优选第七章发酵工程制药生物技术制药
生物技术制药习题答案
第一章绪论选择题1.生物技术的核心和关键是（A ）A 细胞工程B 蛋白质工程C 酶工程D 基因工程2. 第三代生物技术（ A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围A 基因工程技术B 蛋白质工程技术C 海洋生物技术D细胞工程技术3.下列哪个产品不是用生物技术生产的（D ）A 青霉素B 淀粉酶C 乙醇D 氯化钠4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制药的特征A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期B高技术、高投入、低风险、高收益、长周期C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作A10% B5% C 1% D 7%名词解释1.生物技术制药采用现代生物技术可以人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医学药品，称为生物技术制药。
2.生物技术药物一般说来，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸来药物称为生物技术药物。
3.生物药物生物技术药物是重组产品概念在医药领域的扩大应用，并与天然药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为生物生物药物。
简答题1.生物技术药物的特性是什么？生物技术药物的特征是：（1）分子结构复杂（2）具有种属差异特异性（3）治疗针对性强、疗效高（4）稳定性差（5）免疫原性（6）基因稳定性（7）体内半衰期短（8）受体效应（9）多效应和网络效应（10）检验特殊性2.简述生物技术发展的不同阶段的技术特征和代表产品？（1）传统生物技术的技术特征是酿造技术，所得产品的结构较为简单，属于微生物的初级代谢产物。
代表产品如酒、醋、乙醇，乳酸，柠檬酸等。
（2）近代生物技术阶段的技术特征是微生物发酵技术，所得产品的类型多，不但有菌体的初级代谢产物、次级代谢产物，还有生物转化和酶反应等的产品，生产技术要求高、规模巨大，技术发展速度快。
代表产品有青霉素，链霉素，红霉素等抗生素，氨基酸，工业酶制剂等。
生物技术制药课后习题答案
第一章绪论1生物技术是以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建有预期性状的新物种或新品系，并与工程相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性的技术体系。
2生物技术的主要内容：P1基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。
染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。
生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。
3生物技术制药采用现代生物技术人为创造条件，借助微生物、植物或动物来生产所需的医药品过程被称为4生物技术药物采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物才能被称为5生物药物生物技术药物与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为PPT复习题第二章基因工程制药1、简述基因工程制药的基本程序。
P162、说明基因工程技术用于制药的三个重要意义。
P15第一段第一行3、采用哪两种方法来确定目的cDNA克隆？P18（7目的基因cDNA的分离和鉴定）①核酸探针杂交法用层析法或高分辨率电泳技术(蛋白质双向电泳技术或质谱技术)分离出确定为药物的蛋白质，氨基酸测序，按照密码子对应原则合成出单链寡聚核苷酸，用做探针，与cDNA文库中的每一个克隆杂交。
这个方法的关键是分离目的蛋白，②免疫反应鉴定法（酶联免疫吸附检测）4、说明用大肠杆菌做宿主生产基因工程药物必须克服的6个困难。
①原核基因表达产物多为胞内产物，必须破胞分离，受胞内其它蛋白的干扰，纯化困难；②原核基因表达产物在细胞内多为不溶性(包含体, inclusion body)，必须经过变性、复性处理以恢复药物蛋白的生物学活性，工艺复杂；③没有翻译后的加工机制，如糖基化，应用上受到限制；④产物的第一个氨基酸必然是甲酰甲硫氨酸，因无加工机制，常造成N-Met冗余，做为药物，容易引起免疫反应；⑤细菌的内毒素不容易清除；⑥细菌的蛋白酶常常把外源基因的表达产物消化；5、用蓝藻做宿主生产基因工程药物有什么优越性？蓝藻：很有前途的药物基因的宿主细胞①有内源质粒，美国Wolk实验室已构建1200种人工质粒，可用做基因载体。
生物技术制药第七 发酵工程技术 PPT课件
二、种子的制备
种子制备在在摇瓶或小罐内进行，种子要经过两次扩大培养才能进入 发酵罐
三、发酵
