第十二章微生物制药文档格式.docx
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抗菌，抗肿瘤，抗病毒，抑制免疫，杀虫，除草等。
（二）医疗用抗生素的特点
⏹1、较大的差异毒力
⏹差异毒力：
对微生物或肿瘤细胞的抑制，杀灭作用，与对机体损害的差异。
越大，越有临床应用价值。
⏹Eg青霉素抑制细菌细胞壁合成，动物细胞不具细胞壁，差异毒力大。
⏹2、生物活性强大而具有选择性
⏹微量抗生素对微生物具有抑制或杀灭作用。
⏹MIC，最低抑菌浓度，能抑制细菌生长所需药物的最低浓度。
Ug/ml
⏹不同抗生素作用机制不同，具有一定抗菌谱。
分为广谱抗生素和窄谱抗生素。
⏹抗菌谱：
抗生素所能抑制或杀灭微生物的范围和所需剂量。
⏹3、不易产生抗药性、毒副作用小、不易引起超敏反应，吸收快，血药浓度高等。
（三）抗生素的分类
⏹1、根据抗生素的产生来源分类
⏹
（1）细菌产生的约850种，占9%，主要是芽孢杆菌属中多粘芽孢杆菌、枯草杆菌，假单胞菌属的绿脓杆菌和肠道细菌。
⏹大多数是多肽类抗生素，对肾脏毒性较大，多作为局部用药。
还分离到其他类新抗生素。
⏹
（2）放线菌产生的，4200种，链霉菌产生最多。
主要有氨基糖苷类、四环类、大环内酯类、多烯类、放线菌素等。
⏹（3）真菌产生的，1450种，青霉菌属产生的青霉素，头孢菌属产生的头孢菌素。
⏹（4）植物和动物产生的，2800种，地衣酸、蒜素、鱼素等。
⏹2、根据化学结构分类
⏹
（1）B-内酰胺类抗生素，青霉素、头孢菌素
⏹
（2）氨基糖苷类，链霉素、卡那霉素
⏹（3）大环内酯类抗生素，红霉素，麦迪霉素
⏹（4）四环类，四环素，金霉素
⏹（5）多肽类，多黏菌素、杆菌肽等。
二、抗生素产生菌的分离和筛选
⏹
（一）土壤微生物的分离
⏹
（二）筛选
⏹（三）早期鉴别
⏹（四）分离精制
⏹（五）临床前试验研究
⏹（六）临床实验
（一）土壤微生物的分离
⏹1、采土
⏹注意环境，性质，时间，记录，无菌操作
⏹较干燥、偏碱性、有机物丰富土壤，春秋季。
⏹操作：
去植被、表土，取5-10cm深处土壤，装入无菌容器，贴标签。
⏹2、分离放线菌
⏹无菌水稀释或研碎土壤——接种多种放线菌培养基（加入抑制真菌生长药物）——挑取放线菌菌落——斜面——纯培养
（二）筛选
⏹1、筛选模型
⏹作为检测抗生素生物学活性的试验菌、噬菌体、肿瘤细胞等，非致病菌。
⏹金黄色葡萄球菌——革兰氏阳性球菌；
枯草芽孢杆菌——革兰氏阳性杆菌；
⏹耻垢分支杆菌——结核分枝杆菌；
大肠杆菌-革兰氏阴性菌；
白假丝酵母-酵母；
曲霉-真菌；
噬菌体-病毒
⏹2、筛选方法
⏹琼脂扩散法
⏹试验菌平板——放上含放线菌的滤纸片或一定大小琼脂块——有无抑菌圈
（三）早期鉴别
⏹产生菌方面：
和进行形态、培养、细菌生化反应等试验，对抗生素产生菌进行初步分类鉴定。
⏹产生的抗生素方面：
抗生素进行抗菌谱测定，极性和溶解度的测定，酸碱性等。
（四）分离精制
⏹将产生菌扩大发酵培养，选择合适方法提取，精制纯化。
（五）临床前试验研究
⏹对动物毒性试验，动物体内治疗试验，药物在动物体内分布、排泄、代谢等试验，摸索剂量，方式，了解不良反应，致突变等。
（六）临床实验
⏹将药物应用到人体的试验，效果良好的经药政部门审查批准，才可投入生产和临床使用。
三、抗生素的制备
⏹抗生素的制备分为发酵和提取两个阶段
⏹发酵：
抗生素产生菌在一定培养条件下生物合成抗生素的过程，包括菌体生长和产物合成不同性质的代谢过程。
⏹提取：
将抗生素从发酵培养物中提取出精制，制成抗生素成品。
