1、微生物發酵制藥11生技3班肖雪蓮、王若晨、鄭淵銘 目錄目錄微生物藥物簡述1 1新型微生物發酵技術2 23微生物藥物應用 定義： 微生物在其生命活動過程中產生的生理活性物質及其衍生物，包括抗生素、維生素、氨基酸、核苷酸、酶、激素、酶抑制劑、免疫調節劑等一類化學物質的總稱，是人類控制感染等疾病，保障身體健康，以及用來防治動、植物病害的重要藥物。一一 微生物藥物簡述微生物藥物簡述 分類 抗生素類藥物 維生素類藥物 氨基酸類藥物 核酸類藥物 酶與輔酶類藥物 酶抑制劑 免疫調節劑 甾體類激素1. 1. 抗生素類抗生素類 抗生素類是一類由微生物產生的在低濃度下具有抑制或殺死微生物作用的化學物質。2. 2.

2、 維生素類維生素類 目前采用微生物技術生產的維生素類藥物及其中間體有維生素B2(核黃素）、維生素B12（氰鈷胺素）、2-酮基-L-古龍酸（維生素C原料）、-胡蘿卜素（維生素A前體）、麥角甾醇（維生素D2前體）等。3. 3. 氨基酸類藥物氨基酸類藥物 目前氨基酸主要用于生產大輸液及口服液。 精氨酸、谷氨酸鈉用于肝性昏迷的臨床搶救，解除氨毒；L-谷氨酰胺用于治療消化道潰瘍；L-組氨酸為治療消化道潰瘍輔助藥等。 目前大部分氨基酸可用發酵法生產。4. 4. 核酸類核酸類 核酸類物質和氨基酸等類似，是微生物的初級代謝產物，它們在生物體內收到嚴密的調節和控制，因此，用于工業生產的產生菌都是經過選育的突變株

3、。用微生物發酵技術生產的核苷酸類藥物及其中間體有肌苷酸、肌苷、5-腺苷酸（AMP)、三磷酸腺苷（ATP)、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD)、輔酶A(CoA)、輔酶I(CoI)、二磷酸胞苷（CDP)、膽堿等。5. 5. 酶與輔酶類藥物酶與輔酶類藥物L-天冬酰胺酶、鏈激酶；NAD、NADP、CoA6. 6. 酶抑制劑酶抑制劑 克拉維酸、洛伐他汀 7. 7. 免疫調節劑免疫調節劑 免疫增強劑、免疫抑制劑 8. 8. 甾體類激素甾體類激素 可的松、地塞米松二二 新型微生物發酵技術新型微生物發酵技術2 23 3 1 1 基因工程菌基因工程菌 微生物藥物作用機制微生物藥物作用機制 發酵工程發酵工程一、發酵工程

4、一、發酵工程 概念：采用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或者直接把微生物應用于工業生產的一種新技術發酵工程的內容 菌種的選育培養基的配制滅菌擴大培養和接種發酵過程產品的分離提純等 菌種 一級種子搖瓶 二級種子罐培養 擴大培養 原料 發酵培養 滅菌 發酵生產 代謝產物分離 基配制 微生物工業發酵過程簡圖微生物工業發酵過程簡圖發酵過程的影響因素 菌體濃度 培養基的影響，如碳源、氮源、微量元素等 溫度影響 PH 溶解氧發酵工程制藥特點 菌種是根本 理論產量存在“生物學變量” 常溫常壓下反應，安全，條件簡單 純種培養，防污染 課制備復雜高分子化合物 分子水平，定向發酵

5、，組合生物合成等 發酵工業成本低 二、基因工程菌二、基因工程菌 將目的基因導入細菌體內使其表達，產生所需要的蛋白的細菌稱為基因工程菌，如：大腸桿菌。 一、概述 基因工程菌生產的主要產品： z z非蛋白質非蛋白質：可以通過代謝工程細胞來獲得， 產生新的途徑或增強某一途徑，從而得到新的化合物或增加產量。 z z蛋白質蛋白質：現代基因工程重點產物。基因工程菌發酵技術獲得的常見藥物 細胞因子：是一類能在細胞間傳遞信息、具有免疫調節和效應功能的蛋白質或小分子多肽。主要有：白細胞介素（IL)、干擾素（IFN)、集落刺激因子（CSF)、腫瘤壞死因子（TNF)、紅細胞生成素（EPO) 疫苗：為了預防、控制傳染

