第三章 微生物药物的产生菌
药物微生物
药物微生物药物微生物一.药源微生物药物的来源无外乎化学合成、生物合成，以及化学半合成。
微生物作为天然药物的资源已经完全显露出它的优势：首先，微生物种类繁多，并且生活环境条件复杂多样，从而使得微生物在生理代谢上和遗传上存在着其他生物类群无法比拟的多多样性，其生活过程中产生的代谢产物也因此多种多样，为我们寻找药物提供了充分的可能性。
其次，微生物生长快速，并且可以进行大规模的工业化生产。
第三，微生物的遗传背景简单，易于利用各种遗传突变手段，改变微生物的代谢途径和调控方式，使得各种微量的药用成分能够大量合成，开发价廉物美的药物第四，药物的疗效包括两个方面，一是治疗疾病的效果，二是药物的毒性大小。
1.微生物的多样性细菌真菌藻类植物动物2.药源微生物（1）放射菌（链霉菌庆大霉素）（2）细菌（3）真菌二.药用微生物药用微生物通常是指传统中药（汉方药）中的大型药用真菌，如灵芝、虫草等。
三.基因工程菌基因工程微生物的应用主要要求是：一个适宜外源基因操作的载体系统和一个适宜外源基因活性产物表达的宿主系统。
第二节微生物药物在医药用微生物中，最重要的是药源微生物。
一方面是由于大量的药物来自微生物的天然产物，另一方面，即使是药用微生物，其有效部位也是各种微生物的代谢产物。
一．初级代谢和次级代谢从表中可以得出次级代谢产物合成的特点：1.次级代谢产物多在细胞生长停止以后合成；2.初级代谢产物可直接或修饰后成为次级代谢产物合成的前体；3.合成反应常包括聚合作用和修饰；4.次级代谢产物分泌胞外；5.合成反应受初级代谢影响，但控制较为间接、松弛，主要受次级代谢自身系统控制。
次级代谢产物可能的合成理由是：1.食物储备；2.拮抗作用；3.次级代谢过程的重要性；4.诱导产生菌的细胞分化；5.诱导其他生物的细胞分化。
将次级代谢系统按如下方式进行分类（1）I 级反应在这一步反应中，初级代谢物被转化为次级代谢合成的中间体。
这类反应根据其相关的初级代谢途径可以进一步划分，如氨基酸的合成和代谢、核苷酸的代谢、糖的转化或辅酶的合成。
微生物药物学
微生物药物学微生物药物概论1 从来源上分，微生物药物可分为哪三大类？答：1 来源于微生物整体或部分实体的药物：主动免疫制品；被动免疫制品；生物制品；2 来源于初级代谢产物的药物：生化药物3 来源于次级代谢产物的药物：抗生素；生理活性物质；2 随着抗生素研究的深入，抗生素曾有过不同的定义，60年代对抗生素的定义是什么？答：在低浓度下，能选择性地抑制或杀死它种微生物或肿瘤细胞的微生物次级代谢产物和采用化学或生物学等方法制得的衍生物与结构修饰物。
3 抗生素按其作用性质可分为哪4大类？答：根据作用性质分类：繁殖期杀菌；静止期杀菌；速效抑菌；慢效抑菌；4 抗生素按其作用机制可分为哪5大类？答：抑制或干扰细胞壁合成；抑制或干扰蛋白质合成；抑制或干扰细DNA、RNA合成；抑制或干扰细胞膜功能；作用于物质或能量代谢系统；5 标志中国抗生素工业开创的事件是什么？答：1953年1月在上海第三制药厂正式投入生产青霉素6 请概述微生物药物研究的一般流程。
答：1 微生物药物产生菌2 活性菌株的筛选3 活性菌株的保存4 生产菌株的选育5 发酵培养条件6 活性产物的分离纯化7 化学鉴别与结构测定8 药理与临床评价9 工业化研究10 基础研究7 20世纪70年代后,随着抗生素研究扩展为微生物药物的研究，___、____ 、____等生物技术在微生物药物研究的应用日益广泛。
答：基因工程，细胞工程，酶工程8 请概述微生物药物在实践中的应用。
