发酵工程制药( )ppt课件
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发酵工程技术制药课件
微生物发酵制药技术可生产抗生素、 维生素、氨基酸、酶制剂等各类药物 。
酶工程制药技术
酶工程制药技术是指利用酶的 催化作用，将原料转化为所需 的药物或中间体。
酶工程制药技术具有高效、专 一、条件温和等优点，广泛应 用于药物合成、手性药物制备 等领域。
酶工程制药技术可生产手性药 物、生物催化剂、药物中间体 等。
细胞工程制药技术是指利用细胞培养技术，生产具有生物活性的蛋白质药物或细胞 治疗剂。
细胞工程制药技术可生产细胞因子、生长因子、细胞疫苗等生物药物。
细胞工程制药技术具有生产效率高、安全性好等优点，是现代生物医药领域的重要 发展方向之一。
03
发酵工程制药工艺流程
微生物菌种的选育与培养
总结词
微生物菌种的选育与培养是发酵工程制药工艺流程的起始步骤，对后续发酵过程和产品质量具有重要影响。
在抗生素的发酵生产中，选育和改良微生物菌种 是关键，通过基因工程等手段不断优化微生物菌 种的抗生素合成能力，提高发酵产率。
目前，常见的抗生素发酵产品包括青霉素、头孢 菌素、红霉素等，这些抗生素在医疗领域广泛应 用，对于治疗各种感染性疾病具有重要作用。
维生素C的发酵生产
01
02
03
04
维生素C即抗坏血酸，是人体 必需的水溶性维生素之一， 具有抗氧化、增强免疫力等
生物信息学
利用生物信息学技术，对微生物基 因组、转录组和蛋白质组进行深入 研究，挖掘潜在的生物制药资源。
提高发酵产物的产量与质量
菌种选育
通过自然选育、诱变育种和基因工程手段，筛选出具有优良性状 的菌种，提高发酵产物的产量和质量。
优化发酵条件
通过优化培养基配方、发酵温度、pH值等发酵条件，提高发酵产 物的产量和质量。
酶工程制药技术
酶工程制药技术是指利用酶的 催化作用，将原料转化为所需 的药物或中间体。
酶工程制药技术具有高效、专 一、条件温和等优点，广泛应 用于药物合成、手性药物制备 等领域。
酶工程制药技术可生产手性药 物、生物催化剂、药物中间体 等。
细胞工程制药技术是指利用细胞培养技术，生产具有生物活性的蛋白质药物或细胞 治疗剂。
细胞工程制药技术可生产细胞因子、生长因子、细胞疫苗等生物药物。
细胞工程制药技术具有生产效率高、安全性好等优点，是现代生物医药领域的重要 发展方向之一。
03
发酵工程制药工艺流程
微生物菌种的选育与培养
总结词
微生物菌种的选育与培养是发酵工程制药工艺流程的起始步骤，对后续发酵过程和产品质量具有重要影响。
在抗生素的发酵生产中，选育和改良微生物菌种 是关键，通过基因工程等手段不断优化微生物菌 种的抗生素合成能力，提高发酵产率。
目前，常见的抗生素发酵产品包括青霉素、头孢 菌素、红霉素等，这些抗生素在医疗领域广泛应 用，对于治疗各种感染性疾病具有重要作用。
维生素C的发酵生产
01
02
03
04
维生素C即抗坏血酸，是人体 必需的水溶性维生素之一， 具有抗氧化、增强免疫力等
生物信息学
利用生物信息学技术，对微生物基 因组、转录组和蛋白质组进行深入 研究，挖掘潜在的生物制药资源。
提高发酵产物的产量与质量
菌种选育
通过自然选育、诱变育种和基因工程手段，筛选出具有优良性状 的菌种，提高发酵产物的产量和质量。
优化发酵条件
通过优化培养基配方、发酵温度、pH值等发酵条件，提高发酵产 物的产量和质量。
微生物制药(发酵工程技术概论) ppt课件
依博素对类风湿性关节炎有明显的抗炎镇痛活性。
医学资源
14
受体拮抗剂举例2
丙谷胺（蒙胃顿）
作用机理：为胃泌素受体拮抗剂，有抑制胃酸和胃蛋白 酶分泌的作用。
功 能：于十二指肠溃疡，尤适用于慢性胃酸过多所致 的溃疡、胃炎。
医学资源
15
微生物产生的免疫调节剂
免疫反应：机体防御机制，自稳机制；
作用于蛋白质生物合 链霉素、苦霉素、红霉素 成体系 作用于核酸与核酸合 放线菌素 、安莎类抗生素 、利福 成体系 霉素SV、利福平、利福定利福酰胺
作用于能量代谢体系 如癣可宁，缬霉素，短杆菌素S等
医学资源 7
抗肿瘤抗生素
500 余种。主要有蒽环类、丝裂烷类、博莱霉素类、 色霉素类，放线菌素类，烯炔类抗生素。 目前，阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素（争光霉素）、 放线菌素 D （更生霉素）、红比霉素（正定霉素）、 平阳霉素等已成为肿瘤治疗中常用的药物。
医学资源
5
二 微生物来源药物的种类与用途
微生物 产生的 活性物 质
抗感染 的抗生 素
AA， 维生素 酶 核酸
抗肿瘤 抗生素
酶抑制 剂
受体拮 抗剂
免疫调 节剂及 其他
医学资源
6
抗微生物感染的抗生素
作用机制 举例
抑制细胞壁生物合成 β－内酰胺类抗生素 ，如青霉素，头孢菌
素等
作用于细胞膜
多粘菌素，短杆菌肽S等
医学资源
10
H5N1神经氨酸酶抑制剂鉴定试剂盒是一个鉴定禽流感 病毒H5N1神经氨酸酶抑制剂的试剂盒。 禽流感病毒在其外壳上有两种糖蛋白：
H—血凝素Hemagglutinin，
医学资源
14
受体拮抗剂举例2
丙谷胺（蒙胃顿）
作用机理：为胃泌素受体拮抗剂，有抑制胃酸和胃蛋白 酶分泌的作用。
功 能：于十二指肠溃疡，尤适用于慢性胃酸过多所致 的溃疡、胃炎。
医学资源
15
微生物产生的免疫调节剂
免疫反应：机体防御机制，自稳机制；
作用于蛋白质生物合 链霉素、苦霉素、红霉素 成体系 作用于核酸与核酸合 放线菌素 、安莎类抗生素 、利福 成体系 霉素SV、利福平、利福定利福酰胺