注意：通气（一般0.3-1m3/m3）、搅拌（一般搅拌消耗功率1-
2KW/m3）、温度（26-37℃）、罐压（一般0.3-0.5kg/cm3）；发酵
时间因不同品种而异，大多数微生物的发酵周期为2-8d
四、产物提取
提取过程：发酵液预处理 提取 精制
第四节 发酵方式
第六节 发酵产物的提取
吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法
2.诱变育种
即用人工方法诱发突变；突变发生部位一般是在遗传物质DNA上，并可 稳定遗传
（1）诱变机制
①微小损伤突变 包括点突变（转换和颠换）和密码组移位 ②染色体畸变 包括移位（非同源连接）、倒位（同一染色体某一部位染色体以 颠倒的顺序出现在原来的位置）、缺失和重复（增加了原本存在的基 因（如控制目的物产量的基因）出现的频率） ③染色体组突变
第七章 发酵工程技术
第一节
概 述
一、发酵工程 的概念
发酵工程又成为微生物工程，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 微生物发酵工程是一个十分复杂的自催化工程，是生物技术的基础工程， 用于:如基因工程、细胞工程、酶工程都与发酵工程相关
二、发酵工程的发展历程
第一阶段 20C以前时期，利用传统的微生物发酵技术（酿造技术）生产酒、 醋、酱、奶酪等食品 1675年，荷兰人列文虎克发明了显微镜，并首次观察到了微生物体， 为人类对微生物的深入研究提供了可能 19C中叶，法国葡萄酒的酿造工艺出现问题，巴斯德经研究发现时由 于传统“酿造”技术环境中的杂菌（乳酸杆菌）干扰了酿酒的正常生化反 应过程；指出对酿造原料进行灭菌，可解决问题
生物制药 发酵工程制药
20世纪60年代，微生物技术产业又增加了酶制剂 工业这一成员。
20世纪70年代，为了解决由于人迅速增长而带来 的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水 化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生 产，培养单细胞蛋白，进行污水处理，能源开发 等。
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。
3、微生物细胞会通过合成或分解代谢生产它必需的
一些物质，包括氨基酸、核苷酸等。
微生物的优点
• 微生物繁殖非常迅速 • 微生物培养易于控制 • 微生物本身也容易改造
微生物发酵
• 发酵：利用微生物，在适宜的条件下，将原料经 过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过 程。
• 发酵工程：采用现代化工程技术手段，利用微生 物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或 直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
要措施； • 2、能够改变菌种的某些遗传性状，使之更适合于
工业生产，例如抗噬菌体的菌株能利用廉价发酵 原料或需氧量较小的菌株等。
选育方法
• 1、自然选育：是指微生物细胞群体不经过人工 处理而利用菌种的自发突变（spontaneous mutation）进行菌种筛选的育种方法。
• 效率低、进展缓慢。
• a. 准性生殖（parasexual reproduction）：是指真 菌中不通过有性生殖的基因重组过程。
生物制药-发酵工程
采用物理或化学方法破碎细胞，释放细胞内含物。
分离纯化
利用各种分离纯化技术，如离心、过滤、萃取、层析等，将目标产物从细胞破碎 液中分离出来并进行纯化。
04
生物制药的未来发展
新药研发与临床试验
创新药物研发
利用基因组学、蛋白质组学等技术， 发现和验证新药靶点，开发出针对特 定疾病的新药物。
临床试验
生物制药-发酵工程
• 生物制药概述 • 发酵工程在生物制药中的应用 • 发酵工程的关键技术 • 生物制药的未来发展 • 案例分析
01
生物制药概述
生物制药的定义与特点
生物制药的定义
生物制药是指利用生物技术手段，通过微生物发酵、细胞培 养、酶反应等过程，从生物体中提取、分离、纯化出具有药 用价值的生物活性物质或其衍生物，用于预防、诊断和治疗 人类疾病的一类药品。
02
发酵工程在生物制药中的应用
微生物发酵
微生物发酵是生物制药中常用的技术 手段，通过微生物发酵生产各种药物， 如抗生素、疫苗、生长因子等。
微生物发酵的过程需要经过菌种筛选、 培养基配制、发酵过程控制等环节， 这些环节都对最终产品的质量和产量 有着至关重要的影响。
微生物发酵具有高效率、低成本、大 规模生产等优点，能够满足市场需求， 同时也有利于提高药品质量和安全性。
详细描述
重组蛋白药物的生产涉及基因克隆、载体构 建、转化、表达及纯化等多个环节。目前市 场上已有多种重组蛋白药物，如胰岛素、人 生长激素、干扰素等。
案例三：基因工程疫苗的研发与生产
总结词
基因工程疫苗是利用基因工程技术制备的疫苗，通过将病原体的抗原基因导入微生物或 细胞中，实现病原体的抗原表达，从而激发人体免疫反应，达到预防和治疗疾病的目的。
