第二聚体高浓度现象解析与应用

LAMP产品快速开发的关键技术点解析

环介导等温扩增（LAMP）技术在分子POCT领域广泛应用，瀚海新酶在LAMP体系优化、原料酶定向改造上持续精进，为客户提供BST聚合酶、反转录酶、预混液、冻干微球与样本释放剂等核心原料，助力打造高品质分子POCT快速检测产品。

LAMP关键酶原料：BST DNA聚合酶V2。此酶聚合速度快，与竞品比较，其在SARS-COV-2 N基因使用下表现出相当的性能，且在7天热加速实验后，显示更快的反应速度。其特异性高，通过与核酸适配体结合，有效抑制了引物二聚体引起的假阳性起峰，低温区封闭效率更优，反应温度下激活效率更高。此外，该酶在不同盐离子浓度下表现良好。

预混液采用LAMP/RT-LAMP荧光法，瀚海新酶构建的酶原料与整体方法学开发、体系优化、引物设计和冻干工艺的结合，提供了量产级别的LAMP系列冻干试剂。预混液具有高灵敏度与抗抑制性，无需提取，直接对鼻咽拭子样本进行RT-LAMP检测。冻干成品试剂性能稳定，冻干前后对比无差异。

LAMP/RT-LAMP显色法预混液为液体剂型，用于鼻咽拭子样本检测，无需核酸提取，直接进行RT-LAMP检测，适用于不同样本浓度，确保100%检出。

瀚海新酶提供全面的LAMP产品解决方案，从关键酶原料、预混液到冻干试剂与样本释放剂，为快速开发高品质分子POCT检测产品提供坚实基础。

PBJ | 张改平院士团队利用水稻生产猪瘟超级疫苗，并解析其超强免疫效果与抗原结构的内在关系

张改平院士团队在权威杂志《Plant Biotechnology Journal》发表研究，揭示了水稻生产猪瘟超级疫苗的高效设计及免疫效果。

该研究以经典猪瘟病毒E2蛋白为例，创新性地设计了“人字形”E2二聚体（ht-rE2 dimer），通过水稻胚乳表达。此策略展示了水稻表达系统在精准表达体外设计蛋白的潜力，其表达的E2二聚体具备病毒囊膜蛋白的天然构象和高效抗原活性，同时安全性高，易于大规模生产，成本低廉。

当前，猪瘟病毒对全球动物健康构成严重威胁，减毒活疫苗及大部分商品化亚单位疫苗存在安全性、长期保护效果及免疫剂量大等问题。本研究提出了一种高效二聚体疫苗设计策略，验证了其在小鼠、兔子及猪动物模型中的免疫应答水平和疫苗效力。

研究结果表明，两次接种284 ng ht-rE2 dimer疫苗或一次接种5.12 μg ht-rE2 dimer疫苗，均可有效保护猪免受病毒攻击，且低剂量284 ng疫苗免疫诱导的中和抗体滴度是减毒活疫苗的32倍，免疫效果持久。此外，该疫苗免疫应答不受动物母源抗体影响，晶体结构及小角度X-线散射方法证实了ht-rE2 dimer“人字形”二聚体的构象符合预期。

该研究不仅为黄病毒科瘟病毒疫苗设计提供了理论依据，还展示了水稻生产平台在绿色健康药物开发中的应用前景。共同作者包括许倩茹博士、马凡舒博士、张改平院士及张二芹副教授，研究得到河南省重大科技专项等项目资助。

胰岛素疗效与安全性

胰岛素疗效与安全性

胰岛素类药物根据其来源和化学结构，可分为动物胰岛素、人胰岛素和胰岛素类似物。随着基因重组技术的出现，半合成和生物合成人胰岛素开始应用于临床。这些胰岛素与人胰岛素的分子结构相同，故其免疫原性弱，不含杂质且效价高，但它在临床应用中仍存在一定缺陷，即难以很好地模拟人体生理胰岛素分泌模式。因此，为使外源性胰岛素更好地满足患者生理性需要，胰岛素类似物应运而生。

从1922年加拿大学者班廷(Frederick G. Banting)及其助手贝斯特(Charles Best)成功分离出胰岛素并用于糖尿病治疗至今，胰岛素已成为糖尿病治疗中不可或缺的药物。随着胰岛素的广泛应用，其制剂也不断推陈出新，从动物胰岛素到人胰岛素，再到胰岛素类似物。迄今，胰岛素类似物在糖尿病患者中的应用也已有数年，成为胰岛素家族中重要的一员。

人胰岛素难以模拟人体生理胰岛素分泌模式

正常人的胰岛素分泌包括基础状态时的小剂量持续分泌和餐时的迅速分泌。应用胰岛素治疗糖尿病，需要精细地模拟正常人的这种基础和餐时胰岛素分泌模式，才能良好地控制血糖。人胰岛素因代谢特点和剂型的限制等问题，存在一定的个体差异，皮下注射时间-作用曲线不能匹配生理需要，不能理想地满足基础和餐时胰岛素需求。