作用于能量代谢体系 如癣可宁，缬霉素，短杆菌素S等
医学资源 7
抗肿瘤抗生素
500 余种。主要有蒽环类、丝裂烷类、博莱霉素类、 色霉素类，放线菌素类，烯炔类抗生素。 目前，阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素（争光霉素）、 放线菌素 D （更生霉素）、红比霉素（正定霉素）、 平阳霉素等已成为肿瘤治疗中常用的药物。
医学资源
5
二 微生物来源药物的种类与用途
微生物 产生的 活性物 质
抗感染 的抗生 素
AA， 维生素 酶 核酸
抗肿瘤 抗生素
酶抑制 剂
受体拮 抗剂
免疫调 节剂及 其他
医学资源
6
抗微生物感染的抗生素
作用机制 举例
抑制细胞壁生物合成 β－内酰胺类抗生素 ，如青霉素，头孢菌
素等
作用于细胞膜
多粘菌素，短杆菌肽S等
医学资源
10
H5N1神经氨酸酶抑制剂鉴定试剂盒是一个鉴定禽流感 病毒H5N1神经氨酸酶抑制剂的试剂盒。 禽流感病毒在其外壳上有两种糖蛋白：
H—血凝素Hemagglutinin，
发酵工程制药生物技术制药ppt课件
第二章 发酵工程制药
1
第一节 概述
一、发酵工程 微生物工程:自催化 过程 完整的工业体系
2
(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。
3
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。
7
(2)现代生物技术 基因工程菌发酵
8
二、发酵类型
1、微生物菌体发酵 定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为
目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻类、 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。
9
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。
30
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
31
（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 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。
19
（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。
20
（五）治疗酶及酶抑制剂
药用酶 酶抑制剂
1
第一节 概述
一、发酵工程 微生物工程:自催化 过程 完整的工业体系
2
(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。
3
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。
7
(2)现代生物技术 基因工程菌发酵
8
二、发酵类型
1、微生物菌体发酵 定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为
目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻类、 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。
9
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。
30
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
31
（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 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。
19
（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。
20
（五）治疗酶及酶抑制剂
药用酶 酶抑制剂
发酵工程制药( )ppt课件
对于酿造行业水的重要性不言而喻对于常规发酵可靠持久能提供大量成分一致清洁的55二培养基的类型液体化学成分物理性质分类依据半固体固体合成天然孢子培养基种子培养基发酵培养基工业生产观察微生物的运动鉴定菌种的分离计数分类鉴定工业生产供菌种繁殖孢子提供大量优质的菌体累积代谢产物56固体培养基半固体培养基液体培养基57基础培养基鉴别培养基选择培养基
1 0
微生物发酵生产的药物：
主要包括：抗生素类、氨基酸类、核 苷酸类、维生素类、甾体类激素、治 疗酶及酶抑制剂
1 1
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡 微生物湿法冶金 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
1 2
发酵的流程：
空气 空气净化处理
菌种选育 保藏菌种 斜面活化
实际使用时的转化率在46-90%之间
例某厂单耗为：0.337（kg/10亿青霉素） 转化率为：13.8/[(0.337/0.6)*36]=68%
大部分微生物反应器都是针对微生物悬浮在培 养基中的，统称为深层发酵罐的形式。
