備課素材：紫杉醇發(fā)現(xiàn)與作用機(jī)理-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

紫杉醇發(fā)現(xiàn)與作用機(jī)理2019版高中生物學(xué)選擇性必修三提到，利用植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇：那么，紫杉醇是如何發(fā)現(xiàn)的？生產(chǎn)流程、作用機(jī)理是什么？近年來，抗癌藥物發(fā)展迅速，靶向藥物依然受寵有加，幾乎每年都會(huì)有幾個(gè)、甚至十幾個(gè)靶向抗癌藥物成功上市。然而，藥物研發(fā)絕不等于臨床使用，由于種種原因，醫(yī)生針對(duì)癌癥患者所開的用藥處方中，仍以一些“一線老藥”為主，“好而貴”的靶向藥物的使用并未跟上藥物研發(fā)的速度。故而，我國抗癌藥物市場靠前的藥物并非“某某單抗”、或“某某替尼”，抗癌第一大藥仍是多年使用的老藥~紫杉醇。紫杉醇生產(chǎn)流程紫杉醇是從紫杉屬植物如紅豆杉中提取分離得到的天然物質(zhì)，對(duì)于乳腺癌，卵巢癌等有顯著的治療效果，其制劑是全球銷量第一的抗癌藥物。它的作用機(jī)理怎么樣？怎么發(fā)現(xiàn)的？1.紫杉醇發(fā)現(xiàn)史1963年美國化學(xué)家瓦尼（M.C.Wani）和沃爾（MonreE.Wall）首次從一種生長在美國西部大森林中稱謂太平洋杉（PacificYew）樹皮和木材中分離到了紫杉醇的粗提物。在篩選實(shí)驗(yàn)中，Wani和

Wall發(fā)現(xiàn)紫杉醇粗提物對(duì)離體培養(yǎng)的鼠腫瘤細(xì)胞有很高活性，并開始分離這種活性成分。由于該活性成分在植物中含量極低，直到1971年，他們才同杜克（Duke）大學(xué)的化學(xué)教授姆克法爾（AndreT.McPhail）合作，通過x-射線分析確定了該活性成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)——一種四環(huán)二萜化合物，并把它命名為紫杉醇（taxol）。紫杉醇2.紫杉醇的作用機(jī)理已知這一藥物可與微管結(jié)合，“凍結(jié)”住它們，在細(xì)胞分裂之時(shí)阻止它們分離染色體。紫杉醇改變了細(xì)胞的有絲分裂過程，使有絲分裂持續(xù)時(shí)間增加，并抑制細(xì)胞質(zhì)分裂，導(dǎo)致形成多核細(xì)胞。作用機(jī)理示意圖微管是真核細(xì)胞的一種組成成分，它是由兩條類似的多肽（a和p）亞單位構(gòu)成的微管二聚體形成的。在正常情況下，微管和微管蛋白二聚體之間存在動(dòng)態(tài)平衡。紫杉醇可使二者之間失去這種動(dòng)態(tài)平衡，誘導(dǎo)和促進(jìn)微管蛋白聚合，防止解聚，穩(wěn)定微管。這些作用導(dǎo)致細(xì)胞在進(jìn)行有絲分裂時(shí)不能形成紡錘體和紡錘絲，抑制了細(xì)胞分裂和增殖，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。例、豆杉樹皮，而大量剝?nèi)淦?huì)造成樹木的死亡和資源的破壞?？蒲腥藛T為尋找更多紫杉醇來源，嘗試?yán)弥参锝M織培養(yǎng)技術(shù)，從紅豆杉的愈傷組織中提取紫杉醇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。不同外植體形成的愈傷組織中紫杉醇含量（％）（1）在植物組織培養(yǎng)中，對(duì)培養(yǎng)基必須進(jìn)行

處理，接種后在適宜的溫度且

條件下，外植體經(jīng)

形成愈傷組織。（2）在培養(yǎng)基中添加植物生長調(diào)節(jié)劑時(shí)要注意

。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明

最適合做外植體。（3）在植物組織培養(yǎng)中，生長素和細(xì)胞分裂素按照不同的順序使用，會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為

；先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為

；兩者同時(shí)使用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為

；（4）由上表結(jié)果可知該實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容是：

①

。

②

。（5）植物細(xì)胞工程在植物繁殖方面的應(yīng)用主要在：①微型繁殖；②作物脫毒；③

。答案：（1）滅菌；避光；脫分化（2）植物生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度（比例）；樹葉（3）有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化；細(xì)胞既分裂也分化；分化頻率提高。（4）①研究植物不同部位做外植體所形成的愈傷組織中紫杉醇的含量；②研究不同生長調(diào)節(jié)劑的組合與濃度對(duì)愈傷組織中紫杉醇含量的影響。（5）人工種子解析：（1）在植物組織培養(yǎng)中，對(duì)培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理，接種后在適宜的恒溫且避光條件下，外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織。（2）在培養(yǎng)基中添加植物生長調(diào)節(jié)劑時(shí)要注意植物生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度（比例），上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明樹葉最適合做外植體。（3）上述結(jié)果可知該實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容是：①研究植物不同部位做外植體所形成的愈傷組織中紫杉醇的含量；②研究不同生長調(diào)節(jié)劑的組合與濃度對(duì)愈傷組