作用时间曲线与生理性胰岛素分泌不同

短效重组人胰岛素在皮下注射30分钟起效，2～4小时达峰，作用持续6～8小时。这就要求患者在餐前30分钟进行皮下注射，若患者注射后进餐时间提前，易导致血糖控制不佳，若进餐时间延后则易发生低血糖，可见它无法满足生理性餐时胰岛素需要。

中效人胰岛素，是将重组人胰岛素与锌和鱼精蛋白混合，从而延缓其作用时间。其经皮下注射后平均1.5小时起效，4～12小时达峰，作用持续18～24小时，常用于睡前给药以控制夜间和清晨空腹血糖。NPH胰岛素的作用时间虽得到延长，但仍不足24小时，且存在明显峰效应，吸收不稳定，不利于血糖的平稳控制，与生理性基础胰岛素分泌模式有着不小的差距。

结构特点和剂型导致明显个体差异

人胰岛素分子为六聚体结构，经皮下注射后必须解聚成二聚体或单体才能透过毛细血管进入循环，才能发挥降血糖作用。因不同个体中胰岛素解聚和吸收差异较大，最终进入循环的胰岛素量也会有明显差异。注射部位的不同也会影响人胰岛素的作用效果。此外，为了延长作用时间，将人胰岛素与锌和鱼精蛋白混合后，制剂为混悬液。这种混悬液需要在注射前混匀，如果混合不充分，也会导致胰岛素浓度不稳定，吸收率出现变异。

胰岛素类似物降糖更符合生理需求

人胰岛素的缺陷与其分子结构特征密不可分，于是研究者们通过基因重组技术，改变人胰岛素的分子结构，开发出了更符合人体基础和餐时胰岛素需求的长效和速效胰岛素类似物制剂。长效胰岛素类似物(如地特胰岛素、甘精胰岛素)吸收变异小、作用时间长，更好地模拟基础胰岛素分泌模式;速效胰岛素类似物(如门冬胰岛素、赖脯胰岛素)起效、达峰及作用时间均比人胰岛素缩短，能更好地满足餐时胰岛素需求。为同时满足基础和餐时胰岛素需求，研究者还开发出预混胰岛素类似物，如双时相门冬胰岛素30(含30门冬胰岛素和70精蛋白)。

长效胰岛素类似物满足基础胰岛素需求

理想的基础胰岛素应具备下列条件：作用时间能维持24小时;药代动力学曲线平缓，皮下注射后吸收稳定，无明显吸收和作用峰值;制剂为澄清溶液，注射前无须重新混匀。

地特胰岛素作为新一代长效胰岛素类似物，是通过去除人胰岛素B链30位的苏氨酸，然后将14碳的脂肪酸(肉豆蔻酸)连接到人胰岛素B链29位的赖氨酸残基上而形成。一方面，14碳脂肪酸链可使地特胰岛素在皮下注射后形成双六聚体，显著增强在注射部位的自身聚合作用，从而延缓吸收。同时，14碳脂肪酸链可与皮下组织中白蛋白可逆性结合，进一步减慢了地特胰岛素被吸收入血循环的速度。在外周血循环中逾98的地特胰岛素与血浆白蛋白可逆性结合，缓冲了地特胰岛素向周围靶组织中的分布，同时也进一步延长了其作用时间，因此能有效地减少了血糖波动。此外，地特胰岛素是无色透明溶液，不需要摇匀即可使用。这些特点使其作用时间长达24小时，带来持久、稳定的基础血糖控制效应。

大量研究已经证实，与NPH胰岛素相比，地特胰岛素可以更好地控制夜间血糖。PREDICTIVE研究显示(Dornhorst A. Diabetes Obes Metab. 2008,10:75-81.)，接受NPH胰岛素或甘精胰岛素治疗的患者转换为地特胰岛素治疗3个月后，糖化血红蛋白(HbA1c)水平分别进一步降低0.2和0.6，同时低血糖发生率分别降低74和82，患者平均体重分别下降0.7 kg和0.5 kg。提示与同属于长效胰岛素类似物的甘精胰岛素相比，相同注射次数的地特胰岛素也具有降糖效果好、变异小等优势。

速效胰岛素类似物满足餐时需求

可溶性短效胰岛素在皮下注射后也必须解聚为单体或二聚体才能被吸收入血发挥作用。要满足餐时胰岛素的生理需求，需要胰岛素在注射后迅速解聚发挥作用。门冬胰岛素是由门冬氨酸替代人胰岛素B链28位的脯氨酸而合成的速效胰岛素类似物，其分子结构的变化降低了胰岛素单体间的相互作用力，使之不易形成稳定的六聚体，可在皮下注射后快速解离为单体而迅速发挥作用。其吸收快，10~20分钟起效，达峰时间短，仅为1~3小时，峰值更高，作用持续时间为3~5小时，明显优于人胰岛素，可更好地模拟人体生理状态下的胰岛素作用模式，使用方便，餐前、餐时或餐后立即注射均可有效降低血糖。