3 8
主要内容
（一）培养基及灭菌
1. 培养基的定义、成份
2. 培养基的类型
3. 培养条件
4. 培养基确定方法
5. 培养基的灭菌：空消、实消、连消
（二）发酵工程制药的过程与控制
1. 种子的扩大培养
定义、目的
优良的种子应具备条件
分解者或消费者 生产者
2 0
细菌的菌落：
单个或者少数细菌在固体培养基上大量 繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定 形态结构的子细胞群体。
2 1
• 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明 度等。
• 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可 以作为菌种鉴定的重要依据。
1 0
微生物发酵生产的药物：
主要包括：抗生素类、氨基酸类、核 苷酸类、维生素类、甾体类激素、治 疗酶及酶抑制剂
1 1
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡 微生物湿法冶金 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
1 2
发酵的流程：
空气 空气净化处理
菌种选育 保藏菌种 斜面活化
实际使用时的转化率在46-90%之间
例某厂单耗为：0.337（kg/10亿青霉素） 转化率为：13.8/[(0.337/0.6)*36]=68%
大部分微生物反应器都是针对微生物悬浮在培 养基中的，统称为深层发酵罐的形式。
3 8
主要内容
（一）培养基及灭菌
1. 培养基的定义、成份
2. 培养基的类型
3. 培养条件
4. 培养基确定方法
5. 培养基的灭菌：空消、实消、连消
（二）发酵工程制药的过程与控制
1. 种子的扩大培养
定义、目的
优良的种子应具备条件
分解者或消费者 生产者
2 0
细菌的菌落：
单个或者少数细菌在固体培养基上大量 繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定 形态结构的子细胞群体。
2 1
• 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明 度等。
• 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可 以作为菌种鉴定的重要依据。
最新发酵工程制药工艺技术基础PPT课件
12.03.2024
11
生物制药工艺学—— 概 微生述物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的保藏
保存机构： 中国典型培养物保藏中心（武汉大学） 中国科学院典型培养物保藏委员会：中国普通微生物菌种保藏管
理中心、中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC,北京)、抗生素菌种保藏 管理中心、中国医学微生物菌种保藏中心。 美国典型菌种保藏中心 （American Type Culture Collection） 日本技术评价研究所生物资源中心 (NITE Biological Resource Center) 英国国家菌种保藏中心 (The United Kingdom National Culture Collection )
12.03.2024
10
生物制药工艺学—— 概 微生述物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的保藏
目的：保持长期存活、不退化、不丧失生产能力。 保存原理：使其代谢处于不活跃状态，即生长繁殖受抑制的 休眠状态，可保持原有特性，延长生命时限。 保存方法：斜面低温保存、液体石蜡密封保藏、砂土管保藏、 冷冻干燥保藏、液氮低温保藏。
12.03.2024
21
生物制药工艺学—— 概 述 发酵过程的控制
➢ 发酵过程的主要控制参数与检测
生物参数：菌丝形态、菌丝浓度。
➢ 发酵终点与控制
经济因素、下游工序、其他因素。
12.03.2024
22
生物制药工艺学—— 概 述
思考题
12.03.2024
23
结束语
谢谢大家聆听！！！
24
诱变育种 :诱变育种是人为创造条件，使菌种发生变异，从中筛选优良个 体，淘汰劣质个体，是当前菌种选育的一种主要方法。其特点是速度快、收效
第四章发酵工程制药技术
v 工业生产常用微生物
v 当前发酵工业所用菌种的总趋势是从野生菌转向 变异菌，从自然选育转向代谢控制育种，从诱发 基因突变转向基因重组的定向育种。
v 工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、 酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的发展以及遗 传工程的介入，藻类、病毒等也正在逐步地变为 工业生产用的微生物。
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第四章发酵工程制药技术
PPT文档演模板
a. 出发菌株的选择 b. 菌悬液的制备 c. 前培养 d. 诱变 e. 变异菌株的分离和筛选
第四章发酵工程制药技术
• （1）诱变剂
•物理诱变剂
•各种射线，如紫外线、X射线、 β射线、γ射线、α射线和超
声波等
•化学诱变剂