答：一在临床医学上的应用:抗感染; 抗肿瘤; 免疫抑制;二农业上应用:植物病害的防治; 植物生长激素;三在畜牧业上的应用抗动物感染性疾病; 饲料添加剂;四食品工业中的应用食品的防腐、保鲜五工业上的应用工业制品的防腐、防霉六科学研究中的应用生化、分子生物学研究的工具；建立药物筛选模型；其它特殊作用；第二章抗菌药物产生菌的筛选1 分离放线菌的培养基一般情况下为什么必须添加抑制剂？常用的抑制剂有那些？答：抑制真菌和细菌的生长，增加放线菌的分出率。
产生药物和化学品的微生物的探究
产生药物和化学品的微生物的探究在现代医学领域中，药物和化学品的重要性毋庸置疑。
但是，这些物质的来源一直是人们关注的焦点。
实际上，许多药物和化学品都是通过微生物合成而来，这些微生物包括细菌、真菌和藻类等。
本文将探究产生药物和化学品的微生物，并介绍一些常见的微生物制药工艺。
一、细菌和真菌细菌和真菌是最常用的微生物制药工艺中的菌种。
细菌是一类原核生物，它们通常生长速度快且易于培养。
在微生物制药领域中，最常用的细菌是大肠杆菌和放线菌。
大肠杆菌通常用于生产重组蛋白和生物药物等化学品。
放线菌则被广泛应用于抗生素和其他生物活性物质的生产中。
真菌则是一类真核生物，相对于细菌，它们更加复杂。
在制药领域中，真菌主要用于生产抗真菌和抗癌药物等化学品。
其中，青霉素是最早由真菌产生的抗生素之一，也是制药中最重要的微生物源之一。
此外，曲霉也被广泛用于生产抗癌药物的制备中。
二、藻类藻类是一类单细胞或多细胞的水生植物，具有较高的生长速度和生产能力。
在制药中，藻类可以用于生产包括生物柴油、氢气、蛋白质和多种疫苗等化学品。
此外，藻类还可以用于治疗某些疾病和退化性疾病，如糖尿病和老年痴呆症等。
三、微生物制药工艺微生物制药工艺可以分为传统发酵和基因工程两种方法。
在传统发酵中，微生物通常通过培养提取某种化学品或物质。
生产过程需要培养培养基和选用合适的微生物菌株，通过控制发酵条件，如温度、湿度、氧气等，使微生物生长繁殖，最终提取出目标物质。
在基因工程中，科学家们通过改变微生物菌株的基因组，进而控制其代谢途径，从而生产成目标物质。
这种方法被广泛应用于生产特殊的药物和化学品，这些物质往往较难通过传统发酵的方式制备。
综上所述，微生物在药物和化学品制备中发挥着重要作用。
细菌、真菌和藻类等微生物可用于生产各种化学品和药物。
随着技术的不断改进和发展，微生物制药工艺也在不断创新和改良。
微生物的研究不仅有助于提高现代医学治疗效果与质量，同时也是回报生物界的一种方式。
《生物技术制药》PPT课件.ppt
次级代谢物——存在于某些生物中 （植物和微生物），并在一定的生 长期内出现的一类代谢类型，对基 本生命活动几乎无作用，产量较低， 但他们在抵抗恶劣环境，伪装躲避， 消除自身毒素等方面发挥作用.次级 产物的合成途径和产物的结构通常 是错综复杂、各不相同的，如抗生 素、酶抑制剂、免疫调节剂、生长 调节剂等。
复筛：
作平行样，多次实验，确证其所产 活性物质的能力和稳定性。
（四）、生产菌的改良
1、自然选育：对于退化、产量下 降，菌种不纯等现象，常进行自然 选育进行纯化。
2、诱变选育：诱变剂有物理和化 学两类，物理诱变剂常为紫外线、 X射线，激光等；化学诱变剂主要 是烷化剂、碱基类似物等。
3、杂交育种：优良性状的集中体 现，原生质体融合——遗传物质的 交换重组，再生后得到正常菌株。
4、基因工程改良菌种：目的基因， 载体，重组体，产量增加。
第三节 微生物药物的生物合成
（一）、微生物的代谢 微生物代谢是指微生物体内的化学
反应（包括合成和分解代谢）。 根据微生物在体内代谢过程中产生
的代谢产物在机体的不同作用，可 分为初级和次级代谢物。
初级代谢物——使营养物转变为机 体的结构物质和对机体具有生理活 性作用的物质。包括供机体进行生 物合成的各种小分子单体，前体和 多聚物。如酶、氨基酸等。
（5）糖肽类抗生素，抗革兰氏阳性 细菌和金黄色葡萄球菌，抑制细胞