研究显示，与人胰岛素相比，门冬胰岛素起效更快，降低血糖的作用更显著，能更好地控制餐后血糖。而且，门冬胰岛素人群适应证更宽，除作为餐时胰岛素应用于糖尿病常规治疗外，还可应用于胰岛素泵治疗，2岁以上儿童糖尿病及妊娠合并糖尿病治疗，是目前适应证最广泛的速效胰岛素类似物。

预混胰岛素类似物满足基础和餐时双重需求

作为预混人胰岛素的升级产品，双时相门冬胰岛素30，更好地模拟生理性胰岛素分泌，可同时满足基础和餐时胰岛素的双重需求。其组分中占总量70精蛋白门冬胰岛素可满足基础胰岛素需求，有效控制空腹血糖;与预混人胰岛素不同的是，双时相门冬胰岛素30中的速效成分注射后达峰时间更快、峰值更高。其组分中占总量30门冬胰岛素可满足餐时胰岛素需求，更好地控制餐后血糖。

由于每日两次注射预混胰岛素后有些病例午餐后血糖控制不够满意，近年来有研究探讨每日三次注射是否可行。1-2-3研究[Garber AJ et al. Diabetes Obes Metab. 2006,8(1):58-66]结果显示，对于血糖控制不佳的2型糖尿病患者，每日1次、2次或3次注射双时相门冬胰岛素30，可分别使41、70和77的患者血糖达标(HbA1c7.0)。每日2次或3次注射双时相门冬胰岛素30，24周后患者HbA1c水平均显著降低，且每日3次注射组HbA1c降幅更大，血糖达标患者比例较高。

图1 地特胰岛素显著降低血糖

图2 与人胰岛素相比，门冬胰岛素更好地控制餐后血糖

图3 双时相门冬胰岛素30组与基础-餐时胰岛素治疗效果相当

图4 胰岛素分子安全性解析

表1 不同胰岛素类似物分子安全性的比较

胰岛素类似物分子安全性

以上这些胰岛素治疗安全性相关问题被称为代谢安全性。代谢安全性只是胰岛素安全性中的一部分，是临床医生已经非常熟悉并经常谈论的一部分。而其分子安全性则是药物学专家在药物开发之初就极为重视的那一部分。分子安全性包括促有丝分裂和遗传毒性，与胰岛素类似物的分子结构直接相关。它对患者的影响往往需要经过数十年的临床应用后才能明确。在此，就让我们临床医生也来共同认识一下分子安全性。

如图4所示，胰岛素在人体内主要与胰岛素受体结合，发挥促进葡萄糖摄取等代谢效应，但同时胰岛素还能与胰岛素样生长因子1(IGF-1)受体结合，虽然其亲和力只有IGF-1与IGF-1受体亲和力的1/500，但一旦胰岛素与IGF-1受体结合，也会引起下游促有丝分裂作用。

研究显示，在下述3种情况下胰岛素的促有丝分裂作用会增强：

①高浓度胰岛素可刺激IGF-1受体，引起下游的促有丝分裂作用;

②胰岛素分子结构变化导致其与IGF-1受体的亲和力增加，从而引起促有丝分裂作用增强;

③胰岛素类似物分子与胰岛素受体结合时间长，即解离速度慢，长期刺激引起促有丝分裂作用增强。

促有丝分裂是IGF-1受体通路的下游作用，如果胰岛素类似物与IGF-1受体的亲和力强，其促有丝分裂作用也相应增强。那么从细胞角度而言，促有丝分裂作用会带来什么呢?科恩(Kohn)等的分析显示，在体外环境下，随着胰岛素与IGF-1受体亲和力的增加，其促细胞增殖能力也增强，二者呈线性相关。而在二者之间的因素，便是促有丝分裂。

胰岛素B10的教训

胰岛素B10是一种经氨基酸替换得到的胰岛素类似物，最终其因为在大鼠试验中显示52周治疗具有呈剂量依赖性致肿瘤作用而未能应用于临床。仔细分析胰岛素B10的分子安全性资料发现，与人胰岛素相比，它和IGF-1受体亲和力比人胰岛素增加6倍，促有丝分裂作用增加10倍。

如何考量胰岛素促有丝分裂相关研究

首先，不同胰岛素(或胰岛素类似物)在大剂量时的促细胞增殖作用无差异，因此研究中需要提供剂量-反应曲线，而非单一浓度比较，尤其是高浓度时。

其次，研究所选择的细胞系需要能表达IGF-1受体，才能观察到其下游效应。

此外，研究所选择的细胞系的增殖能力须达2倍以上，才能显示出不同胰岛素类似物间的差异。

最后，需要强调研究中最好使用了不止一种细胞系进行分析，以避免细胞系的选择差异引起的误导。

不同胰岛素类似物的促有丝分裂作用

2000年库尔茨斯(Kurtzhals)等发表于《糖尿病》(Diabetes)杂志的一项研究显示，速效胰岛素类似物门冬胰岛素和赖脯胰岛素的IGF-1受体亲和力和促有丝分裂能力与人胰岛素相当，该文显示它们具有与人胰岛素相同的体外安全性。在长效胰岛素类似物中，甘精胰岛素的IGF-1受体亲和力和促有丝分裂能力均高于人胰岛素，而地特胰岛素的IGF-1受体亲和力和促有丝分裂能力却低于人胰岛素(表1)。