•乙基磺酸乙酯（EMS）、亚硝基胍、 亚硝酸、氮芥等。
第四章发酵工程制药技术
工业生产常用微生物
v 4、霉菌：霉菌在自然界中分布很广，发酵工业常 用的霉菌有：根霉、毛霉、曲霉、青霉等，主要 用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激 素等。
v 5、担子菌：担子菌就是人们常说的菇类。担子菌 资源的利用越来越引起人们的重视，如多糖、橡 胶物质、抗癌药物的开发等。
v 基因工程菌发酵：近年来，随着生物工程的发展， 尤其是基因工程和细胞工程技术的发展，使得发酵 制药所用的微生物菌种不仅仅局限在天然微生物的 范围内，已建立起了新型的工程菌株，以生产天然 菌株所不能产生或产量很低的生理活性物质，拓宽 了微生物制药的研究范围。
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第四章发酵工程制药技术
•本章主要内容： •微生物药物的分类 •药源微生物及微生物药物的筛选技术 •微生物药物的发酵生产技术 •微生物药物的分离、精制和鉴别
•↓ •第四次原种斜面
v 当前发酵工业所用菌种的总趋势是从野生菌转向 变异菌，从自然选育转向代谢控制育种，从诱发 基因突变转向基因重组的定向育种。
v 工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、 酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的发展以及遗 传工程的介入，藻类、病毒等也正在逐步地变为 工业生产用的微生物。
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第四章发酵工程制药技术
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a. 出发菌株的选择 b. 菌悬液的制备 c. 前培养 d. 诱变 e. 变异菌株的分离和筛选
第四章发酵工程制药技术
• （1）诱变剂
•物理诱变剂
•各种射线，如紫外线、X射线、 β射线、γ射线、α射线和超
声波等
•化学诱变剂
•乙基磺酸乙酯（EMS）、亚硝基胍、 亚硝酸、氮芥等。
第四章发酵工程制药技术
工业生产常用微生物
v 4、霉菌：霉菌在自然界中分布很广，发酵工业常 用的霉菌有：根霉、毛霉、曲霉、青霉等，主要 用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激 素等。
v 5、担子菌：担子菌就是人们常说的菇类。担子菌 资源的利用越来越引起人们的重视，如多糖、橡 胶物质、抗癌药物的开发等。
v 基因工程菌发酵：近年来，随着生物工程的发展， 尤其是基因工程和细胞工程技术的发展，使得发酵 制药所用的微生物菌种不仅仅局限在天然微生物的 范围内，已建立起了新型的工程菌株，以生产天然 菌株所不能产生或产量很低的生理活性物质，拓宽 了微生物制药的研究范围。
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第四章发酵工程制药技术
•本章主要内容： •微生物药物的分类 •药源微生物及微生物药物的筛选技术 •微生物药物的发酵生产技术 •微生物药物的分离、精制和鉴别
•↓ •第四次原种斜面
发酵工程--ppt课件(2024版)
罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没 有物料交换。 ➢ 传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
发酵工程制药二PPT课件
2、克隆抗生素生物合成 基因的策略和方法
⑵阻断变株法 检测一系列有关某种抗生素生物合成的阻断变
异株之间的遗传互补关系，确定被克隆的DNA片段的性质。
用pIJ922质粒从act + 菌株中克隆了一个 BamHⅠ25 bp 片段，可以与除act 外的其它阻断株互补； 用基因克隆的方法，将act+菌株中相当大的DNA片段 (15～30 kb)克隆到载体pJJ922上，组建成重组质粒 pJJ2303，它能互补所有7组act -突变株，并能使不产 生任何一类多酮肽抗菌素的小小链霉菌合成放线紫红 素。这个片段显然是放线紫红素生物合成全部基因组 成的基因簇。
⑴ 链霉菌抗生素生物合成基因群成员的DNA组成 GC含量高达70％以上； 三联体密码子中的第三个碱基的GC比例极高。
⑵ 抗生素生物合成基因成簇存在：
参与每种抗生素生物合成的基因约10－30个;阿克拉 霉素 每一种抗生素生物合成相关基因在染色体组中前后 排列成基因簇(gene cluster)，包括抗生素的生物合 成基因、耐药基因、转运基因和调节基因，而耐药、 转运与调节基因三者大多与抗生素生物合成基因紧 密连锁并存在一种协同调节机制。 抗性基因还参与了抗生素的生物合成与调控，以确 保抗生素耐药性的及时表达，从而免受自身抗生素 的伤害。研究还发现，产抗菌株的抗性水平与该菌 株自身的抗菌素产量水平呈正相关。
放线紫红素(actinorhodin)是由天蓝链霉菌合成的多酮 肽抗菌素,大约通过16个步骤合成； 对76个阻断突变体(act -)进行互补测验研究， Rudd和 Hopwood将它们分成7个组，每组代表在不同的生物合 成步骤发生损伤。 ActⅠ和actⅢ 不能与其它突变株互补，说明这两个突 变发生在放线紫红素生物合成的转导或转染(病毒)
发酵工程制药(Fermentation Engineering)PPT