⏹菌种-孢子制备-种子制备-发酵-发酵液预处理-提取和精制-成品检验-成品包装
（一）发酵阶段
⏹1、抗生素发酵特点
⏹
（1）需氧发酵，不断通入无菌空气，机械搅拌。
⏹
（2）深层发酵，液体深层发酵，大型发酵罐，温度控制冷却设备。
⏹（3）纯种发酵，防止杂菌污染。
⏹2、抗生素发酵一般流程
⏹
（1）孢子制备
⏹培养菌种，制备一定数量和质量的孢子，扁茄形瓶，培养基氮源，碳源不宜丰富。
⏹
（2）种子制备
⏹使孢子萌发，形成一定数量和质量的菌丝。
种子罐，一级、二级、三级发酵，培养基采用玉米浆等易于迅速利用，生长因子丰富的营养物质。
⏹（3）发酵
⏹分为菌体生长阶段、抗生素合成阶段，菌体自溶阶段。
⏹选择合适发酵培养基和培养条件缩短生长阶段，使菌体代谢转入抗生素合成代谢
⏹进入合成阶段，采用加糖、补料等延长合成期，获得高产量。
应控制的因素
⏹A、防止杂菌污染
⏹原因：
培养基和设备灭菌不彻底，种子带杂菌，空气过滤系统被污染，发酵设备渗漏，操作不慎等，无菌操作不规范。
⏹B、营养物质的控制
⏹适当丰富，廉价而来源广泛，满足生长和合成需要。
⏹C、Ph的控制
⏹不同生长阶段最适ph值不同，加入缓冲物质保持ph相对稳定，如碳酸钙；
或补入酸性或碱性物质，调节ph。
青霉素发酵过程补充葡萄糖，补充了碳源和调节了ph酸性。
⏹D、温度的控制
⏹生长和产物合成所需酶不同，最适温度也不同。
抗生素生产采用变温发酵，生长最适温度高于合成温度。
发酵产热，通过水循环系统降温。
⏹E、前体的调控作用
⏹前体：
直接参与抗生素分子的组成而自身结构无显著变化的物质。
控制发酵合成的方向。
⏹青霉素G发酵以苯乙酰作为前体，红霉素发酵以丙醇为前体。
⏹F、通气、搅拌及消沫
⏹空气通过过滤系统输入无菌空气。
搅拌和挡板增加通气效果。
⏹由于发酵液中蛋白质易发泡，搅拌和通气加剧发泡，易导致染菌，添加消泡剂等。
⏹G、发酵终点的判断
⏹抗生素产量增加不显著，菌体出现自溶；
氨基氮含量上升；
发酵黏度升高，ph不正常
（二）发酵液预处理及提取阶段
⏹1、发酵液预处理
⏹除去重金属离子、蛋白质、菌体，便于提取。
⏹方法：
加热使蛋白质变性，加草酸、磷酸等使钙、镁、铁沉淀，过滤离心除去。
⏹2、提取
⏹
（1）溶媒萃取法：
抗生素不同ph条件下状态不同，溶解度不同，分子态易溶于有机溶媒，离子态易溶于水。
⏹调节ph将抗生素转至有机溶媒相，或相反方向，浓缩和纯化。
⏹
（2）离子交换法：
离子交换树脂分离提取，抗生素解离为阳离子或阴离子与交换树脂交换，抗生素吸附，再洗脱，达到分离、浓缩、纯化。
⏹成本低、设备简单、操作方便
⏹（3）沉淀法
⏹利用等点电时与酸、碱、金属盐形成难溶盐，沉淀析出。
⏹（4）吸附法
⏹一定ph，抗生素吸附于吸附剂，再以洗脱剂洗脱。
活性炭、氧化铝、硅胶、大网格聚合物
四、抗生素的生物合成
⏹
（一）次级代谢产物的特点
⏹初级代谢产物：
微生物生产繁殖所必需小分子有机物，通过代谢合成多种组分。
维生素，氨基酸，嘌呤，嘧啶等。
⏹次级代谢产物：
微生物合成，对自身生长、繁殖无显著功能的代谢产物，抗生素，色素等。
⏹1、对微生物自身的生长、繁殖无显著功能
⏹2、与初级代谢紧密相连
⏹环境营养充足时，初级代谢，生长，繁殖。
⏹营养受限制，次级代谢，抑制某些初级代谢产物合成，避免某些合成受限。
⏹3、一定条件下大量合成
⏹初级代谢产物受反馈调节，次级代谢产物不受反馈调节，能大量合成。
（二）抗生素生物合成的代谢途径
⏹1、抗生素合成的基本过程