德国学者舒克拉(Shukla)等在一项体外研究中探索了胰岛素和胰岛素类似物对正常乳腺上皮细胞系和乳腺癌细胞系的增殖作用，结果显示，对于正常乳腺上皮细胞系(MCF10A)，不论是牛胰岛素、人胰岛素还是胰岛素类似物(地特胰岛素、甘精胰岛素、赖脯胰岛素和门冬胰岛素)，在大剂量时的促细胞增殖作用都一致。而对于乳腺癌细胞系(MCF7)，以上各种胰岛素和胰岛素类似物中，甘精胰岛素的促增殖作用明显增强;在各浓度梯度甘精胰岛素在MCF7细胞均显示了很强的促增殖作用。这一研究提示胰岛素的促增殖作用在不同细胞系(胰岛素受体、IGF-1受体表达不同)中存在差异。

研究还显示，在各种细胞系(SaoS/B10、CHO-K1、MCF-7和L6-hIR)中，与人胰岛素相比，地特胰岛素与IGF-1受体的亲和力均相当于或略低于与胰岛素受体的亲和力，同时，其促有丝分裂能力只相当于人胰岛素的9~25。

小结

已有的体外安全性研究提示，无须顾虑地特胰岛素的分子安全性，因为它和人胰岛素具有相似或更低的与IGF-1受体的亲和力。至于甘精胰岛素是否与恶性肿瘤发生有关，迄今也尚缺乏有力的证据。2009年“欧洲四项研究”最新报告所提供的关于甘精胰岛素与肿瘤发生的资料也是不确切、不一致的。尽管在全世界又激起了一轮新讨论，但是在设计更合理、更有说服性的研究结果问世之前，没有任何权威机构认为据之可以做出有关甘精胰岛素使用的负面的临床决定。同时，有丝分裂是生命存在所必需，IGF-1受体亲和力过度升高到多高才有实际风险?糖尿病患者面临多少与此相关的风险?还都是人们要继续思考的问题。

作为临床医生，我们深知体重超过100 kg的非糖尿病患者血胰岛素水平可能为正常人的6~10倍。每日多次注射胰岛素的糖尿病患者血胰岛素水平甚至可能达到正常人的10倍以上。因此如果怀疑胰岛素与IGF-1受体的亲和力高真地可能诱发恶性肿瘤的话，那么人们关注的就不应该只是胰岛素类似物，而是全体有内源性或外源性高胰岛素血症的人群。

没有人能改变晚期或重症糖尿病必须用胰岛素治疗的事实。“不能改变它，就要适应它”。从这个意义上说，我们在临床工作中所能做的不是去限制胰岛素的使用，而是不要忘记在补充胰岛素的同时，应该尽可能避免严重的医源性高胰岛素血症。而联合使用增加胰岛素敏感性的药物和减轻体重则是解决这一难题的有效途径。

生物光合作用

科技名词定义

中文名称：光合作用 英文名称：photosynthesis 定义1：绿色植物利用光能将其所吸收的二氧化碳和水同化为有机物。 应用学科：大气科学（一级学科）；应用气象学（二级学科） 定义2：植物利用光能合成有机物的过程。 应用学科：生态学（一级学科）；生理生态学（二级学科） 定义3：光合生物吸收太阳的光能转变为化学能，再利用自然界的二氧化碳和水，产生各种有机物的过程。 应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；新陈代谢（二级学科） 定义4：植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在光的照射下将水和二氧化碳转变为糖类，并释放氧的复杂过程。 应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞生理（二级学科） 定义5：绿色植物利用太阳光能将所吸收的二氧化碳和水合成有机物，并释放氧气的过程。 应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

原理示意图光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。

1.1 中文解释

光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

1.2 光合作用是绿色植物将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的过程。生态系统的“燃料”来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕获光能，并将其转变为碳水化合物存储化学能。然后能量通过食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这样的过程，在生态系统的物种间传递。这些互动形式组成了食物链。