6、病的發生、流行，用于人體預防接種的疫苗類預防性生物制品。主要有：乙肝疫苗等基因工程菌發酵 基因工程菌的培養過程包括： （1）通過搖瓶操作基因工程菌生長的基礎條件，如溫度、PH、培養基各種組分、碳氧比，分析表達產物的合成、積累對受體細胞的影響 （2）通過培養罐操作確定培養參數和控制方案及順序補料分批補料分批 培培 養養連續培養連續培養透析培養透析培養固定化培養固定化培養基因工程菌的發酵工藝宿主-載體系統構建基因工程菌，必須選擇宿主和表達系統一般希望翻譯后的處理要簡單。常見的宿主系統有：大腸桿菌 G+細菌(枯草芽孢桿菌）低等真核細胞（甲醇營養型酵母）哺乳動物細胞基因工程菌生產的特點基因工程菌生產的

7、特點基因的不穩定性基因的不穩定性 基因工程菌帶有外源基因，外源基因可能在質粒上也可能整合到染色體上，這些基因可能不穩定。丟失外源基因的菌往往比未丟失的菌生長快得多，這樣會大大降低產物的表達。為了抑制基因丟失的菌的生長，一般在培養中加入選擇壓力，如抗生素基因不穩定性的原因： 分離丟失當細胞分裂時一個子細胞沒有接受質粒就出現分離丟失 結構不穩定性 除了分離不穩定性問題外，某些細胞保留質粒，但質粒結構發生改變，而不產生外源蛋白，減少對細胞的有害影響，這就是結構不穩定性 宿主細胞調節突變 宿主細胞的突變也會造成生產能力的減少。這些突變通常改變細胞條件，結構減少目標蛋白的合成工程菌發酵制藥的基本過程上游

8、過程： （1）目標基因的克隆（2）表達載體的構建（3）工程菌的重組構建與保存下游過程： （1）菌種和生產用培養基的配制（2）培養基、發酵罐和輔助設備的無菌化操作（3）接菌與工程菌擴大繁殖培養（4）最適條件下發酵培養，生產目標產物（5）產物的提取、分離與純化，獲得合適產品微生物藥物作用機制完整細胞水平完整細胞水平 在敏感細胞的培養物中，添加待測藥物，觀察藥物對大分子合成的影響。 利用添加放射性標記的特異性前體，對這些合成過程進行跟蹤。部分純化的無細胞體部分純化的無細胞體系系 闡明藥物干擾的以下過程：前體物合成或酶的激活；參與的酶或細胞器；決定前體物摻入聚合物的信號系統等。要進行這類研究，需要制備

9、部分純化的細胞抽提物。純化的酶系統純化的酶系統 在多酶反應體系中，每一種成分都可能成為藥物的作用靶位置。通過放射化學法或檢測蛋白質色譜變化或蛋白質電泳遷移率的變化，可以鑒定出與藥物結合的靶蛋白。 微生物藥物的應用1、 治療疾病 通常，能夠用于治療某一種疾病的候選藥物的品種很多，人們在用藥物時應考慮多方面因素。 2、預防疾病 微生物藥物不但可以用于治療疾病，也常常用來預防臨床上可能發生的感染。但應謹慎地運用藥物，尤其是抗菌藥物。否則可出現弊大于利的情況，如耐藥性菌株的出現、引起不良反應、過敏反應等。3、獸醫藥中的應用 在獸醫方面，抗生素廣泛應用于預防和治療個體或群體動物的疾病。個體動物的治療用于

10、動物感染的肺炎、支氣管炎、乳腺炎等。但對于那些用來食用的動物，必須在屠宰或收集蛋、奶之前停用抗菌藥物很長時間，以避免藥物通過食物鏈傳遞。 4、改善畜牧業產品的生產 抗生素由于能提高動物的生長速度而在動物營養方面廣泛應用了多年。抗生素影響動物生長的可能機制是： 抑制產毒素的腸道細菌； 抑制無癥狀致病菌； 抑制食物中的有害菌； 通過抑制有害菌的生長而促進有益菌的生長。5、在農業上的應用 目前，已有一定數量的微生物藥物被開發應用于農業。較為重要的應用有： 抑制植物致病細菌感染。如鏈霉素可以用來防治歐文菌和真菌的感染； 控制植物致病真菌感染。比較重要的有殺稻瘟菌素S、多氧菌素、放線菌酮和春雷霉素等； 除草劑。研究最深入的除草劑是谷氨酰胺抑制劑二丙胺磷。6、作為研究工具 許多微生物的代謝產物，包括有治療和無治療價值的微生