发酵工程制药概述-2020-05-25 -1
*（1）酵母发酵（面包业、制酒业） *（2）微生物菌体蛋白发酵（人类或动物食品） *（3）微生物杀虫剂的发酵（名贵中药、制剂）
杀虫剂
蜡样芽孢杆菌
茯苓（茯苓菌）
灵芝（担子菌）
（一）微生物菌体发酵
以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的产品的发酵。
*（1）酵母发酵（面包业、制酒业） *（2）微生物菌体蛋白发酵（人类或动物食品） *（3）微生物杀虫剂的发酵（名贵中药、制剂） *（4）具有治病能力的微生物菌体发酵（生物制品）
（五）甾体类激素
概念：是指分子结构中含有甾体结构的激素类药物,是临床上 一类重要的药物,主要包括肾上腺皮质激素和性激素两大类。
（六）糖类 单糖、双糖、多糖。
单糖
特点：不能水解，可直接被细 胞吸收。
种类：六碳糖（葡萄糖和果糖） 五碳糖（核糖和脱氧核
糖）
二糖
种类： 麦芽糖和蔗糖（存在于植物细胞
中）， 乳糖存在于动物细胞中。
主要技术：基因工 程、细胞工程。
（六）动、植物细胞培养
（六）动、植物细胞培养
（1）细胞培养技术的建立 原代、转化细胞系融合和重组，构建工程细胞系。培养获得
不同代谢产物的细胞群体。提取、纯化细胞代谢产物。 （2）干细胞株的建立
国际上研究的热点。如干细胞体外培养成胃以及肠粘膜组织 实验成功、超低温干细胞保存抗损伤技术的成熟。
具有治疗和预防疾病功效的酶，主要用于助消化、消炎、心血 管疾病、病毒感染性疾病以及抗肿瘤等方面。
应用举例：
生产淀粉酶、蛋白酶（利用枯草杆菌） 生产青霉素酰化酶（利用大肠埃希菌）
功能：
蛋白酶（消化不良和消炎作用） L-门冬酰胺酶（白血病） SOD（防辐射损伤） 组织纤溶酶原活化剂（防治血栓性疾病）
生物技术制药复习知识点
生物技术制药复习知识点第一章绪论1.生物制药的研究内容包括基因工程制药，细胞工程制药，酶工程制药和发酵工程制药。
2.生物技术制药，是采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。
3.生物技术药物，是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。
4.生物药物，指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。
5.现代生物药物四种类型：①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。
②基因药物，如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
③来自动植物和微生物的天然生物药物。
④合成与部分合成的生物药物。
6.生物药物按功能用途分为三类：治疗药物，预防药物和诊断药物。
7.生物技术药物的特性：分子结构复杂，具种属特异性，治疗针对性强、疗效高，稳定性差，基因稳定性，免疫原性、重复给药会产生抗体，体内半衰期短，受体效应，多效性和网络效应，质量控制的特殊性，生产系统的复杂性。
8.生物技术制药特征：高技术，高投入，长周期，高风险，高收益。
9.基因诊断：指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。
第二章基因工程制药1.利用基因工程技术生产药品的优点：（1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等），为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。
2.基因工程技术就是将目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。
生物技术制药课后习题答案
第一章绪论1生物技术是以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）的特性和功能，设计构建有预期性状的新物种或新品系，并与工程相结合，进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性的技术体系。
2生物技术的主要内容：P1基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。
染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。
生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。
3生物技术制药采用现代生物技术人为创造条件，借助微生物、植物或动物来生产所需的医药品过程被称为4生物技术药物采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物才能被称为5生物药物生物技术药物与天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为PPT复习题第二章基因工程制药1、简述基因工程制药的基本程序。