2. 光合作用的基本原理

光合作用可分为光反应和碳反应（旧称暗反应）两个阶段 卡尔文循环 光合作用的两个阶段

2.1 光反应

条件：光照、光合色素、光反应酶。　场所：叶绿体的类囊体薄膜。(色素）　光合作用的反应　（原料） 光 （产物）　水+二氧化碳 →→→→→ 有机物（主要是淀粉） + 氧气 （ 光合叶绿体是条件）　叶绿体　过程：①水的光解：2H2O→4[H]+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下）。②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）。　影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等。　意义：①光解水，产生氧气。②将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），为碳反应提供还原剂NADPH（还原型辅酶Ⅱ），NADPH（还原型辅酶Ⅱ）同样可以为碳反应提供能量。 详细过程如下:系统由多种色素组成，如叶绿素a(Chlorophyll a)、叶绿素b(Chlorophyll b)、类胡萝卜素(Carotenoids)等组成。既拓宽了光合作用的作用光谱，其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护Photoprotection)。在此系统里，当光子打到系统里的色素分子时，会如所示一般，电子会在分子之间移转，直到反应中心为止。反应中心有两种，光系统一吸收光谱于700nm达到高峰，系统二则是680nm为高峰。反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成(这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊)，蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长。反应中心吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了一个电子，而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子，多余的电子去补叶绿素a分子上的缺。然后叶绿素a透过如图所示的过程，生产ATP与NADPH（还原型辅酶）分子，过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain)。

2.2 碳反应

碳反应的实质是一系列的酶促反应。原称暗反应，后随着研究的深入，科学家发现这一概念并不准确。因为所谓的暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。所以在20世纪90年代的一次光合作用会议上，从事植物生理学研究的科学家一致同意，将暗反应改称为碳反应。　

条件：碳反应酶。场所：叶绿体基质。影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。过程：不同的植物，碳反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。碳反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型，植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH在ATP供能的条件下反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与碳反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）。 CO2+H2O（ 光照、酶、 叶绿体）==(CH2O)+O2CH2O）表示糖类

3. 光合作用的详细机制

植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。经过关于光合作用的实验，可得结论：

1.绿叶在光下可以制造淀粉，并释放氧气

2.绿叶制造淀粉需要二氧化碳作为原料

3.绿叶制造淀粉只能在有绿色的部分进行,此外水也是制造淀粉必须的原料　根据科学家研究得知，水也是制造淀粉必须的原料　*淀粉遇碘液能变成蓝色　*氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳

3.1 原理

植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。　这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经由气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉，同时释放氧气。

3.3 光反应和碳反应

请参见本词条的“基本原理”栏目。

3.4 吸收峰

叶绿素a,b的吸收峰

叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子，NADP +2e- +H+ =NADPH 。还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。

4. 光合作用的要点解析

4.1 光合色素和电子传递链组分

4.1.1 光合色素

类囊体中含两类色素：叶绿素和橙**的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1， 在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。　叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。类胡萝卜素与叶黄素能对叶绿素a,b起一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。

4.1.2 集光复合体

由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。

4.1.3 光系统Ⅱ（PSⅡ）

吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体（light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体（oxygen evolving complex）。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素（pheophytin）及质体醌（plastoquinone）。

4.1.4 细胞色素b6/f复合体

可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。

4.1.5 光系统Ⅰ（PSI）

能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。

4.2 光反应与电子传递

P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原　 绿叶是光合作用的场所

初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。　2H2O→O2 + 22H+ 4e-　在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素（plastocyanin，PC）中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。　P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白（ferredoxin，FD）。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP?，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。　以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。　 光合作用电子传递链

4.3 光合磷酸化

一对电子从P680经P700传至NADP?，在类囊体腔中增加4个H?，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H?又被用于还原　

NADP?，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。　ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。　

4.4.4 藻类和细菌的光合作用

绿藻

真核藻类，如红藻、绿藻、褐藻等，和植物一样具有叶绿体，也能够进行产氧光合作用。光被叶绿素吸收，而很多藻类的叶绿体中还具有其它不同的色素，赋予了它们不同的颜色。　进行光合作用的细菌不具有叶绿体，而直接由细胞本身进行。属于原核生物的蓝藻（或者称“蓝细菌”）同样含有叶绿素，和叶绿体一样进行产氧光合作用。事实上，目前普遍认为叶绿体是由蓝藻进化而来的。其它光合细菌具有多种多样的色素，称作细菌叶绿素或菌绿素，但不氧化水生成氧气，而以其它物质（如硫化氢、硫或氢气）作为电子供体。不产氧光合细菌包括紫硫细菌、紫非硫细菌、绿硫细菌、绿非硫细菌和太阳杆菌等。

编辑本段5. 影响光合作用的外界条件

5.1 光照

光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速率随着光照强度的增加而加快。但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，直到不再增加。光合速率可以用CO2的吸收量来表示，CO2的吸收量越大，表示光合速率越快。

5.3 温度

温度对光合作用的影响较为复杂。由于光合作用包括光反应和暗反应两个部分，光反应主要涉及光物理和光化学反应过程，尤其是与光有直接关系的步骤，不包括酶促反应，因此光反应部分受温度的影响小，甚至不受温度影响；而暗反应是一系列酶促反应，明显地受温度变化影响和制约。　当温高于光合作用的最适温度时，光合速率明显地表现出随温度上升而下降，这是由于高温引起催化暗反应的有关酶钝化、变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体结构发生变化和受损；高温加剧植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超过氧溶解度的下降，结果利于光呼吸而不利于光合作用；在高温下，叶子的蒸腾速率增高，叶子失水严重，造成气孔关闭，使二氧化碳供应不足，这些因素的共同作用，必然导致光合速率急剧下降。当温度上升到热限温度，净光合速率便降为零，如果温度继续上升，叶片会因严重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。

