头孢菌素

3.发酵调控
• （1）培养基 • 氮源：玉米浆、花生粉饼、硫酸铵、 尿素 • 碳源：葡萄糖、糊精、淀粉、植物 油 • 无机盐：Mg2+、PO43-等 • 【注意事项】对于某些不能利用硫 酸根的菌株来说，必须加入蛋氨酸
• （2）通气和搅拌 • 在发酵过程中保证足够的 供氧，给以良好的通气搅 拌，以维持头C合成的关 键——扩环和羟化的需要。 • 为了维持所需的溶氧浓度， 一般要求搅拌输入功率为 4kW/m3（发酵液）以上
2.生物合成
• 已通过放射性标记化合物证实，头孢菌素C和青 霉素相似；也是以L-α -氨基己二酸、L-半胱氨 酸和L-颉氨酸三种氨基酸作为前体经三肽中间 体（LLD-ACV），生物合成得到. • 首先由三肽中间体（LLD-ACV）生成异青霉素N， 然后经差向异构酶转化成青霉素N,并通过阔环 酶系生成脱乙酰氧头孢菌素C(DOCPC)，再羟化 为脱乙酰头孢菌素C（DCPC）,最后在乙酰辅酶A 的存在下，有乙酰基转移酶催化生成头孢菌素C （头C）
（二）头孢菌素C
头孢菌素类和青霉素 类同属β -内酰胺抗 生素，不同的是头孢 菌素类的母核是7-氨 基头孢烷酸(7-ACA), 而青霉素的母核则是 6-氨基青霉烷酸，这 一结构上的差异使头 孢菌素能耐受青霉素 酶
头孢菌素C的化学结构
1.菌种的选育与保存
• 发酵实现高产的首要条件之一是有一株优良菌株。 顶头孢霉M8650是用于工业生产的原始亲株，全世 界所有的高产菌株差不多都是由他反复诱变、筛选 得到的。为了调高产生突变株的概率，可以定向筛 选耐受毒性前体或产物的菌株、耐受前体类似物从 而能过量合成生物合成中间体的菌株、耐受金属离 子的菌株、营养缺陷回复突变菌株、对分解代谢阻 遏脱敏的菌株等。例如，蛋氨酸的有毒类似物硒蛋 氨酸，能与生物合成中间体或β -内酰胺环本身翻 译的金属离子，Hg2+、Cu2+等，都可以作为这种诱 变筛选的效应剂
头孢菌素
主讲人：赵静
目录
1 2 概述
头孢菌素C
菌种的选育与保存 生物合成 发酵调控
（一）概述
头孢菌素化合物最初是于1945年，由意大利科学家 Giuseppe Brotzu从萨丁岛排水沟中的顶头孢提炼出 来。他发现这些顶头孢分泌出一些物质，可以有效 抵抗引致伤寒坏细菌的 细胞壁，并在繁殖期杀菌。对细菌的选择作用强， 而对人几乎没有毒性，具有抗菌谱广、抗菌作用强、 耐青霉素酶、过敏反应较青霉素类少见等优点。所 以是一类高效、低毒、临床广泛应用的重要抗生素。
• （4）发酵终点
• 发酵重点由产率、产物组成、成本、效益、过滤速度等综合因 素来决定 • 头孢菌素C是不稳定的化合物，在发酵过程能够中，分子内的 β -内酰胺环以5×10-3/m3的一级反应速率非酶降解，故随着发 酵液中头孢菌素C浓度的提高，绝对降解量逐渐增加。同时， 由于乙酰酯酶的存在，部分头孢菌素C被转化为脱乙酰头孢菌 素C，而且后者比前者稳定，因而后者占发酵总产物的比例越 来越高。β -内酰胺环降解后的产物及脱乙酰头孢菌素C含量的 增加，将对头孢菌素C的回收造成不利的影响。另外，随着发 酵时间的延长，由于菌丝的邢台变化及自溶，发酵液将变得难 于过滤。因此，应当更具以上各方面的情况，从生产的整体综 合考虑，适时地把握发酵终点，以达到最大的生产效率
• （3）菌丝形态 • 在头C发酵过程中产生菌顶头孢霉菌呈现 明显的形态分化。在发酵初期的细胞形 态，主要为细长、放射形、表面光滑的 长菌丝，随着时间的延长，一些菌丝分 化、膨胀并断裂为不规则的膨胀菌丝碎 片，再演变成球形或椭圆形的单细胞节 孢子，当这种膨胀的菌丝碎片在培养液 中占优势时则开始大量合成头孢菌素C。 研究表明，在菌株选育过程中，随着菌 株生产能力的提高，形成节孢子的能力 呈增加的趋势