壁粘肽的合成。如万古霉素。
（6）多烯类抗生素,作用于真菌， 与细胞膜中的固醇结合，膜受损， 胞内的一些物质钾离子、氨基酸和 核苷酸外漏，影响正常代谢，细胞 死亡。两性霉素合酶从而抑制转录）、氯霉素 （抑制蛋白质的合成）、磷霉素 （抑制肽聚糖前体的形成）。
（三）、新微生物药物的筛选
第三章-微生物药物的产生菌
自链霉素发现以来，抗生素的总量飞速增加，至2002年， 从微生物中分离了超过22,000 种生理活性物质，其中包 含20,000种抗生素，放线菌（80%为链霉菌）占45%，真 菌占38%，其他单细胞细菌（主要为假单胞菌和枯草杆 菌）占17%。
另外一组数据是至2002年，放线菌来源的抗生素约8700 种，真菌来源的4900种，而其他来源的细菌2900种。两 个统计大致相似。
❖ 根据作用机理建立筛选模型:
细菌细胞壁合成抑制剂(细胞壁为革兰氏阳性菌所特有，人体 细胞没有，因此有较好 的选择性) ：
支原体 D-丙氨酸-D-丙氨酸二肽合成抑制 羧肽酶抑制 糖肽类抗生素的筛选 (二乙酰基-L-赖氨酸-D-丙氨酸-D-丙氨酸抵消万古霉素的作用) 细菌自溶NA超旋状态所特有 ❖ 改变细胞膜通透性物质：增加通透性，使得药物进入细胞 ❖ 作用于细胞外膜 ❖ 作用于细胞外排泵：抑制菌体对药物的外排 ❖ 抗生素钝化酶抑制剂的筛选:
ATCC和ARS
ATCC收藏种类繁多，几乎涵盖了所用的生物种类：细 菌、噬菌体、细胞株和杂多瘤、丝状真菌和酵母、植物 种子、原虫、藻类、病毒和抗血清、动物、植物等。
ATCC鼓励世界各地将生物体保存在ATCC, 它同时为研 究人员提供收费服务。2004年ATCC开设了新加坡和香 港两个亚洲发布中心。
随着分子生物学的发展，大量的允许作为新药靶标的蛋白 被克隆，利用细胞做为体外筛选系统成为可能，同时机器 人和自动化系统的利用和发展，高通量筛选就应运而生。
高通量药物筛选是使用机器人和自动化系统, 从大量的样本 中鉴别出对确定的分子靶标有作用的少量活性化合物的一 种技术。被筛选出来的化合物可作为先导化合物进一步研 究而开发成为新一代安全、有效的新型药物。
DNA-DNA 杂交
第3章-生物制药工程ppt课件
3.2.2 微生物发酵制药的原理
3.2.2.2 微生物代谢调节的控制手段
（１）基因水平的调控
①自然选育法 ②诱变育种 ③基因重组法等 （２）酶分子水平的调控
（３）营养供需的调控
（４）培养条件的调控
制药工程原理与设备
3.2.3 微生物发酵制药的相关设备
（１）自吸式发酵罐 （２）气升环流式发酵罐（如图3-3） （３）高位筛板式发酵罐（如图3-4）
很少的品种。
制药工程原理与设备
3.3.2 动植物细胞制药的原理
（１）动物细胞制药的原理
活细胞是构成所有活的有机体的基本单位。对其结构、
功能、生命活动以及在机体内不同细胞间构成的细胞间隙、 各种细胞与细胞周围环境间的关系等方面的研究，可帮助人 类揭开生、老、病、死的规律，探索优生、抗衰老、防治疾 病的手段或途径，人为地诱导细胞遗传性状的改变，使其向 更有利于人类和自然界的方向发展。因此，对活细胞的研究 仍是当前生命科学的重要问题之一。
制药工程原理与设备
3.2.3 微制药的应用实例
微生物具有代谢速度快，菌体繁殖迅速及代谢类型多，
而且对外界环境易于适应等特点。利用传统微生物技术及现
代微生物工程所生产的产品很多，可以认为绝大多数有机化 合物皆可由微生物技术生产。因此，微生物工程产品种类极 多，根据产物的性质可分为微生物菌体、初级代谢物、次级 代谢物及生物大分子等。 （１）微生物菌体 （２）初级代谢产物
第3章-生物制药 工程
制药工程原理与设备
3.1 生物药物概述
1
生物制药的定义
2
生物制药设备
制药工程原理与设备