5.4 矿质元素

矿质元素直接或间接影响光合作用。例如，N是构成叶绿素、酶、ATP的化合物的元素，P是构成ATP的元素，Mg是构成叶绿素的元素。

5.5 水分

水分既是光合作用的原料之一，又可影响叶片气孔的开闭，间接影响CO2的吸收。缺乏水时会使光合速率下降。

6. 光合作用的进化过程

光合作用不是起源于植物和海藻，而是起源于细菌。　从这些进程中能够很明显地看出，无论是宿主生物体，还是共生细胞，它们都在光合作用。此“半植半兽”微生物在宿主和共生体细胞之间的快速转变可能在光合作用演化过程中起过关键作用，推动了植物和海藻的进化。虽然目前科学家还不能培养野生Hatena来完全研究清楚他的生命周期，但是这一阶段的研究可能会为搞清楚什么使得叶绿体成为细胞永久的一部分提供了一些线索。科学家认为，此生命现象导致海藻进化出一种吞噬细菌的方法，最终使海藻进化出自己的叶绿体来进行光合作用。然而，这一过程到底是怎样发生的，目前还是一个不解之谜。从此研究发现可以看出，光合作用不是起源于植物和海藻，而是最先发生在细菌中。正是因为细菌的有氧光合作用演化造成地球大气层中氧气含量的增加，从而导致复杂生命的繁衍达十亿年之久。在其他的实验中，冈本和井上教授尝试了喂给Hatena其他的海藻，想看看它是否会有同样的反应。但是，尽管它也吞噬了海藻，却没有任何改变的过程。这说明在这两者之间存在着某种特殊的关系。判断出这种关系是否是基因决定的将是科学家需要解决的下一个难题。　光合作用的基因可能同源，但演化并非是一条从简至繁的直线科学家罗伯持·布来肯细普曾在《科学》杂志上发表报告说，我们知道这个光合作用演化来自大约25亿年前的细菌，但光合作用发展史非常不好追踪，且光合微生物的多样性令人迷惑，虽然有一些线索可以将它们联系在一起，但还是不清楚它们之间的关系。为此，布来肯细普等人通过分析五种细菌的基因组来解决部分的问题。他们的结果显示，光合作用的演化并非是一条从简至繁的直线，而是不同的演化路线的合并，靠的是基因的水平转移，即从一个物种转移到另一个物种上。通过基因在不同物种间的“旅行”从而使光合作用从细菌传到了海藻，再到植物。布来肯细普写道：“我们发现这些生物的光合作用相关基因并没有相同的演化路径，这显然是水平基因转移的证据。”他们利用BLAST检验了五种细菌：蓝绿藻、绿丝菌、绿硫菌、古生菌和螺旋菌的基因，结果发现它们有188个基因相似，而且，其中还有约50个与光合作用有关。它们虽然是不同的细菌，但其光合作用系统相当雷同，他们猜测光合作用相关基因一定是同源的。但是否就是来自Hatena，还有待证实。然而，光合作用的演化过程如何？为找到此答案，布来肯细普领导的研究小组利用数学方法进行亲缘关系分析，来看看这5种细菌的共同基因的演化关系，以决定出最佳的演化树，结果他们测不同的基因就得出不同的结果，一共支持15种排列方式。显然，它们有不同的演化史。他们比较了光合作用细菌的共同基因和其它已知基因组的细菌，发现只有少数同源基因堪称独特。大多数的共同基因可能对大多数细菌而言是“日常”基因。它们可能参加非光合细菌的代谢反应，然后才被收纳成为光合系统的一部分。

编辑本段7. 光合作用的发现历程

7.1 发现年表

公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。　1627年，荷兰人范·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。　1648年，比利时科学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）出于对亚里士多德观点的怀疑，做了类似范·埃尔蒙的实验：将一棵重2．5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点。 但是当时他却没有考虑到空气的作用。　1771年，英国的普里斯特利（J.Priestley,1733-1804）发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。他做了一个有名的实验，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死了。接着，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着，于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。但他并没有发现光的重要性。　1779年，荷兰的英格豪斯(J.Ingen-housz)证明：植物体只有绿叶才可以更新空气，并且在阳光照射下才成功。　1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳　　1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植物生长的原料。　1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer） 根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。　1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。他做了一个试验：把绿色植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘蒸汽处理发现遮光的部分没有发生颜色的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功的证明绿色叶片在光和作用中产生淀粉。　1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。他把载有水绵（水绵是多细胞低等绿色植物，其细而长的带状叶绿体是螺旋盘绕在细胞内）和好氧细菌的临时装片放在没有空气的暗环境里，然后用极细光束照射水绵通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中：如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明了氧气是从中叶绿体释放出来的；叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。　1897年，“光合作用”这个名称首次在教科书中出现。　1939年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门(M.Kamen)采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底来自水，还是来自二氧化碳”这个问题，这一实验有利地证明光合作用释放的氧气来自水。　20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）用小球藻做实验：用14C标记的CO2（其中碳为14C）供小球藻(一种单细胞的绿藻)进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被成为卡尔文循环。　21世纪初，合成生物学的兴起，人工设计与合成生物代谢反应链成为改造生物的转基因系统生物技术，2003年美国贝克利大学成立合成生物学系，开展光合作用的生物工程技术开发，同时美国私立文特尔研究所展开藻类合成生物学的生物能源技术开发，将使光合作用技术开发在太阳能产业领域带来一场变革。