P162、说明基因工程技术用于制药的三个重要意义。
P15第一段第一行3、采用哪两种方法来确定目的cDNA克隆？P18（7目的基因c DN A的分离和鉴定）①核酸探针杂交法用层析法或高分辨率电泳技术(蛋白质双向电泳技术或质谱技术)分离出确定为药物的蛋白质，氨基酸测序，按照密码子对应原则合成出单链寡聚核苷酸，用做探针，与cDNA文库中的每一个克隆杂交。
这个方法的关键是分离目的蛋白，②免疫反应鉴定法（酶联免疫吸附检测）4、说明用大肠杆菌做宿主生产基因工程药物必须克服的6个困难。
①原核基因表达产物多为胞内产物，必须破胞分离，受胞内其它蛋白的干扰，纯化困难；②原核基因表达产物在细胞内多为不溶性(包含体, inclusi on body)，必须经过变性、复性处理以恢复药物蛋白的生物学活性，工艺复杂；③没有翻译后的加工机制，如糖基化，应用上受到限制；④产物的第一个氨基酸必然是甲酰甲硫氨酸，因无加工机制，常造成N-Met冗余，做为药物，容易引起免疫反应；⑤细菌的内毒素不容易清除；⑥细菌的蛋白酶常常把外源基因的表达产物消化；5、用蓝藻做宿主生产基因工程药物有什么优越性？蓝藻：很有前途的药物基因的宿主细胞①有内源质粒，美国Wolk实验室已构建1200种人工质粒，可用做基因载体。
生物技术制药第七讲 发酵工程技术
原生质体融合的一半程序
溶壁
促融
培养
ห้องสมุดไป่ตู้
挑选融合重组子
溶壁：细菌用溶菌酶；酵母用蜗牛酶；霉菌用纤维素酶和蜗牛酶
第三节
发酵的基本过程
发酵的基本过程
菌种
种子制备
发酵
发酵液预处理
提取精制
一、菌种
1.要求 产量高、生长快、性能稳定、容易培养 2.储存 为防止菌种衰退，菌种必须以休眠状态保存于砂土管或 冷冻干燥管中， 并置于0-4℃冰箱（库）中
第七章 发酵工程技术
第一节
概 述
一、发酵工程 的概念
发酵工程又成为微生物工程，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 微生物发酵工程是一个十分复杂的自催化工程，是生物技术的基础工程， 用于:如基因工程、细胞工程、酶工程都与发酵工程相关
二、发酵工程的发展历程
第一阶段 20C以前时期，利用传统的微生物发酵技术（酿造技术）生产酒、 醋、酱、奶酪等食品 1675年，荷兰人列文虎克发明了显微镜，并首次观察到了微生物体， 为人类对微生物的深入研究提供了可能 19C中叶，法国葡萄酒的酿造工艺出现问题，巴斯德经研究发现时由 于传统“酿造”技术环境中的杂菌（乳酸杆菌）干扰了酿酒的正常生化反 应过程；指出对酿造原料进行灭菌，可解决问题
三、发酵工程的研究内容
菌种的培养和选育、菌的代替与调节、培养基的灭菌、通气搅拌、
溶氧、发酵条件的优化、发酵过程各参数与动力学、发酵反应器的设计
和自动控制、产品的分离纯化与精制等 决定发酵工业生产水平的三要素：生产菌种、发酵工艺和发酵设备
第二节 优良菌种的选育
发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质的产生菌
2.诱变育种
最新生物技术制药第七讲--发酵工程技术教学讲义ppt课件
饮食劳倦伤脾
脾失 健运
湿聚 为痰
痰
内
阻伤
气咳
情志刺激
肝郁 灼津 逆 嗽 化火 为痰
（邪实）
久病 劳损
禀赋 不足
阴虚火旺灼津为痰
肺肾 两虚
阳虚水泛为痰
痰
肺不主气，肾不纳气 阻 气
内 伤 咳
肃降无权
逆嗽
（正虚）
• 病位：在肺。涉及 肝、脾、肾。
• 病理属性：外感咳嗽属于邪实，内伤咳 嗽多属邪实与正虚并见 。
• 3、与肺痨鉴别：
• 二者均有咳嗽症状，但肺痨为感染瘵 虫所致，具有传染性，以干咳、咯血、 潮热、盗汗、消瘦为特点。
• 4、与肺癌鉴别：
• 肺癌—以刺激性咳嗽，咯血，胸痛， 恶液质为特点。
【辨证论治】
• 一、辨证要点： • 1、辨外感、内伤 ：
• 外感咳嗽—为新病，起病急，病程短，以 咳嗽伴肺卫表证为证候特点，邪实 为主。 治疗以祛邪利肺为法，忌收敛。
• 有声无痰为咳，有痰无声为嗽 。
二、讨论范围：
• 重点在于以咳嗽为主要表现的病证，其它 疾病兼见咳嗽的，可与本篇联系互参。
• 外感咳嗽----上呼吸道感染，急性支气管炎
•
痰热郁肺----肺炎，支扩并感染
• 内伤咳嗽 痰湿郁肺----慢支肺气肿
•
肝火犯肺----胸膜炎，肺炎
•
肺阴亏耗----支气管扩张
【病因病机】
• 病因：有外感、内伤两大类。
• 外感咳嗽为六淫外邪，侵袭肺系； • 内伤咳嗽为脏腑功能失调，内邪干肺。
• 病机：无论外感或内伤咳嗽，均属肺
系受病，宣肃失常，肺气上逆所致， 发为咳嗽 。
• 外感六淫
口皮 鼻毛
生物技术制药复习知识点
生物技术制药复习知识点第一章绪论1.生物制药的研究内容包括基因工程制药，细胞工程制药，酶工程制药和发酵工程制药。
2.生物技术制药，是采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。
3.生物技术药物，是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。
