发酵工程制药幻灯片
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需要诱导或遭受阻遏、抑制等调控作用，在菌种选育、培养基配制以及发酵条件等方面 需注意。
3、微生物代谢产物发酵
初级代谢产物：
Ø与菌体生长相伴随的产物、对菌体生长、分化和繁殖是必须的 Ø氨基酸、核苷酸、维生素、糖类等 Ø菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累
次级代谢产物：
Ø与菌体生长不相伴随，以初级代谢的中间产物为原料而合成 Ø抗生素、生物碱、毒素、色素、胞外多糖等 Ø结构常较复杂对环境条件敏感
第二阶段 ✓ 对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，
如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
u 第三阶段 ü 20世纪40年代初，第二次世界大战爆发，青霉素迅速工业大规摸生产。 ü 深层培养、生产大规模化、多种抗生素、氨基酸、核酸发酵成功。
第四阶段 ✓ 20世纪50年代，利用代谢调控发酵氨基酸、核酸。 ✓ 20世纪70年代，利用固定化酶或细胞连续发酵。 ✓ 20世纪80年代，基因工程、蛋白质工程、细胞融合技术等
饲料工业（单细胞蛋白） Feedstuff (eg. SCP)
环境工程（废物处理） Environmental Application
其它 （冶金工业…）
(Waste Treatment)
Others (eg. Metallurgical
industry…)
药用发酵产品分类
生物来源
作用对象
Ø单细胞蛋白SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等） Ø生物防治制剂（如苏云金杆菌） Ø活性乳制剂
细胞的生长与产物的积累成平行关系， 生长速率最大的时期也是产物合成最高阶段。
2、微生物酶发酵
各种酶制剂：
ü糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 ü天冬酰胺酶： 抗癌 ü纳豆激酶、链激酶： 治疗血栓 ü青霉素酰化酶：青霉素生产
发展趋势
✓ 利用DNA重组技术和细胞工程技术的发展、新的工程菌和 新型微生物的开发
✓ 新型的生理活性多肽和蛋白质类药物：干扰素、白介素促 红细胞生成素等；
✓ 新型菌体制剂和疫苗。
红细胞生成素 生长激素 胰岛素 干扰素
( 治疗贫血) ( 促进生长) (治疗糖尿病) (抗病毒、抗肿瘤)
第二节 发酵制药中的微生物
上游工程
UPSTREAM PROCESSES - genetics, cell … - inoculum development
- media formulation - sterilization
- inoculation
FERMENTATION Process Control
Fermentation engineering
发酵工程制药幻灯 片
优选第六章发酵工程制药
发酵工程
又称微生物工程，是利用微生物制造工业原料与工业 产品并提供服务的技术。
现代发酵工程已形成完整的工业体系，包括抗生素、 氨基酸、维生素、有机酸、有机溶剂、多糖、酶制剂、单 细胞蛋白、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物 质等的生产。
发酵工程制药的定义
作用机制
化学结构
细菌 真菌 放线菌
抗菌药 抗肿瘤药 抗病毒药 除草剂 酶抑制剂 免疫调节剂
抑制细胞壁合成药 影响细胞膜功能药 干扰蛋白质合成药 抑制核酸合成药 抑制生物能量反应药
抗生素 维生素 氨基酸 核苷酸 甾体激素 酶及酶抑制剂
发酵工程制药的特点
✓ 微生物菌种选育获得高产 ✓ 发酵的理论产量存在约10%的变量 ✓ 发酵过程常温常压，操作条件温和 ✓ 纯种培养、无菌条件 ✓ 生产过程是以生物体的自动调节方式进行的 ✓ 分子水平生产，定向发酵、突变、杂交等手段 ✓ 投资少、见效快
细菌之棒状杆菌属(Corynebacterium)
✓ 生产氨基酸、核苷酸类药物，用于甾体转化 ✓ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌， ✓ 如北京棒杆菌AS1.299钝齿棒杆菌AS1.542
发酵工业简介
Fermentation Industry
发酵食品
Fermented Foods
有机酸
Organic Acids
氨基酸
Amino Acids
核酸类物质
Nucleotides
酶制剂
Enzymes
医药工业（抗生素…） Pharmaceutical (Antibiotics…)
4、微生物转化发酵
ü利用微生物细胞的一种或几种酶，对外源化合物的特定部位进行加工，如加入羟基、还
原双键、脱氧或切断支链等。
ü反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性。
如：甾体转化
可的松（Cortisone）
发酵技术的应用
产物：微生物细胞，酶，活性物质，特殊化学品和食品添加剂。
常见的制药用微生物
✓细菌 ✓放线菌 ✓真菌
细菌之大肠杆菌属(Escherichia coli)
✓ 生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等氨基酸类药物 ✓ 基因工程的载体
细菌之短杆菌属(Brevibacterium)
✓ 维生素B12、氨基酸、核苷酸类药物生产中常用的菌种， 也是酶法合成生产辅酶A的菌种。
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES - product extraction, purification - waste treatment
-by product recovery
& assay
微生物发酵类型
1、微生物菌体的发酵
利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术， 以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应 器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯 化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。
发酵工程的4个阶段
第一阶段 ✓ 1676年制成第一台显微镜 ——微生物的存在 ✓ 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的 ✓ 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶
高新技术应用阶段。
百度文库
Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM PROCESSES
发酵工程组成
从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵工程、下游工程
