 ；分化频率提高。 （4）①研究植物不同部位做外植体所形成的愈伤组织中紫杉醇的含量；②研究不同生长调节剂的组合与浓度对愈伤组织中紫杉醇含量的影响。 （5）人工种子 解析： （1）在植物组织培养中，对培养基必须进行灭菌处理，接种后在适宜的恒温且避光条件下，外植体经脱分化形成愈伤组织。 （2）在培养基中添加植物生长调节剂时要注意植物生长调节剂的种类和浓度（比例），上述实验结果说明树叶最适合做外植体。 （3）上述结果可知该实验的研究内容是：①研究植物不同部位做外植体所形成的愈伤组织中紫杉醇的含量；②研究不同生长调节剂的组合与浓度对愈伤组织中紫杉醇含量的影响。 （4）植物细胞工程在植物繁殖方面的应用主要有用于人工种子的培育，是植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中而制成的。 学科网（北京）股份有限公司 $