4.生物药物，指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。
5.现代生物药物四种类型：①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。
②基因药物，如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
③来自动植物和微生物的天然生物药物。
④合成与部分合成的生物药物。
6.生物药物按功能用途分为三类：治疗药物，预防药物和诊断药物。
7.生物技术药物的特性：分子结构复杂，具种属特异性，治疗针对性强、疗效高，稳定性差，基因稳定性，免疫原性、重复给药会产生抗体，体内半衰期短，受体效应，多效性和网络效应，质量控制的特殊性，生产系统的复杂性。
8.生物技术制药特征：高技术，高投入，长周期，高风险，高收益。
9.基因诊断：指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。
第二章基因工程制药1.利用基因工程技术生产药品的优点：（1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等），为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理、生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。
2.基因工程技术就是将目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。
（完整版）生物技术制药复习资料
（完整版）生物技术制药复习资料《生物技术制药》复习资料（Biotechnological Pharmaceutics）第一章绪论一、概述1.概念：生物药物（生物制药）是泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗疾病的医药品。
|采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品，叫做生物技术制药。
2.技术范畴：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程以及后来衍生出来的第二代、第三代的蛋白质工程、抗体工程、糖链工程和海洋生物技术等。
3.相关学科：有生物学（含微生物学、分子生物学、遗传学等）、化学、工程学（化学工程、电子工程等）、医学、药学、农学等。
但从基础学科来讲，生物学、化学和工程学是其主要的学科。
4.应用范围：（1）医药；（2）农业；（3）食品；（4）工业；（5）环境净化；（6）能源。
二、生物技术的发展简史1.传统生物技术阶段主要产品：乳酸、酒精、丙酮、丁酸、柠檬酸、淀粉酶。
生产的特点：过程简单，大多属兼气发酵或表面培养，生产设备要求不高，产品化学结构简单，属初级代谢产物。
2.近代生物技术阶段主要产品：抗生素、维生素、甾体、氨基酸；食品工业的工业酶制剂、食用氨基酸、酵母、啤酒；化工业的酒精、丙酮、丁醇、沼气；农林业的农药；环境保护业的生物治理污染。
生物技术的特点：（1）产品类型多，初级（氨基酸、酶、有机酸）、次级（抗生素）、生物转化（甾体）；（2）生物技术要求高，纯种、无菌、通气，产品质量要求也高；（3）生产设备规模大；（4）技术发展速度快。
3.现代生物技术主要产品：胰岛素、干扰素、生长激素等。
生物技术的内容包括：（1）重组DNA技术及其它转基因技术（基因工程）；（2）细胞和原生质体融合技术（细胞工程）；（3）酶或细胞的固定化技术（酶工程）；（4）植物脱毒和快速繁殖技术；（5）动物细胞大量培养技术；（6）动物胚胎工程技术；（7）现代发酵技术；（8）现代生物反应工程和分离工程技术；（9）蛋白质工程技术；（10）海洋生物技术。
7发酵工程制药
上游工程
UPSTREAM PROCESSES - genetics, cell … - inoculum development - media formulation - sterilization - inoculation
FERMENTATION Process Control
Fermentation engineering
发酵菌种的选育要求
➢ 生产力：能在廉价的培养基上迅速生长，所需的 代谢产物的产量高，其它类似代谢产物少。
➢ 操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分 离。
➢ 稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，遗传性状 稳定、不易变异退化。
➢ 安全性：非病源菌，不产有害生物活性物质或毒 素。
菌种选育
诱变育种的理论依据是DNA分子结构的改变。 分为：
技术等高新技术应用阶段。
Fermentation engineering
上游工程
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
UPSTREAM PROCESSES