发酵工程 （Fermentation Engineering）
1
医学ppt
第一节 概 述
发酵的相关概念 发酵工程的发展简史 发酵类型 微生物发酵生产的药物
2
医学ppt
一、发酵的相关概念
发酵：传统发酵 生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵
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。
发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代 工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技 术体系。
4
医学ppt
二、发酵工程的发展简史
19世纪或更早:酿酒、酒变质 20世纪初：一战--丙酮丁醇的发酵
第一个 大规 模工业生产的
发酵过程
1929年—1942：青霉素的发现及生产 20 世纪40 年代：抗生素工业
医学ppt
22
2、放线菌
介于细菌和真菌之间的一类微生物 放线菌的形态 ：
23
医学ppt
放线菌的结构
丝气 生 菌
丝孢 子
孢子
培养基
基内菌丝
医学ppt
24
放线菌的分布 放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥
和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种 类和数量很多。 放线菌的繁殖
放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性 抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或 孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。
厌氧发酵 →有氧发酵
20 世纪50 年代：氨基酸发酵工业
20世纪60年代：酶制剂工业
70年代 ：非碳水化合物代替碳水化合物的发酵
5
80 年代以来：重组DNA 技术
医学ppt
三、发酵类型及微生物发酵生产的药物
1. 微生物菌体发酵 2. 微生物的酶 3. 微生物代谢产物发酵 4. 微生物转化发酵 5. 微生物特殊机能的利用
1
医学ppt
第一节 概 述
发酵的相关概念 发酵工程的发展简史 发酵类型 微生物发酵生产的药物
2
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一、发酵的相关概念
发酵：传统发酵 生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵
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。
发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代 工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技 术体系。
4
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二、发酵工程的发展简史
19世纪或更早:酿酒、酒变质 20世纪初：一战--丙酮丁醇的发酵
第一个 大规 模工业生产的
发酵过程
1929年—1942：青霉素的发现及生产 20 世纪40 年代：抗生素工业
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22
2、放线菌
介于细菌和真菌之间的一类微生物 放线菌的形态 ：
23
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放线菌的结构
丝气 生 菌
丝孢 子
孢子
培养基
基内菌丝
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24
放线菌的分布 放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥
和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种 类和数量很多。 放线菌的繁殖
放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性 抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或 孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。
厌氧发酵 →有氧发酵
20 世纪50 年代：氨基酸发酵工业
20世纪60年代：酶制剂工业
70年代 ：非碳水化合物代替碳水化合物的发酵
5
80 年代以来：重组DNA 技术
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三、发酵类型及微生物发酵生产的药物
1. 微生物菌体发酵 2. 微生物的酶 3. 微生物代谢产物发酵 4. 微生物转化发酵 5. 微生物特殊机能的利用
发酵工程制药概述第二抗生素类药物概述完整PPT
抗生素的分类
（一）根据抗生素的来源分类
