第四章发酵工程制药技术(全)ppt.ppt

第四章 发酵工程制药技术 概 述 发酵的定义：利用微生物细胞中酶的作用… 发酵工程制药技术又称为微生物制药技术 微生物发酵制药:是利用微生物进行药物研究、生产和制剂的综合性应用技术科学。 研究内容包括:微生物制药用菌的选育，发酵以及产品的分离和纯化工艺等。 研究范围:微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产物发酵、微生物转化发酵 微生物菌体发酵：即以获得具有药用菌体为目的发酵。 如：帮助消化的酵母菌片和具有整肠作用的乳酸菌制剂等；药用真菌，如香菇类、灵芝、金针菇、依赖虫蛹而生存的冬虫夏草菌以及与天麻共生的密环菌等药用真菌；一些具有致病能力的微生物菌体，经发酵培养，再减毒或灭活后，可以制成用于自动免疫的生物制品。 微生物酶发酵：目前许多医药用酶制剂是通过微生物发酵制得的，如用于抗癌的天冬酰胺酶和用于治疗血栓的纳豆激酶和链激酶等。 微生物代谢产物发酵：微生物在其生产和代谢的过程中，产生的各种初级代谢产物和次级代谢产物中许多是可以用于制作药物的。 如初级代谢产物：氨基酸、蛋白质、核苷酸、类脂、糖类以及维生素等；次级代谢产物：抗生素、生物碱、细菌素等。 微生物转化发酵：微生物的转化就是利用微生物细胞中的一种酶或多种酶将一种化合物转变成结构相关的另一种产物的生化反应。包括脱氢反应、氧化反应(羟基化反应)、脱水反应、缩合反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等，这些转化反应特异性强，反应条件温和，对环境无污染，微生物转化制药最突出的例子则是甾族化合物的转化和抗生素的生物转化等。 基因工程菌发酵：近年来，随着生物工程的发展，尤其是基因工程和细胞工程技术的发展，使得发酵制药所用的微生物菌种不仅仅局限在天然微生物的范围内，已建立起了新型的工程菌株，以生产天然菌株所不能产生或产量很低的生理活性物质，拓宽了微生物制药的研究范围。 微生物发酵药物的分类 (第二章内容) (1)抗生素类 (2) 氨基酸类药物 ：个别氨基酸制剂、复方氨基酸制剂 (3) 核苷酸类药 (4) 维生素类药 (5) 甾体类激素 。 (6) 治疗酶及酶抑制剂 第一节 微生物细胞的培养概述 工业生产常用微生物 当前发酵工业所用菌种的总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢控制育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。 工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入，藻类、病毒等也正在逐步地变为工业生产用的微生物。 工业生产常用微生物 1、细菌 细菌是自然界中分布最广、数量最多的一类微生物。 发酵工业生产中常用的细菌有：枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌和短杆菌等。 主要用于生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌苷酸等。 工业生产常用微生物 2、放线菌 放线菌因其菌落呈放射状而得名，在自然界中分布很广。 目前，工业发酵生产中主要采用放线菌生产各种抗生素，如：链霉素、金霉素、红霉素和庆大霉素等。从微生物中发现的抗生素有60%以上是由放线菌产生的。 3、霉菌 霉菌在自然界中分布很广，发酵工业常用的霉菌有：根霉、毛霉、曲霉、青霉等，主要用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。 工业生产常用微生物 4、酵母菌 酵母菌为单细胞真核生物，在自然界中普遍存在。 发酵工业常用的酵母菌有：酿酒酵母、假丝酵母和类酵母等， 主要用于酿酒、制造面包、制造低凝固点石油和生产脂肪酶，以及生产可食用、药用和饲料用的酵母菌体蛋白等。 工业生产常用微生物 4、霉菌：霉菌在自然界中分布很广，发酵工业常用的霉菌有：根霉、毛霉、曲霉、青霉等，主要用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。 5、担子菌：担子菌就是人们常说的菇类。担子菌资源的利用越来越引起人们的重视，如多糖、橡胶物质、抗癌药物的开发等。 6、藻类：许多国家已把藻类用作人类保健食品和饲料，如：螺旋藻；此外，某些藻类还能利用光能将CO2转变为石油，如：单胞藻。 黑曲霉 青霉 可用于生产抗生素、苯氧甲基青霉素酰化酶等。 链霉菌 是放线菌，生产葡萄糖异构酶、抗生素等。 酵母菌 主要用于生产转化酶、丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶；作为基因工程的宿主菌，表述真核生物的外源基因。 大肠杆菌 细菌，可生产多种酶类，一般属于胞内酶，需要经过细胞破碎才能分离得到。 作为基因工程的宿主菌 枯草芽孢杆菌 细菌，是应用最广泛的产酶微生物之一，可用于生产α-淀粉酶、蛋白酶、β-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶等；作为基因工程的宿主菌 第四章 4.1 微生物细胞培养概述 4.1.1 培养基 1、培养基的种类。 （1）孢子培养基：孢子培养基是供制备孢子用的。要求此培养基能使微生物形成大量的优质孢子，但不能引起菌种变异。生产中常用的孢子培养基有麸皮培养基，大（小）米培养基，由葡萄糖（或淀粉）、无机盐、蛋白