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES
Fermentation engineering
3、微生物代谢产物发酵
初级代谢产物：
Ø与菌体生长相伴随的产物、对菌体生长、分化和繁殖是必须的 Ø氨基酸、核苷酸、维生素、糖类等 Ø菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累
次级代谢产物：
Ø与菌体生长不相伴随，以初级代谢的中间产物为原料而合成 Ø抗生素、生物碱、毒素、色素、胞外多糖等 Ø结构常较复杂对环境条件敏感
第二阶段 ✓ 对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，
如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
u 第三阶段 ü 20世纪40年代初，第二次世界大战爆发，青霉素迅速工业大规摸生产。 ü 深层培养、生产大规模化、多种抗生素、氨基酸、核酸发酵成功。
第四阶段 ✓ 20世纪50年代，利用代谢调控发酵氨基酸、核酸。 ✓ 20世纪70年代，利用固定化酶或细胞连续发酵。 ✓ 20世纪80年代，基因工程、蛋白质工程、细胞融合技术等
饲料工业（单细胞蛋白） Feedstuff (eg. SCP)
环境工程（废物处理） Environmental Application
其它 （冶金工业…）
(Waste Treatment)
Others (eg. Metallurgical
industry…)
药用发酵产品分类
生物来源
作用对象
Ø单细胞蛋白SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等） Ø生物防治制剂（如苏云金杆菌） Ø活性乳制剂
细胞的生长与产物的积累成平行关系， 生长速率最大的时期也是产物合成最高阶段。
2、微生物酶发酵
各种酶制剂：
ü糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 ü天冬酰胺酶： 抗癌 ü纳豆激酶、链激酶： 治疗血栓 ü青霉素酰化酶：青霉素生产
发展趋势
✓ 利用DNA重组技术和细胞工程技术的发展、新的工程菌和 新型微生物的开发
✓ 新型的生理活性多肽和蛋白质类药物：干扰素、白介素促 红细胞生成素等；
✓ 新型菌体制剂和疫苗。
红细胞生成素 生长激素 胰岛素 干扰素
( 治疗贫血) ( 促进生长) (治疗糖尿病) (抗病毒、抗肿瘤)
第二节 发酵制药中的微生物
上游工程
UPSTREAM PROCESSES - genetics, cell … - inoculum development
- media formulation - sterilization
- inoculation
FERMENTATION Process Control
Fermentation engineering
发酵工程制药幻灯 片
优选第六章发酵工程制药
发酵工程
又称微生物工程，是利用微生物制造工业原料与工业 产品并提供服务的技术。
现代发酵工程已形成完整的工业体系，包括抗生素、 氨基酸、维生素、有机酸、有机溶剂、多糖、酶制剂、单 细胞蛋白、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物 质等的生产。
发酵工程制药的定义
作用机制
化学结构
细菌 真菌 放线菌
抗菌药 抗肿瘤药 抗病毒药 除草剂 酶抑制剂 免疫调节剂
抑制细胞壁合成药 影响细胞膜功能药 干扰蛋白质合成药 抑制核酸合成药 抑制生物能量反应药
抗生素 维生素 氨基酸 核苷酸 甾体激素 酶及酶抑制剂
发酵工程制药的特点
✓ 微生物菌种选育获得高产 ✓ 发酵的理论产量存在约10%的变量 ✓ 发酵过程常温常压，操作条件温和 ✓ 纯种培养、无菌条件 ✓ 生产过程是以生物体的自动调节方式进行的 ✓ 分子水平生产，定向发酵、突变、杂交等手段 ✓ 投资少、见效快
细菌之棒状杆菌属(Corynebacterium)
✓ 生产氨基酸、核苷酸类药物，用于甾体转化 ✓ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌， ✓ 如北京棒杆菌AS1.299钝齿棒杆菌AS1.542
发酵工业简介
Fermentation Industry
发酵食品
Fermented Foods
有机酸
Organic Acids
氨基酸
Amino Acids
核酸类物质
Nucleotides
酶制剂
Enzymes
医药工业（抗生素…） Pharmaceutical (Antibiotics…)
4、微生物转化发酵
ü利用微生物细胞的一种或几种酶，对外源化合物的特定部位进行加工，如加入羟基、还
原双键、脱氧或切断支链等。
ü反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性。
如：甾体转化
可的松（Cortisone）
发酵技术的应用
产物：微生物细胞，酶，活性物质，特殊化学品和食品添加剂。
常见的制药用微生物
✓细菌 ✓放线菌 ✓真菌
细菌之大肠杆菌属(Escherichia coli)
✓ 生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等氨基酸类药物 ✓ 基因工程的载体
细菌之短杆菌属(Brevibacterium)
✓ 维生素B12、氨基酸、核苷酸类药物生产中常用的菌种， 也是酶法合成生产辅酶A的菌种。
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES - product extraction, purification - waste treatment
-by product recovery
& assay
微生物发酵类型
1、微生物菌体的发酵
利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术， 以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应 器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯 化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。
发酵工程的4个阶段
第一阶段 ✓ 1676年制成第一台显微镜 ——微生物的存在 ✓ 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的 ✓ 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶
高新技术应用阶段。
百度文库
Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM PROCESSES
发酵工程组成
从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵工程、下游工程
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES
Fermentation engineering