1、放线菌产生的抗生素 主要有红霉素、四环素、链霉素、新生霉素、万古霉素、 利福霉素等——碱性化合物 2、真菌产生的抗生素 主要有青霉素、头孢菌素、灰黄霉素等 3、细菌产生的抗生素 多黏杆菌、枯草杆菌、短芽孢杆菌、杆菌肽 4、其他生物（动物、植物、海洋生物等）产生的抗生素 动物：溶菌酶、红血球素、鱼素等。 植物：蒜素、番茄素、白果酸、白果醇、常山碱等 地衣或藻类生物：地衣酸、绿藻素等
发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
称。 5、抑制细胞生物能作用的抗生素
1949年北京生物制品研究所成立青霉素研究室，1950年上海成立青霉素研究所。 （4）发酵全过程要求用无菌压缩空气、保持罐内压力大于大气压；
包括：抗生素 、 维生素 、 氨基酸 、核 苷 或 （3）为了确保种子质量和安全，种子制备对人员、用具、设备和操作场所都要有严格操作和管理规程。
（一）根据抗生素的来源分类 发酵工程有三个发展阶段：
的药物，以及抗氧化剂 、酶抑制剂、免疫 如：青霉素、链霉素、赤霉素、灰黄霉素、蒜素、黄连素、鱼素等。
生物——大部分是微生物（放线菌、真菌、细菌）、另外还有植物、动物。
调节剂、强心剂 、镇定剂 、止痛剂等的总 （4）要定期对菌种进行分离复壮，以防菌种退化，确保菌种的纯粹和生产能力稳定。
发酵工艺的特点与要求
（1）原材料要求质量稳定；（包括产地、规格、仓 储条件及储藏时间）
（2）发酵起始和过程中使用的原材料、设备、空气 等都要经过严格的灭菌；
（3）设备密封性能好，无渗漏； （4）发酵全过程要求用无菌压缩空气、保持罐内压
力大于大气压； （5）发酵过程要求不间断地进行通气和搅拌，以保
发酵工程制药工艺技术基础应用护理课件
免疫性疾病和感染性疾病等。
生物农药的发酵生产
生物农药概述
生物农药是一类由天然生物资源加工而成的农药，具有环保、低 毒、高效等特点。
生物农药发酵生产工艺流程
通过微生物发酵技术生产生物农药，包括菌种筛选、发酵条件优化 、提取和纯化等步骤。
生物农药发酵生产的应用
生物农药广泛应用于农业领域，用于防治病虫害，提高农作物产量 和品质。
酶工程制药技术是利用酶的催化作用生产药物的过程，具有 高效率、高选择性、低能耗等优点。
酶工程制药技术是利用酶的催化作用生产药物的过程，具有 高效率、高选择性、低能耗等优点。通过酶的固定化技术， 可以连续生产药物，广泛应用于制药工业中。
细胞培养技术
细胞培养技术是利用细胞生长繁殖的特性生产药物的过程 ，具有高度模拟体内生理环境等优点。
02
发酵工程制药工艺技术基 础
微生物发酵技术
微生物发酵技术是利用微生物的代谢过程生产药物的过程，具有高效、环保、可 持续等优点。
微生物发酵技术是利用微生物的代谢过程生产药物的过程，具有高效、环保、可 持续等优点。通过控制发酵条件，可以生产出各种药物，如抗生素、维生素、氨 基酸等。
酶工程制药技术
免疫调节药物的发酵生产
体免疫功能的药物，用于治疗
免疫系统相关疾病。
免疫调节药物发酵生产工艺流程
02
与抗生素发酵生产类似，包括菌种制备、种子扩大培养、发酵
罐发酵、提取和纯化等步骤。
免疫调节药物发酵生产的应用
03
免疫调节药物在临床治疗中广泛应用，如用于治疗肿瘤、自身
发酵工程制药工艺技术对护理的影响
提高药物生产效率
发酵工程技术能够大规模生产药 物，提高生产效率，降低生产成
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常见放线菌：
产生抗生素最多 的一类微生物
连霉菌属 诺卡氏菌属 小单孢菌属 游动放线菌属
链霉素、金霉素、四环素 利福霉素 庆大霉素
创新霉素
26
3、真菌
伞菌类。属于真核生物，但不含叶绿素， 无根、茎、叶，由单细胞或多细胞组成，按 有性或无性方式繁殖。在自然界分布广泛， 以寄生或腐生方式存在。
代谢产物：抗生素（青、头孢、灰黄）、维生素、 酶制剂、各种有机酸、葡萄糖酸、麦角碱 直接入药：冬虫夏草、麦角、神曲、僵蚕、灵芝 等 2 7
1 原生生物界：例如草履虫、变形虫、衣藻 4 病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒、噬菌体
1、细菌 细菌的形态：球形、杆形、螺旋形
球菌
杆菌
1
螺旋菌
5
细菌的繁殖 ：
1 6
细菌主要是以二分裂的方式进行的无性繁殖
细菌的结构 ：
1 7
特殊的结构：荚膜、鞭毛、芽孢
荚膜 主要成分为多糖，与其致病性有关。 芽孢 细菌生长到一定阶段产生的一种抗逆
→有氧发酵
20 世纪50 年代：氨基酸发酵工业
20世纪60年代：酶制剂工业
70年代 ：非碳水化合物代替碳水化合物的发酵
5
80 年代以来：重组DNA 技术
三、发酵类型及微生物发酵生产的药物
1.微生物菌体发酵 2.微生物的酶 3.微生物代谢产物发酵 4.微生物转化发酵 5.微生物特殊机能的利用
6
1、微生物菌体发酵
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞 为目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻 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。 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。
7
2、微生物的酶
酶的特点：易于工业化生产，便于改善工 艺提高产量。 分类：胞内酶 和胞外酶 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。
