[理学]第2章 微生物发酵制药工艺.pptVIP

第2章 微生物发酵制药工艺 本章内容 2.1 微生物发酵与制药 2.2 制药微生物生长与生产关系 2.3 制药微生物菌种的建立 2.4 培养基制备 2.5 灭菌工艺 2.6 微生物发酵培养技术 2.7 发酵工艺过程的控制 2.8 抗生素生产工艺 2.9 氨基酸发酵生产工艺 2.10 维生素生产工艺 2.1 微生物发酵与制药 一 发酵概念 发酵概念：通过微生物培养而获得产物的过程。 发酵种类：用产品说明，冠以产物名而成，如青霉素发酵，维生素发酵；发酵工程按需氧分为好氧发酵和厌氧发酵。 初级代谢产物：在初级代谢过程中形成的产物，包括各种小分子前体、单体和多糖、蛋白质、脂肪、核酸等。生长所必须的。几乎所有生物初级代谢基本相同。氨基酸，核苷酸，有机酸。 次级代谢产物：比较复杂的化合物，不是细胞生长必需的，对生命活动有意义（抗逆境条件）。抗生素，毒素，色素。 发酵制药种类 微生物菌体发酵 微生物菌体发酵是以获得微生物菌体为目的，如：面包的酵母发酵、单细胞蛋白发酵（利用各种碳源）、真菌类（各种蘑菇、冬虫夏草）、生物防治剂（苏云金杆菌，伴孢晶体可以毒杀鳞翅目、双翅目害虫）。 微生物酶发酵 微生物酶发酵是以获得酶为目的的发酵，如青霉素酰化酶，用于半合成青霉素时，制备中间体6－氨基青霉烷酸。 微生物代谢产物发酵 初级代谢产物：氨基酸，核苷酸，维生素，有机酸。 次级代谢产物：最主要的是抗生素。 微生物转化发酵 利用微生物的一种或多种酶把一种化合物转变为结构相关的更有价值的产物的生化反应为转化发酵。 制药微生物的种类 生产药物的天然微生物主要包括细菌、放线菌和丝状真菌三大类。 细菌主要生产环状或链状多肽类抗生素，如芽孢杆菌(Bacillus)产生杆菌肽（bacitracin），多黏芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）产生黏菌肽（colistin）和多黏菌素（polymyxin）。细菌还可以产生氨基酸和维生素，如黄色短杆菌（Brevibacterium flarum）产生谷氨酸，大小菌生产维生素C。 放线菌主要产生各类抗生素，以链霉菌属最多，诺卡菌属较少，还有小单孢菌属。生产的抗生素主要有氨基糖苷类（链霉素、新霉素、卡那霉素等）、四环类（四环素、金霉素、土霉素等）、放线菌素类（放线菌素D）大环内酯类（红霉素、螺旋霉素、柱晶白霉素）和多烯大环内酯类（制霉菌素、抗滴虫霉素等）。酸性、碱性和中性，但以碱性为多。 真菌的曲菌属产生桔霉素，青霉素菌属产生青霉素和灰黄霉素等，头孢菌属产生头孢霉素等。脂环芳香类或简单的氧杂环类，多为酸性化合物。 发酵制药的基本过程 2.3 制药微生物菌种的建立 新药生产菌的选育 自然分离 自然选育 诱变育种 杂交育种 基因工程技术育种 基因组shuffling技术 2.8 抗生素生产工艺 一 概述－发现 1929: Fleming在葡萄球菌培养皿中，污染的霉菌周围出现透明的抑菌圈。 杀菌物质，断言太不稳定，无法分离并用作药物。 ??1939：牛津病理家Howard Florey化学家Ernst Chain,Norman Heatley。发酵瓶培养霉菌，培养里提取，测活性，青霉素结晶。 发展 1940：8只鼠注射链球菌，提取物对4只治疗。未经治疗鼠在24小时内死亡，治疗鼠存活数天至数周。 1941年2月开始治疗第一批人类病人。 1943：威斯康辛大学小组，取得突破 生产菌表面培养：几十个单位。 深层培养产黄青霉：100U/ml。 X、UV诱变育种：1000－1500U/ml。 不产色素变种：66000－70000U/ml 目前：85000U/ml。 概述－作用机理 细胞壁合成中的肽多糖合成的第三阶段 肽多糖的D-丙氨酰-D-丙氨酸二肽类似物 竞争性与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联。 生长中的细胞有效，静止细胞无效 高效、安全的抗细菌感染药物 概述－应用 青霉素适用于敏感细菌所致各种感染，如脓肿、菌血症、肺炎和心内膜炎等。其中青霉素为以下感染的道选药物。 1.溶血性链球菌感染，如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹毒、蜂窝织炎和产褥热等。2.肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等。3.不产青霉素酶葡萄球菌感染。4.炭疽。5.破伤风、气性球疽等梭状芽孢杆菌感6.梅毒（包括先天性梅毒）。7.钩端螺旋体病。8.回归热。9.白喉。10.青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌心内膜炎。 青霉素亦可用于治疗： 1.流行性脑脊髓膜炎。2.放线菌病。3.淋病。4.奋森咽峡炎。5.莱姆病。6.鼠咬热。7.李斯特菌感染。8.除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染。 。 二 青霉素生产菌的生物学特性 产黄青霉：Penicillium chroso