⏹营养物摄入——形成初级代谢物——合成抗生素前体——修饰、重排——各抗生素合成——聚合或装配合成抗生素
⏹2、生物合成的调节
⏹
（1）受产生菌生长速率调节
⏹加糖、补料，延长菌体生长的稳定期，提高发酵产量。
⏹
（2）受分解代谢物调节
⏹培养基中能够被产生菌迅速利用的营养物质及分解代谢产物，对其他代谢酶的调节作用。
⏹青霉素“葡萄糖效应”，产生菌迅速利用葡萄糖，分解代谢物抑制青霉素的合成。
⏹（3）合适的初级代谢基础
⏹初级代谢使产生菌迅速生长繁殖，提供菌体量，代谢能量和有机碳骨架。
作业
⏹1、抗生素发酵的特点、过程及影响因素。
⏹2、发酵液的处理方法有哪些？
⏹3、抗生素的分类和主要作用。
第二节氨基酸
⏹一、氨基酸的应用
⏹1、食品工业：
补充植物缺少的赖氨酸、苏氨酸和色氨酸；
调味，鲜味的谷氨酸-钠和天冬氨酸钠，甜味的甘氨酸、丙氨酸、L-天冬氨酸、苯丙氨酸甲酯
⏹2、饲料工业：
提高营养价值，添加赖氨酸、蛋氨酸，促进产蛋和生长。
⏹3、医药工业：
氨基酸输液，补充蛋白质营养，术后或烧伤病人；
复合氨基酸注射液，浓度高、体积小、无热源质与过敏物质，比水解蛋白好。
⏹4、化学工业：
谷氨酸制备洗涤剂（十二烷酰基谷氨酸钠肥皂），润肤剂（焦谷氨酸钠）、聚谷氨酸人造革，人造纤维和涂料。
⏹5、农业：
制造特殊农药，N-月桂酰-L-异戊氨酸防止稻瘟病，提高稻米蛋白质含量；
提高农作物抵抗力，可被分解，无公害。
⏹二、生产方法
⏹1、抽提法：
酸水解蛋白质原料，提取氨基酸。
半胱氨酸、胱氨酸、酪氨酸
⏹2、直接发酵法：
糖和铵盐发酵生产。
大多数氨基酸
⏹3、添加中间产物的发酵法：
发酵中添加氨基酸前体，防止合成途径中反馈调节；
丝氨酸、色氨酸、蛋氨酸等
⏹4、酶法：
完整菌体或酶制造。
天冬氨酸、丙氨酸、赖氨酸、色氨酸等
⏹5、合成法：
化学合成生产蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸等。
化学合成中间体——酶法制造时发展方向。
第三节维生素
⏹一、维生素C
⏹抗坏血酸，参与人体多种代谢过程，使组织产生胶原质，影响毛细血管的渗透性及血浆凝固，刺激造血机能，是必需的营养成分。
较强还原性，做为抗氧化剂。
⏹化学合成法、半合成法、发酵法、重组菌一步发酵法等
⏹二、维生素B2
⏹核黄素，与蛋白质结合，称核黄素蛋白。
是动物发育和许多微生物生长的必需营养因子，治疗眼角膜炎、白内障、结膜炎等炎症的重要药物。
⏹合成：
细菌、酵母和霉菌。
⏹主要方法是发酵法，主要存在菌丝里。
⏹三、维生素B12
⏹钴维素，参与机体许多代谢反应，维持机体生长的重要因子，治疗儿童恶性贫血。
⏹生产：
从动物肝脏提取、化学合成。
工业主要用微生物生产，细菌和放线菌。
方法：
从链霉素、庆大霉素发酵废菌体中提取，用丙酸杆菌直接发酵生产。
第四节甾体化合物
⏹多种激素的成分：
胆甾醇、胆酸、肾上腺皮质激素、孕激素、性激素等。
⏹作用：
调节作用。
肾上腺皮质激素抗炎症、抗超敏反应、抗休克等，用于治疗或缓解类风湿关节炎、支气管哮喘、过敏性皮炎、胶原性疾病、过敏性休克、阿迪森病等。
性激素治疗性病、口服避孕药等。
蛋白质同化激素用于改善蛋白代谢、恢复和增强体力，利尿降压等。
⏹工业生产以天然甾体化合物为原料，化学合成为主。
第五节酶与酶抑制剂
⏹一、医药领域常用酶制剂
⏹1、链激酶和链道酶，乙型溶血性链球菌产生，治疗脑血栓，溶解血凝块；
链道酶降低脓液黏度，治疗脓胸。
⏹2、透明质酸酶，存在动物毒液中，化脓性链球菌、产气荚膜梭菌等。
与注射剂同时用，加速药物扩散，有利吸收，使肿胀与血肿消退，减轻痛苦。