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES
Fermentation engineering
培养中的细胞经过4个生长阶段：
（1）延迟期 （2）指数生长期 （3）静止期 （4）衰亡期
产链霉素
金霉素链霉菌(Streptomyces aureofaciens) 产金霉素
红霉素链霉菌(Streptomyces erythreus) 产红霉素
龟裂链霉菌 (Streptomyces rimosus)
产土霉素
放线菌之诺卡氏菌属 (Norcadia)
第七章发酵工程制药_生物技术制药
（三）真菌
➢ 抗生素 ➢ 维生素 ➢ 酶制剂 ➢ 有机酸等 ➢ 药用真菌（大型真菌）
第28页，共128页。
➢ 1.藻状菌纲：根霉；犁头霉
➢ 2.子囊菌纲：酵母 ➢ 3.担子菌纲：牛肝菌，灵芝 ➢ 4.半知菌纲：曲霉；青霉；头孢酶
第29页，共128页。
二、生产菌种的选育
工业化菌种的要求
✓ 锯齿式、梳状式及孔板式 ✓ 装于搅拌轴上，齿面略高于液面
✓ 直径罐径的0.8~0.9
第57页，共128页。
第58页，共128页。
罐体表面各种装置：
1.遗传性能要相对稳定
2.生长速度快，不易感染它种微生物或噬菌体 3.目标产物产量接近理论转化值 4.目标产物分泌到胞外
5.尽可能减少类似物产量
6.能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地选育 自然状态下，碱基对发生自然突变的机率为10-8～10-9
第55页，共128页。
罐体：
➢ 培养微生物的巨大容器，密闭式的，在发酵过 程中要保持一定的罐压，通常灭菌的压力约为 2.5×105 Pa
➢ 形状，圆柱形，两端椭圆形, 受力均匀，减少 死角，物料容易排除，
➢ 高度与直径比1.7-4：1，有力空气利用率
第56页，共128页。
➢ 搅拌器
➢ 档板
克服搅拌器运转时液体产生的涡流，将径向流动改变 为轴向流动，促使液体激烈翻动，增加溶氧速率 ➢ 消泡器
➢ 通过有性生殖进行
第40页，共128页。
(5)原生质体融合
两个细胞融合
1.原生质体融合的一般程序
去细胞壁
融合
筛选
2.酶
溶菌酶，纤维素酶，蜗牛酶
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发酵的基本过程: 菌种
预处理
提取精制
种子制备
发酵
典型发酵过程
第二节、发酵工程中的微生物
一、常见的药用微生物 ➢ 发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，
酵母菌和霉菌
细菌
放线菌
（一）细菌
➢ 主要生产氨基酸，核苷酸，维生素等
（二）放线菌
➢ 产抗生素最多的一类微生物 ➢ 另外生产B12,酶，甾体转化
二、发酵类型
1、微生物菌体发酵
➢ 的酵母和藻类、 担子菌，生物防治的苏云金杆菌以及人、畜防治疾 病用的疫苗等。药用微生物制剂等。
➢ 特点：细胞的生长与产物积累成平行关系， 生长速率最大时期也是产物合成速率最高阶 段，生长稳定期产量最高。
二、生产菌种的选育
工业化菌种的要求 ➢ 1.遗传性能要相对稳定 ➢ 2.生长速度快，不易感染它种微生物或噬菌体 ➢ 3.目标产物产量接近理论转化值 ➢ 4.目标产物分泌到胞外 ➢ 5.尽可能减少类似物产量 ➢ 6.能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高
效地合成产物
（1）自然选育
自然状态下，碱基对发生自然突变的机率为10-8～10-9
(1)传统生物技术
➢ 发酵食品 ➢ 有机酸 ➢ 氨基酸 ➢ 核酸类物质 ➢ 酶制剂 ➢ 医药工业（抗生素…） ➢ 饲料工业（单细胞蛋白 ➢ 环境工程（废物处理） ➢ 其它 （冶金工业…）
抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、 有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、 生物农药、生物肥料等
(2)现代生物技术 基因工程菌发酵
➢ 最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某 一特定部位进行化学反应而形成的。
三、微生物发酵生产药物的分类
（一）抗生素类 ➢ 9000种 ➢ 微生物发酵占70％。有价值的抗生素，几乎全部
由微生物生产 ➢ 抗细菌，病毒，真菌，肿瘤，原虫，寄生虫等
（二）氨基酸类
➢ 单个氨基酸制剂： ➢ 复方氨基酸制剂： ➢ 微生物发酵法： ➢ 酶转化法
菌种选育
自然界选种、诱变育种、 基因工程、细胞工程
分离纯化
菌体：过滤、沉淀；代谢产物： 蒸馏、萃取、离子交换
培养基配制
根据培养基的配制原则制备， 实践中需多次试验配方
灭菌
杀灭杂菌（胞体、孢子 及芽孢）
发酵过程（中心阶段）
检测进程，满足营养需要； 严格控制温度、pH、溶氧、 转速等
扩大培养和接种
发酵的基本过程
2、微生物的酶