3.1.1 生物制药的定义
所谓生物制药是指运用微生物学、生物学、医学、生物化
3+各类微生物药物的药物化学收集资料
HH
H2N O
S CH3 N CH3
COOH
6-氨基青霉烷酸
半合成青霉素的方法
① 酰氯法：
NH2.HCl Cl 6-APA
O
O HH S
N
H3C CH3
H
HN
NH2 O
CH3
COOH
② 酸酐法：
OH
H
NH2 O
S N
CH3 CH3
COONa
H3CH2C N O
O
H
OH ClCOOCH2CH3
N COOH
O
耐酶青霉素
H3CO
OCH3
HH H
N
S CH3
O
N
O
CH3
COOH
甲氧西林
OCH2CH3
HH H
N
S CH3
O
N
O
CH3
COOH
萘夫西林
耐酶青霉素
H3CO
OCH3
HH H
N
S CH3
O
N
O
CH3
COOH
β-lactamase resistant
OCH2CH3
HH H
N
S CH3
O
青霉素噻唑环上的羧基是基本活性基团，虽然可被硫代酸或酰胺 取代但活性降低，当羧基被还原为醇时，失去抗菌活性。对其羧 基可利用前药原理进行结构修饰，以增加口服吸收和改善药物代 谢动力学性质。
青霉烷酸分子中的三个手性碳的构型对其活性是至关重要的，但 噻唑环上的两个甲基不是保持活性的必要基团。
半合成青霉素的方法
赤霉素、有效霉素（井岗霉素）。
抗生素按化学结构的分类
β-内酰胺类； 四环素类； 氨基糖苷类； 大环内酯类； 其他类
天然药物化学课件微生物药物
人体肠道微生物种类繁多，与人体健康密切相关，是新型微生物药物研发的重要方向。
宏基因组学在微生物资源挖掘中应用
通过宏基因组学技术，可以从环境样本中直接获取微生物遗传信息，发现新的药物先导化合 物。
组合生物合成技术在微生物药物研发中应用
组合生物合成技术概念及 原理
组合生物合成技术是一种将不同生物合成途径 中的酶或基因进行组合，构建人工生物合成途 径的方法。
利用离子交换树脂对产物进行吸附和洗脱。
结晶与重结晶法
利用产物在不同溶剂中的溶解度差异进行结 晶和重结晶操作，提高产物纯度。
03
微生物药物结构与活性关系
常见微生物药物化学结构特点
1 2
β-内酰胺类抗生素 具有四元环内酰胺结构，如青霉素和头孢菌素， 通过抑制细菌细胞壁合成发挥抗菌作用。
大环内酯类抗生素 具有14-16元大环内酯环，如红霉素和阿奇霉素， 通过抑制细菌蛋白质合成发挥抗菌作用。
量关系模型。
计算机辅助药物设计
03
利用计算机模拟和预测化合物与生物大分子之间的相互作用，
指导新药设计和优化。
构效关系在药物设计中的应用
指导新药设计
基于已知药物的构效关系，设计具有更优活性或更低毒性的新药 分子。
优化现有药物
通过对现有药物进行结构修饰或改造，改善其药代动力学性质、 降低毒性或提高疗效。
其他微生物
包括放线菌、酵母菌、病毒等， 也具有产生药物活性物质的潜力。
微生物代谢产物
包括初级代谢产物（如氨基酸、 维生素）和次级代谢产物（如抗
生素、色素）。
发酵工程在微生物药物生产中应用
01
02
03
04
菌种选育
通过诱变育种、基因工程等方 法获得高产、优质的菌种。
第三章1微生物药概论
11
（二）、抗菌作用机制
Antibacterial mechanism
1. 抑制细胞壁的合成
2. 影响胞浆膜通透性
3．影响胞浆内生命物质的合成
—— 影响叶酸代谢
—— 抑制核酸合成 —— 抑制蛋白质合成
12
——抑制细菌细胞壁的合成 ——
N-乙酰胞壁酸前体 磷霉素→ N-乙酰胞壁酸
-内酰胺类 环丝氨酸↗ 消旋酶 ↓ 万古霉素 杆菌肽 粘肽合成酶 合成酶 ↘ ↓ N-乙酰胞壁酸 直链十肽 ↓ 粘肽
43
不良反应
毒性低
常见过敏反应（药疹、皮炎、血清病、过敏性休克）