⏹3、天冬酰胺酶，许多细菌可产生，目前用大肠杆菌生产。
水解天冬酰胺，抑制肿瘤细胞生长，治疗白血病和某些肿瘤。
⏹4、消化酶，微生物产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，治疗消化不良。
⏹5、青霉素酰化酶，半合成青霉素的生产中有重要作用。
⏹二、酶抑制剂
⏹微生物产生的一类小分子生理活性物质，特异性抑制某些酶的活性。
来源于微生物的酶抑制剂，低毒性、分子量小、结构新而多样，是研究生物功能和疾病过程的工具，用于增强免疫、生理功能调节、疾病治疗、治疗抗药菌感染等。
⏹采用与抗生素筛选类似的方法。
酶抑制剂
⏹1、蛋白酶抑制剂
⏹与炎症、受精、癌症、免疫及肌肉萎缩等有关，用于治疗急性胰腺炎、烧伤、胃溃疡、肌肉萎缩等，还能提高免疫力，抑制肿瘤。
⏹2、细胞膜表面酶抑制剂
⏹与免疫功能、炎症反应、肿瘤发生、病毒感染等有密切关系。
⏹3、糖苷酶及淀粉酶抑制剂
⏹炎症、癌症、免疫现象、病毒感染等于糖质有密切关系。
淀粉酶抑制剂通过妨碍食物中消化作用，治疗和防止肥胖症、动脉硬化症、高血压、糖尿病等。
⏹4、肾上腺素合成酶抑制剂降血压药物
⏹5、β-内酰胺酶抑制剂治疗产生β-内酰胺酶的抗药菌感染。
第六节菌体制剂
⏹一、药用酵母
⏹高温干燥灭活酵母菌，含丰富营养物质，蛋白质、氨基酸、维生素，辅酶A、细胞色素C等，促进身体机体代谢、增进食欲，治疗消化不良和B族维生素缺乏症。
⏹酒精或啤酒发酵后的废酵母加碳酸钠去苦味制得，也可直接发酵。
⏹二、活菌制剂
⏹防治某些疾病和提高人体健康水平。
⏹乳酸菌制剂，在肠道生长繁殖，分解糖类产生乳酸使肠道环境变酸，防止有害细菌繁殖，防止产生毒素和致病；
发酵产生二氧化碳促进蠕动，调节肠功能防止便秘，治疗消化不良、胀气、小儿腹泻等；
合成B族维生素，治疗菌群失调引起的维生素B缺乏症；
防止菌群失调，维持微生态平衡。
⏹乳酸菌和双歧杆菌具抗癌和延缓衰老的作用，厌氧棒杆菌能激发机体细胞免疫。
⏹蜡样芽孢杆菌，消耗氧气，促进厌氧菌生长，抑制需氧菌生长，预防和治疗幼儿腹泻、肠炎、痢疾等。
第七节其他微生物制剂
⏹一、核酸类物质
⏹嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸及衍生物在治疗心血管疾病、肿瘤方面有特殊疗效。
肌苷或辅酶A治疗心脏病、白血病和血小板下降及肝病；
ATP治疗代谢紊乱、辅助心脏病、肝病治疗。
⏹农业方面，提高产量；
食品工业方面，作为特鲜味精、酱油原料。
⏹生产方法：
酶解法、半合成法和直接发酵法
⏹二、生物碱
⏹主要由植物产生，某些微生物。
⏹紫麦角菌生产麦角碱，主要用作子宫收缩剂；
诺卡菌产生安沙美登素治疗白血病
⏹三、微生物多糖
⏹食品、医药、石油、化学工业有巨大应用潜力。
⏹医药领域：
右旋糖苷，代血浆主要成分，维持血液渗透压和增加血液容量作用，用于抗休克、消毒和解毒等，治疗动脉硬化。
⏹环状糊精，药物稳定剂，提高药效、减缓药物毒性和副作用。
⏹真菌多糖，灵芝、茯苓、猴头、银耳、香菇和冬虫夏草等，增强机体免疫、抗肿瘤作用。
⏹四、螺旋藻
⏹蛋白质含量达干重60-80%，含八种人体必需氨基酸，补充蛋白质营养；
含多糖、不饱和脂肪酸、多种维生素、酶类、矿物质等。
⏹海藻多糖能激活免疫受体，提高免疫功能，在癌症的辅助治疗中，具有安全性高、毒副作用小、抑瘤效果好等优点。
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