7.2 总结

直到18世纪中期，人们一直以为植物体内的全部营养物质，都是从土壤中获得的，并不认为植物体能够从空气中得到什么。1771年，英国科学家普利斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。因此，他指出植物可以更新空气。但是，他并不知道植物更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。后来，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。1864年，德国科学家萨克斯做了这样一个实验：把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。1880年，美国科学家恩格尔曼（G.Engelmann,1809-1884）用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

编辑本段8. 光合作用原理的研究与应用

研究光合作用，对农业生产，环保等领域起着基础指导的作用。知道光反应暗反应的影响因素，可以趋利避害，如建造温室，加快空气流通，以使农作物增产。人们又了解到二磷酸核酮糖羧化酶的两面性，即既催化光合作用，又会推动光呼吸，正在尝试对其进行改造，减少后者，避免有机物和能量的消耗，提高农作物的产量。　当了解到光合作用与植物呼吸的关系后，人们就可以更好的布置家居植物摆设。比如晚上就不应把植物放到室内，以避免因植物呼吸而引起室内氧气浓度降低。　农业生产的目的是为了以较少的投入，获得较高的产量。根据光合作用的原理，改变光合作用的某些条件，提高光合作用强度（指植物在单位时间内通过光合作用制造糖的数量），是增加农作物产量的主要措施。这些条件主要是指光照强度、温度、CO2浓度等。如何调控环境因素来最大限度的增加光合作用强度，是现代农业的一个重大课题。　农业上应用的例子有：合理密植、立体种植、适当增加二氧化碳浓度、适当延长光照时间等。

编辑本段9. 我国提高光合作用效率的实例

云南生态农业研究所所长那中元开发的作物基因表型诱导调控表达技术（GPIT），在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。　提高农作物产量有多种途径，其中之一是提高作物光合作用效率，而如何提高则是一个世界难题，许多发达国家开展了多年研究，但至今未见成功的报道。　那中元开发的GPIT技术率先解决了这一难题，据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区试验结果，使用GPIT技术，不同作物的光合作用效率可分别提高50%至400%以上。　云南省西北部的迪庆藏族自治州中甸高原坝区海拔3276米，玉米全生育期有效积温493℃，不到世界公认有效积温最低极限的一半；玉米苗期最低气温零下5.4℃，地表最低气温零下9.5℃。但使用GPIT技术试种的玉米仍生长良好，获得每亩499公斤的高产。　1999年在海拔3658米的拉萨试种的玉米，单株最多长出八穗，全部成熟，且全是高赖氨酸优质玉米。全国高海拔地区和寒冷地区的试验示范表明，应用GPIT技术可使作物的生育期大为缩短，小麦平均缩短7至15天，水稻平均缩短10至20天，玉米平均缩短30至40天。　GPIT技术还解决了农作物自身抗性表达，高抗根、茎、叶多种病害的世纪难题。1999年在昆明市官渡区进行了百亩小麦连片对照试验，未使用GPIT技术的小麦三次施用农药，白粉病仍很严重；而应用GPIT技术处理的百亩小麦，不用农药，基本不见病株。

编辑本段10. 光合作用的简单实验

药物代谢酶CYP450诱导机理及体外评估模型解析

药物相互作用（Drug-drug interaction，DDI）研究在新药风险评估中扮演着重要角色。近期，NMPA和FDA分别在2021年和2020年更新了DDI研究的指导原则，ICH在2022年发布了《M12：药物相互作用》的指导原则。在药代动力学方面，研究主要关注代谢酶和转运体。代谢酶介导的药物相互作用评估涉及三个方面：药物代谢酶表型鉴定、药物代谢酶的抑制作用以及药物代谢酶的诱导作用。本文重点解析药物代谢酶CYP450的诱导作用评估。

当供试品为CYP酶诱导剂时，它能降低自身（自诱导）或其他合用药物的体内暴露量，影响药物疗效。同时，它促进代谢产物的生成，增加代谢产物相关的毒性和不良反应风险。例如，利福平强烈诱导CYP2C19，导致氯吡格雷活性代谢产物水平增加和血小板抑制，可能增加出血风险。下表展示了CYP酶诱导引发的典型临床药物相互作用。