预防措施
① 询问病史（用药史、过敏史、家族史）； ② 溶液现配(过敏原: 青霉噻唑蛋白、青霉烯酸)； ③ 皮试； ④ 准备抢救药物（肾上腺素、激素、苯海拉明、朴尔敏 等）。
哪些情况下不做皮试？
普鲁卡因青霉素
苄星青霉素(长效青霉素)
44
25
（四）：抗生素分类(Classification of antibiotics )
人类发现了千余种抗生素，医学临床应用60多种，常用 30多种。 1、 按其作用分：
① 主要用于G+抗生素：青霉素、先锋霉素、红霉素。
② 主要用于G-抗生素：链霉素、卡那霉素、庆大霉素、 新霉素、多粘菌素。 ③ 。 广谱抗生素：四环素、土霉素、氯霉素、强力霉素
30
一个单位等于0.6ug结晶青霉素G钠(钾)，1mg 青霉素G钾或钠就含1667个单位。 链霉素、土霉素、红霉素等以游离碱重量1ug 为一个单位。1g等于100万单位。四环素以纯 酸盐重量1ug为一个单位，1g等于100万单位。 庆大霉素以纯硫酸盐重量1ug为一个单位，8mg 等于8万单位。
微生物制药
第一章药物微生物与微生物药物什么是微生物药物(MicrobialMedicines)狭义定义为：微生物在其生命过程中产生的，能以极低浓度有选择地抑制或影响其他生物机能的低分子的代谢物。
广义定义为：能以极低浓度抑制或影响其它生物机能的微生物或微生物的代谢物。
三、微生物发酵制药的种类(1)微生物菌体发酵(2)微生物酶发酵(3)微生物代谢产物发酵(4)微生物转化发酵一、药物微生物分类药源微生物：药用微生物：基因工程菌：二、微生物作为天然药物资源的优势①微生物多样性②生长快速，可以大规模工业化生产③微生物遗传背景简单④微生物代谢产物的多样性为筛选高效低毒的药物提供了可能性。
三、药源微生物不同的微生物类群，次级代谢产物的形成能力有着巨大的差异。
甚至是产生药物较多的种属之间，产物的类型也有着巨大的差异。
只有少数的微生物类群是优秀的药物产生菌---药源微生物。
因此，药源微生物是药物筛选最重要的来源。
半个多世纪的微生物药物的筛选与开发，为人们提供了大量的各种类型天然化合物，占全部发现的生物活性天然化合物的80%以上。
在微生物来源的天然化合物中，70%左右是由放线菌产生的，尤其是链霉菌。
但随着筛选工作广泛深入的开展，从放线菌获得新化合物的比例已经降到了不足0.1%。
因此，目前微生物药物的筛选已从传统的高产微生物转向新的微生物类群。
如中药用微生物、海洋微生物、极端微生物、以及尚未开发或开发不足的新微生物类群。
如下微生物类群，通常都有着或多或少的“光荣的”药物产生历史。
(1)放线菌：目前国际上已经描述和发表的放线菌近60个属，2000多种，放线菌是产生微生物药物最多，也是药物研究最多的生物类群。
最重要的是产生链霉素的链霉菌属(Streptomyces),其次是产生放线菌素和庆大霉素的小单抱菌属(Micromonospora),产生利福霉素的诺卡氏菌属(Nocardia)。
(2)细菌：芽胞杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)，产生的主要是肽类，毒性较大，但通过组合生物合成技术，可能经过人工改造获得新型的药物。
微生物药物产生菌菌种的保藏与质量控制PPT教案
会计学
1
主要内容
✓微生物药物产生菌 ✓微生物药物产生菌菌种管理 ✓微生物药物产生菌菌种退化 ✓微生物药物产生菌菌种保藏与质量控制
2
一、微生物药物产生菌
微生物药物产生菌主要包括细菌、放线 菌和真菌。被描述的微生物药物大约近 两万种。
➢ 抗细菌:青霉素(Penicillin) P. notatum ➢ 降血脂:他汀类(Statins) P. brevicompactum, A.