➢ 目前的酶多数来源于微生物发酵 ➢ 医用酶制剂的生产 ➢ 医药工业用酶 ➢ 酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高
产量。 ➢ 生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑
制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制 以及发酵条件等方面需给予注意。
3、微生物代谢产物发酵
➢ 包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代 谢产物。
平板分离 挑选单菌落 (注意形态的观察) 发酵试验
（2)自发突变与定向育种
➢ 一定情况下，长期处理微生物并移种，累积自发 突变体
➢ 结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间 物（终产物）相似，因而在代谢调节方面可以代 替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以 其作为自身的营养物质。
优选第七章发酵工程制 药生物技术制药
(一)发酵的定义
1、传统发酵
➢ 最初发酵是用来描述酵母菌 作用于果汁或麦芽汁产生气 泡的现象，或者是指酒的生 产过程。
2、生化和生理学意义的发酵
➢ 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质 产生能量的一种方式，或者更严格地说，发 酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能 反应。
一种是我们生产上所不希望看到的，表现为菌 株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负 突变。 另一种是我们生产上希望看到的，对生产有利， 这种突变成为正突变。
1采样
2.分离菌株
自然选育操作步骤： 一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。 单细胞(孢子)悬液的制备
礼来公司花了 10年的时间从 40万株微生物 中，发现了三 种有潜力的新 抗生素。
黄色短杆菌合成赖氨酸的途径
（三）核苷酸类
➢ 肌苷酸，肌苷，AMP，ATP，辅酶等
（四）维生素类
➢ 维生素C的原料药2-酮基-古龙酸，维生素A的前 体B-类胡萝卜素，维生素D2的前体麦角甾醇，维 生素B2，B12等
（四）甾体类激素
➢ 甾体类激素的生产过程中，一些特异反应需借助 微生物的反应。
（五）治疗酶及酶抑制剂
➢ 抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的 代谢，目前发现的生物来源如下：
放线菌（链霉素；四 环素；红霉素等）
真菌（青霉素、头孢等）
一些产芽孢的细菌
链霉菌
植物或动物来源
（三）真菌
➢ 抗生素 ➢ 维生素 ➢ 酶制剂 ➢ 有机酸等 ➢ 药用真菌（大型真菌）
➢ 1.藻状菌纲：根霉；犁头霉 ➢ 2.子囊菌纲：酵母 ➢ 3.担子菌纲：牛肝菌，灵芝 ➢ 4.半知菌纲：曲霉；青霉；头孢酶
➢ 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒 精并放出CO2。
3、工业上的发酵
泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程, 包括：
1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、
氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
(二)发酵工业
定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机 或有机原料进行酶加工，获得产品的工业。
➢ 对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必 需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物。
➢ 各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或 停止生长时期即稳定期所 产生的，来自于中间代谢 产物和初级代谢产物。
1, 3-丙二醇两步发酵法
糖
酵母
甘油
伯氏肺炎杆菌、丁酸梭菌等
1,3-丙二醇
4、微生物的生物转化
➢ 定义：是利用生物细胞对一些化合物某一特定 部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似 但具有更多经济价值的化合物。
➢ 药用酶 ➢ 酶抑制剂
四、发酵工程制药特点及发展趋势
➢ （1）菌种是根本 ➢ （2）理论产量存在“生物学变量” ➢ （3）常温常压下反应，安全，条件简单 ➢ （4）纯种培养，防污染 ➢ （5）可制备复杂高分子化合物 ➢ （6）分子水平，定向发酵，组合生物合成等 ➢ （7）发酵工业成本低
发酵工程基本流程