微生物制药技术.ppt.ppt
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1、第十四章 微生物制药技术 Microbial Medicines,微生物学的奠基人伟大的巴斯德,我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界我国的酿酒已经有4000多年的历史我国的酱油距今已有3000年的历史1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用,密闭式发酵罐,第一节 发酵技术,一、发酵的概念什么叫发酵?原始概念:果汁或麦芽谷物受酵母菌作用产生二氧化碳及能量的过程。现代概念:将所有通过微生物或动植物细胞或经过生物工程改造的“工程菌”培养制备工业产品或转化某些物质的过程。,二、微生物发酵类型(一)根据微生物发酵过程是否需要氧气分类1、需氧发酵2、厌氧发酵,(二)根据微生物发酵规模的不同分类1、
2、浅层发酵(表面培养法)2、深层发酵(深层培养法),(三)根据微生物发酵培养基物理状态不同分类1、固体发酵2、液体发酵,1.微生物菌体发酵 是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。用于面包制作的酵母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵是比较传统的菌体发酵工业。新的菌体发酵可用来生产药用真菌,如香菇菌、依赖虫蛹而生存的冬虫夏草菌、与天麻共存的密环菌等药用菌。2.微生物酶发酵 酶普遍存在于动物、植物和微生物中。因为微生物种类多、产酶的品种多、生产容易和成本低等特点,所以目前工业应用的酶大多来自微生物发酵。3.微生物代谢产物发酵 微生物代谢产物很多。在菌体对数生长期所产生的产物,如氨基酸、核苷
3、酸、蛋白质和糖类等是菌体生长繁殖所必需的,这些产物叫做初级代谢产物。在菌体生长静止期,某些菌体能合成一些具有特定功能的产物,如抗生素、生物碱、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系,叫做次级代谢产物。,(四)、根据微生物发酵产品类型不同分类,4.微生物的转化发酵 微生物的转化是利用微生物细胞的一种或多种酶,把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括:脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、氨化反应、脱氨反应等。5.生物工程细胞的发酵 是指利用生物工程技术所获得的细胞,如DNA重组的“工程菌”,细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵。此类发酵的产物多种
4、多样,如用基因工程菌生产胰岛素、干扰素等。,(一)在医药工业上的应用1.生产出了种类繁多的药品2.发酵工程对医药工业的一个重大贡献应用发酵工程大量生产的基因工程药品,有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素2、抗血友病因子等。,三、发酵医药产品1、抗生素类 抗生素是一类由微生物产生的在低浓度下具有抑制或杀死其他微生物作用的化学物质。继Fleming发现青霉素后,最杰出的抗生素先驱是美国放线菌专家Waksman,他与同事在1941年从放线菌培养液中找到紫放线菌素。接着他又在1944年发现了第一个用于临床的从放线菌产生的抗生素链霉素。由于Waksman开拓了寻找新抗生素来源的途
5、径,使人们在仅10年左右的时间内相继发现了众多的抗生素:如1947年找到第一个广谱抗生素氯霉素和由细菌产生的多粘菌素;1948年发现了金霉素;1949年发现了新霉素;1950年发现了制霉菌素和土霉素;1952年发现了红霉素;1953年发现了四环素等。到目前为止,世界上已筛选出的抗生素已达9000种以上,应用于临床治疗的在百余种左右(不包括半合成抗生素)。,2、维生素类药物 目前采用微生物技术生产的维生素类药物及其中间体有维生素B2(核黄素)、维生素B12(氰钴氨素)、2-酮基-L-古龙酸(维生素C原料)、-胡萝卜素(维生素A前体)、麦角甾醇(维生素D2前体)等。,3、氨基酸类 目前氨基酸主要用
6、于生产大输液及口服液,有些氨基酸尚有其特殊用途。如精氨酸盐及谷氨酸钠亦用于肝性昏迷的临床抢救,解除氨毒。L-谷氨酰氨用于治疗消化道溃疡,L-组氨酸亦为治疗消化道溃疡辅助药等。,4、核苷酸类药物 以微生物发酵法生产核苷酸类物质是60年代后逐步发展起来的。核苷酸类物质和氨基酸等类似,是微生物的初级代谢产物,它们在生物体内受到严密的调节和控制,因此,用于工业生产的产生菌都是经过选育的突变株。用微生物发酵技术生产的核苷酸类药物及其中间体有肌苷酸、肌苷、5-腺苷酸(AMP)、三磷酸腺苷(ATP)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、辅酶A(CoA)、辅酶I(CoI)、二磷酸胞苷(CDP)、胆碱等。,5、医疗用
7、酶 以微生物作为酶源具有生产周期短,成本低的优点。通过环境改变或遗传变异,有可能大大提高酶的活性和产量。基因工程技术、蛋白质工程技术的发展,使得微生物体可生产其自身没有的,甚至是自然界不存在的特殊蛋白质和酶,大大扩展了微生物发酵技术的应用领域。酶工程技术的迅速发展和应用,也极大地促进了对微生物酶的研究和开发。目前可用发酵工程技术生产的治疗用酶有:链激酶、胶原酶、脂肪酶、纤维素酶、天冬酰胺酶、葡聚糖酶、-淀粉酶、酸性蛋白酶等。,6、甾体类激素 用微生物所进行的甾体转化主要有羟化、脱氧、加氢、环氧化等反应以及侧链或母核开裂反应等。目前可的松、氢化可的松、泼尼松、地塞米松及确胺舒松等甾体激素化学合成
8、工艺中,已有反应可用微生物转化来实现,并有良好的发展前景。,发酵工程的应用,(二)在食品工业上的应用主要包括以下三方面。第一,生产传统的发酵产品,如啤酒、果酒、食醋等,使产品的产量和质量得到明显的提高。第二,生产各种食品的添加剂。第三,帮助解决粮食问题。,谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径,谷氨酸是味精的主要成分,第三节 菌体制剂一、中药菌体制剂1、灵芝2、冬虫夏草,二、药用酵母三、微生态制剂,谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径,谷氨酸棒状杆菌在一定的条件下能够利用环境中的营养物质来合成谷氨酸。,在工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的?,1、选择菌种,是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷氨酸发
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