➢ 微生物菌种实物管理 ➢ 微生物菌种信息管理 ➢ 保证菌种实物与信息的一致性
对 活 纯 性状稳定
菌种
菌种实物
纯度检测 和复核鉴定等分类鉴定
入库菌株
菌种相关信息
审核
一致 菌种基本信息数据库
实 保菌方法的研究 物 与完善
确定保藏方式
录入相关保藏过程 信息如保护剂、冻干曲线等
管 理
-80 ℃低温冻结、冷 一致 菌种入库数据库 冻干燥、液氮保藏
四、微生物药物产生菌菌种质量控制-保藏影响因素
保护剂与共晶点
Eutectic Temperature, Glass-Transition Temperature, and Temperature Primary Drying Phase of Various Lyoprotectants
Lyoprotectant 12% (w/v) sm 12% (w/v) sm + 7% (w/v) tr
原理：使微生物处于低温状态下使细胞的代谢减缓或趋于停止。 适应范围：各种类型微生物。 优点：简便有效，在没有液氮的地区购置深冻冰箱保藏菌种较易推广。 缺点：断电或机械故障菌种易融化死亡。
2021/8/26
3+各类微生物药物的药物化学
H 3 C
H H H N SC H 3 ON O
C O O H
双氢青霉素F
青霉素类
N H 2 H O
O
H H H NS
H 3 C C H 3
ON
O
C O O H
青霉素N
H H H N S C H 3
ON
O
C O O H
青霉素K
青霉素
HH H
N
S CH3
O
N
O
CH3
化学名：
COOH
(2S, 5R, 6R)-3, 3-二甲基-6-(2-苯乙酰氨基)-7-氧代-4-硫
根据同系物原理设计合成了在酰胺基α位引入O、N、X 等电负性原子的衍生物。
耐酸青霉素
N 3 H HH N S C H 3
ON O
C H 3
C O O H
阿度西林
C H 3H HH
N O
S C H 3
ON O
C H 3
C O O H
非奈西林
H 3 C
H HH
N O
S C H 3
ON O
C H 3
CH3
COOH
OO
阿帕西林
美洛西林
广谱青霉素
HO
S O OCH3
HO2C
S N HN O
HO CH3
CH3 H3CH2CN
O NHCHO
N HH N NH O
O
S CH3 N CH3
COOH
COOH
OO
替莫西林
福米西林
O HH
N
S CH3
H HN NH2 O
CH3
CO2CH2OCOC(CH3)3
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根据作用机理建立筛选模型: 根据作用机理建立筛选模型 细菌细胞壁合成抑制剂(细胞壁为革兰氏阳性菌所特有， 细菌细胞壁合成抑制剂 细胞壁为革兰氏阳性菌所特有，人体 细胞壁为革兰氏阳性菌所特有 细胞没有， 的选择性) 细胞没有，因此有较好 的选择性 ： 支原体 D-丙氨酸 丙氨酸二肽合成抑制 丙氨酸-D-丙氨酸二肽合成抑制 丙氨酸 羧肽酶抑制 糖肽类抗生素的筛选 (二乙酰基 赖氨酸 丙氨酸 丙氨酸抵消万古霉素的作用 二乙酰基-L-赖氨酸 丙氨酸-D-丙氨酸抵消万古霉素的作用 二乙酰基 赖氨酸-D-丙氨酸 丙氨酸抵消万古霉素的作用) 细菌自溶酶诱导剂
第二节 微生物药物产生菌的分类