碳源、氮源、 无机盐等营养 物质
扩大培养
种子罐 灭菌
主发酵
产物分离纯化
成品
13
第二节 发酵过程中的微生物
一、常见的药用微生物
微生物：指形体微小(小于0.1mm)，结构简单， 在适宜环境中能迅速生长繁殖，易变异，通常要借助 显微镜才能看清楚的生物。目前已经知道的微生物约 有10万种，分布在以下各界中： 原核生物界：例如细菌、放线菌、蓝藻 真菌界：例如酵母菌、霉菌、大型真菌
8
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。 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。
9
4、微生物转化发酵
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 似但具有更在经济价值的化合物。 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。
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。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精
3
并放出CO2。
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：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等； 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。
发酵工程 （Fermentation Engineering）
1
第一节 概 述
发酵的相关概念 发酵工程的发展简史 发酵类型 微生物发酵生产的药物
2பைடு நூலகம்
一、发酵的相关概念
发酵：传统发酵 生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵
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。
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2、放线菌 介于细菌和真菌之间的一类微生物
放线菌的形态 ：
2 3
放线菌的结构
气
孢
生
子
菌
丝
丝
孢子
培养基
基内菌丝
24
放线菌的分布 放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥
和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种 类和数量很多。 放线菌的繁殖
放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性 抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或 孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。
发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代 工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技 术体系。
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二、发酵工程的发展简史
19世纪或更早:酿酒、酒变质 20世纪初：一战--丙酮丁醇的发酵
第一个 大规 模工业生产的
发酵过程
1929年—1942：青霉素的发现及生产 厌氧发酵
20 世纪40 年代：抗生素工业
1 0
微生物发酵生产的药物：
主要包括：抗生素类、氨基酸类、核 苷酸类、维生素类、甾体类激素、治 疗酶及酶抑制剂
1 1
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡 微生物湿法冶金 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
1 2
发酵的流程：
空气 空气净化处理
菌种选育 保藏菌种 斜面活化
分解者或消费者 生产者
2 0
细菌的菌落：
单个或者少数细菌在固体培养基上大量 繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定 形态结构的子细胞群体。
2 1
• 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明 度等。
• 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可 以作为菌种鉴定的重要依据。
• 举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。
它可以引起食物的腐败。
寄生——从活的动植物体内吸取有机物来生活。例
如寄生在肠道内的痢疾杆菌，它能够引起细菌性痢疾
需氧型：好氧性细菌。如：枯草杆菌、硝化细菌、铁
细菌、根 瘤菌等。
1 9
厌氧型：厌氧性细菌。如：破伤风杆菌，产甲烷杆菌， 乳酸菌等。
细菌的代谢类型与在生态系统中处于的地位?