表1.CYP酶诱导引发的典型的临床药物相互作用

药物相互作用研究不充分可能导致药品上市后应用范围受限，影响药物上市申请进程。因此，全球各主要药监当局推荐开展药物相互作用研究，包括CYP酶诱导试验。

临床上，CYP酶的诱导作用评估主要通过观察核受体，如PXR（孕烷X受体）、CAR（组成型雄烷受体）和AHR（芳烃受体）的调控机制。这些核受体在与配体结合后，从细胞质转运至细胞核，并与RXR和ARNT形成异源二聚体，结合靶基因，调节CYP酶的表达。AhR主要参与CYP1A2的诱导，PXR主要参与CYP3A4的诱导，而CAR与PXR的诱导谱高度重叠，此外，CAR还可以诱导CYP2B6。

尽管不同种属中PXR和CAR的DNA结合结构域高度保守，但其配体结合结构域差异较大，导致动物数据向人体数据转化时产生挑战。例如，利福平能有效激活人的PXR，但在小鼠中效果不佳，而PCN（孕烯醇酮-16α-腈）更容易激活小鼠的PXR。为克服物种差异，科学家开发了PXR和CAR人源化小鼠模型。

除了转录调控，CYP酶水平还可能受到转录后调节的影响，例如受到蛋白稳定剂或mRNA稳定剂的作用。研究表明乙醇、丙酮、吡唑以及异烟肼可以稳定CYP2E1。hnRNP A1可以结合到小鼠Cyp2a5 mRNA的3′-末端，稳定Cyp2a5 mRNA。人CYP2A6也存在类似的调节机制。近年来，microRNA也被证实可以对CYP酶进行转录后调节。

在药物研发早期，通过体外测试评估药物对CYP酶的诱导潜力，规划适当的临床药物相互作用研究至关重要。在临床前阶段，通常在可铺板的、冷冻保存或新鲜分离的原代人肝细胞中研究药物的CYP酶诱导可能性。此外，使用其他体外系统，如永生化肝细胞系和核受体激活试验，也是可行的，尽管这些方法的结果一般被视为支持性，而非确定性。如果非原代人肝细胞体系为主要方法，应提供理由解释其适用性。

在评估CYP酶诱导作用时，PXR/AhR核受体激活实验是常用方法。实验通常在癌细胞系中进行，如HepG2或HuH7癌细胞，采用瞬时或稳定转染PXR和报告基因，报告基因常采用荧光素酶、氯霉素乙酰转移酶或胎盘分泌碱性磷酸酶。人肝癌细胞系（PXR：DPX2™；AhR：1A2-DRE™）与荧光报告基因结合评估供试品的CYP酶诱导效果。目前，尚未有评估CAR核受体激活实验的模型。

原代人肝细胞模型是工业界、学术界和监管机构广泛接受的评估CYP酶诱导作用的方法。这些细胞模型具有核受体、共激活因子、抑制因子、靶基因、启动子和作为能够进行生物转化的药物代谢酶等特性，能有效地模拟候选药物及其代谢物的诱导性。评估CYP酶诱导作用的要点包括考察受试物对CYP3A4、CYP2B6和CYP1A2酶的诱导作用，根据体外结果排除受试物对CYP3A4酶的体内诱导可能性，从而无需评估其对CYP2C酶的诱导可能性。

在mRNA水平上评估酶诱导程度同时建议检测酶活。如果仅测量酶活性，可能会掩盖诱导作用。进行验证以确保所有CYP酶均具有功能，并能被阳性对照药物诱导。CYP1A2、2B6和3A4阳性对照的响应值至少增加4倍，其灵敏度通常被认为比较合适。实验一般在48-72小时内进行，每天更换含有药物的培养基，乳酸脱氢酶（LDH）释放实验用于监测细胞毒性。

设计实验时，通常使用3个供体，3-5个浓度，至少三份重复样本。ICH M12指导原则推荐浓度范围覆盖稳态最大血浆游离药物浓度的30倍，如果化合物在肝脏浓度特别高，则应考虑覆盖受试物在肝组织的浓度。此外，结合体外溶解度和肝细胞毒性结果来综合设计CYP酶诱导浓度。

案例分析展示了如何设计肝酶诱导实验中的受试物孵育浓度，考虑化合物的溶解度、肝细胞毒性以及预期的肝脏药物浓度。通过乳酸脱氢酶（LDH）释放实验监测细胞毒性，评估受试物对CYP酶诱导作用的影响。案例展示了细胞毒性对数据解读的影响以及如何处理CYP酶诱导实验中的数据。

总结，药物代谢酶CYP450的诱导作用评估对于新药风险评估至关重要。采用体外测试和人肝细胞模型，结合核受体激活实验，能有效评估药物的CYP酶诱导潜力，为临床药物相互作用风险的阐明、药物联用禁忌的明确以及药物上市申请的推进提供支持。