放线菌(actinomycetes) 广泛分布于自然界，分枝状菌丝， 广泛分布于自然界，分枝状菌丝， 放线菌 G+C含量高。 含量高。 含量高 1997,Stackerbrabdt 根据 根据16SrRNA/rDNA序列分析结果 序列分析结果: 序列分析结果 细菌域(Bacteria) 细菌域 厚壁菌门(Firmicutes) 厚壁菌门 放线细菌纲(Actinobacteria) 放线细菌纲 放线细菌亚纲(Actibacteridae) 放线细菌亚纲
放线菌为革兰氏阳性菌,可形成类似霉菌的细长丝状菌体。 放线菌为革兰氏阳性菌,可形成类似霉菌的细长丝状菌体。
放线菌的丝状结构
电境下的放线菌 电境下的放线菌
青霉菌的产孢结构
第一节 抗菌药物产生菌的筛选
设定不同的培养基和培养条件可以选择性地分离： 设定不同的培养基和培养条件可以选择性地分离：
真菌 细菌 海洋微生物 甚至极端环境微生物
微生物药物研究的一般流程
产生菌的获得 产生菌的获得 筛选模型的建立 产生菌的筛选 菌种保藏
菌种选育
发酵培养
产物的分离， 产物的分离，纯化 结构鉴定
作用机理研究 药学评价 工业化生产
第三章 微生物药物的产生菌
主要产生菌 链霉菌：氨基环醇类、 聚酮体类、多肽、核苷类, 链霉菌：氨基环醇类、 聚酮体类、多肽、核苷类 芽孢杆菌属：多肽类 芽孢杆菌属： 假单胞菌属：含氮杂环类 假单胞菌属： 粘细菌： 粘细菌：epothilone 曲酶： 曲酶：降血脂药洛伐他丁 青霉属：青霉素、 青霉属：青霉素、灰黄霉素类
抗生素的早期鉴别
抗菌谱(根据抗菌作用的不同 抗菌谱 根据抗菌作用的不同): 根据抗菌作用的不同 广谱抗生素 抗革兰氏阳性菌的抗生素 抗革兰氏阴性菌的抗生素 抗真菌抗生素
快速鉴别的方法： 快速鉴别的方法： 纸层析和纸电泳 颜色反应 紫外吸收光谱 纸层析的八大溶剂系统： 纸层析的八大溶剂系统： BuOH(H2O) BuOH(H2O)+ 2% PTSA(4-toluenesulfonic acid) BuOH:HAc: H2O (2:1:1) BuOH(H2O)+ 2%六氢吡啶 六氢吡啶 用BuOH饱和的 饱和的0.5mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲液 的磷酸盐缓冲液 饱和的 H2O (BuOH) + 2% PTSA 甲醇(4:1), 滤纸用 滤纸用0.5mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲液处理 苯: 甲醇 的磷酸盐缓冲液处理 75%甲醇，25%水(内含 甲醇， 内含3%NaCl ), 滤纸用 滤纸用5%硫酸钠处理 甲醇 水 内含 硫酸钠处理
在新药研究过程中, 在新药研究过程中 通过化合物活性筛选而获得具有 生物活性的先导化合物，是创新药物研究的基础。 生物活性的先导化合物，是创新药物研究的基础。
筛选：制药工业发现新药的源泉之一 筛选： 传统筛选: 一次性筛选样品量少、速度慢、模型少 传统筛选 一次性筛选样品量少、速度慢、
许多药物作用的受体已被分离、纯化 许多药物作用的受体已被分离、纯化, 一些基因的功能及相关 调控物质被相继阐明, 调控物质被相继阐明 这使得许多在生命活动中发挥重要作用 的生物大分子可以直接成为大规模药物筛选的新模型, 的生物大分子可以直接成为大规模药物筛选的新模型 使得药 物筛选模型从传统的整体动物、 物筛选模型从传统的整体动物、器官和组织水平发展到细胞 和分子水平。 和分子水平。 筛选方法和技术发生了根本性的变化, 出现了高通量筛选自动控制的机器人 技术、综合应用自动控制的机器人, 基于新的科学原理的检测 手段和计算机信息系统等技术, 以酶活性、 手段和计算机信息系统等技术 以酶活性、受体结合及受体功 能的变化作为检测指标, 能的变化作为检测指标 在极短时间内即可完成庞大数量的化 合物活性筛选, 大大加速了新药的寻找和发现过程。 合物活性筛选 大大加速了新药的寻找和发现过程。