异养需氧型 异养厌氧型 自养需氧型 自养厌氧型
性很强的休眠体,以度过不良的环境。
一般说，芽孢不起繁 殖作用，只起度过不良 环境的作用，芽孢对热、 紫外线和许多有毒化学 物质有很强的抗性
18
细菌的代谢类型：
自养：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等。
异养：大肠杆菌、乳酸菌、枯草杆菌等。
腐生——依靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和枯
枝落叶），从中吸取有机物来生活。例如枯草杆菌，
常见放线菌：
产生抗生素最多 的一类微生物
连霉菌属 诺卡氏菌属 小单孢菌属 游动放线菌属
链霉素、金霉素、四环素 利福霉素 庆大霉素
创新霉素
26
3、真菌
伞菌类。属于真核生物，但不含叶绿素， 无根、茎、叶，由单细胞或多细胞组成，按 有性或无性方式繁殖。在自然界分布广泛， 以寄生或腐生方式存在。
代谢产物：抗生素（青、头孢、灰黄）、维生素、 酶制剂、各种有机酸、葡萄糖酸、麦角碱 直接入药：冬虫夏草、麦角、神曲、僵蚕、灵芝 等 2 7
1 原生生物界：例如草履虫、变形虫、衣藻 4 病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒、噬菌体
1、细菌 细菌的形态：球形、杆形、螺旋形
球菌
杆菌
1
螺旋菌
5
细菌的繁殖 ：
1 6
细菌主要是以二分裂的方式进行的无性繁殖
细菌的结构 ：
1 7
特殊的结构：荚膜、鞭毛、芽孢
荚膜 主要成分为多糖，与其致病性有关。 芽孢 细菌生长到一定阶段产生的一种抗逆
→有氧发酵
20 世纪50 年代：氨基酸发酵工业
20世纪60年代：酶制剂工业
70年代 ：非碳水化合物代替碳水化合物的发酵
5
80 年代以来：重组DNA 技术
三、发酵类型及微生物发酵生产的药物
1.微生物菌体发酵 2.微生物的酶 3.微生物代谢产物发酵 4.微生物转化发酵 5.微生物特殊机能的利用
6
1、微生物菌体发酵
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞 为目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻 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。 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。
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2、微生物的酶
酶的特点：易于工业化生产，便于改善工 艺提高产量。 分类：胞内酶 和胞外酶 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。
碳源、氮源、 无机盐等营养 物质
扩大培养
种子罐 灭菌
主发酵
产物分离纯化
成品
13
第二节 发酵过程中的微生物
一、常见的药用微生物
微生物：指形体微小(小于0.1mm)，结构简单， 在适宜环境中能迅速生长繁殖，易变异，通常要借助 显微镜才能看清楚的生物。目前已经知道的微生物约 有10万种，分布在以下各界中： 原核生物界：例如细菌、放线菌、蓝藻 真菌界：例如酵母菌、霉菌、大型真菌
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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。 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。
9
4、微生物转化发酵
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 似但具有更在经济价值的化合物。 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。
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。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精
3
并放出CO2。
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：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等； 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。
发酵工程 （Fermentation Engineering）
1
第一节 概 述
发酵的相关概念 发酵工程的发展简史 发酵类型 微生物发酵生产的药物
2பைடு நூலகம்
一、发酵的相关概念
发酵：传统发酵 生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵
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。
22
2、放线菌 介于细菌和真菌之间的一类微生物
放线菌的形态 ：
2 3
放线菌的结构
气
孢
生
子
菌
丝
丝
孢子
培养基
基内菌丝
24
放线菌的分布 放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥
和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种 类和数量很多。 放线菌的繁殖
放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性 抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或 孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。
发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代 工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技 术体系。
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二、发酵工程的发展简史
19世纪或更早:酿酒、酒变质 20世纪初：一战--丙酮丁醇的发酵
第一个 大规 模工业生产的
发酵过程
1929年—1942：青霉素的发现及生产 厌氧发酵
20 世纪40 年代：抗生素工业
1 0
微生物发酵生产的药物：
主要包括：抗生素类、氨基酸类、核 苷酸类、维生素类、甾体类激素、治 疗酶及酶抑制剂
1 1
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡 微生物湿法冶金 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
1 2
发酵的流程：
空气 空气净化处理
菌种选育 保藏菌种 斜面活化
分解者或消费者 生产者
2 0
细菌的菌落：
单个或者少数细菌在固体培养基上大量 繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定 形态结构的子细胞群体。
2 1
• 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明 度等。
• 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可 以作为菌种鉴定的重要依据。
• 举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。
它可以引起食物的腐败。
寄生——从活的动植物体内吸取有机物来生活。例
如寄生在肠道内的痢疾杆菌，它能够引起细菌性痢疾
需氧型：好氧性细菌。如：枯草杆菌、硝化细菌、铁
细菌、根 瘤菌等。
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厌氧型：厌氧性细菌。如：破伤风杆菌，产甲烷杆菌， 乳酸菌等。
细菌的代谢类型与在生态系统中处于的地位?
异养需氧型 异养厌氧型 自养需氧型 自养厌氧型
性很强的休眠体,以度过不良的环境。
一般说，芽孢不起繁 殖作用，只起度过不良 环境的作用，芽孢对热、 紫外线和许多有毒化学 物质有很强的抗性
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细菌的代谢类型：
自养：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等。
异养：大肠杆菌、乳酸菌、枯草杆菌等。
腐生——依靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和枯
枝落叶），从中吸取有机物来生活。例如枯草杆菌，