从受试菌中提取DNA, 两两混合，其中之一标记，未标记的 两两混合，其中之一标记， 从受试菌中提取 过量加入以避免标记DNA自身退火。将对照的放射性强度作 自身退火。 过量加入以避免标记 自身退火 根据杂交的多少进行分类。 为100%,根据杂交的多少进行分类。 根据杂交的多少进行分类
通过16SrRNA核苷酸序列分析，进行分类和构建 核苷酸序列分析， 通过 核苷酸序列分析 系统发育树已成为现代分类工作的主要内容。 系统发育树已成为现代分类工作的主要内容。 已成为现代分类工作的主要内容 分离细胞 提取总DNA 提取总 PCR扩增 扩增 序列测定 序列比较 /blast 系统发育树的构建
在富盐培养 基上生长的 变形细菌 16S rDNA 系统发育树
Phylogeny of the Living World-Overview
基因组测序?！ 基因组测序 ！
454 sequencing technology (/): less than $15K to sequence the entire genome of a microorganism of typical size (~6 Mb) within a few days. (2008.12 )
高通量药物筛选平台的组成：化合物库、靶体选择、 高通量药物筛选平台的组成：化合物库、靶体选择、靶 体和化合物反应的测试方法的建立、 体和化合物反应的测试方法的建立、靶体作用物的高通 量筛选和数据的信息处理系统。 量筛选和数据的信息处理系统。 通过对种类繁多的合成及天然化合物作针对各种药物靶 体的筛选，从中寻找最佳的先导化合物，进而用于新型 体的筛选，从中寻找最佳的先导化合物， 药物的开发。 药物的开发。 特点：规模大、速度快、成本相对较低， 特点：规模大、速度快、成本相对较低，缩短新药开发 周期并可找到最佳新药。 周期并可找到最佳新药。
世界著名的菌种保藏中心 美国典型菌种保藏中心 (American Type Culture Collection，ATCC) ， /. 美国农业研究服务菌种保藏中心 (Agricultural Research Service Culture , ARS) /.
自链霉素发现以来，抗生素的总量飞速增加， 自链霉素发现以来，抗生素的总量飞速增加，至2002年， 年 从微生物中分离了超过22,000 种生理活性物质，其中包 种生理活性物质， 从微生物中分离了超过 种抗生素， 为链霉菌） 含20,000种抗生素，放线菌（80%为链霉菌）占45%，真 种抗生素 放线菌（ 为链霉菌 ， 菌占38%，其他单细胞细菌（主要为假单胞菌和枯草杆 ，其他单细胞细菌（ 菌占 17%。 菌）占17%。 另外一组数据是至2002年，放线菌来源的抗生素约8700 年 放线菌来源的抗生素约 另外一组数据是至 种，真菌来源的4900种，而其他来源的细菌 真菌来源的 种 而其他来源的细菌2900种。两 种 个统计大致相似。 个统计大致相似。
同一个种内的不同菌株G+C mol %含量差别应在 ～5%以下 含量差别应在4～ 以下 同一个种内的不同菌株 含量差别应在 同属不同种的差别应低于10～ 不是同种。 同属不同种的差别应低于 ～15%，差别 ，差别>10%不是同种。 不是同种
DNA-DNA 杂交 核酸分子杂交是直接比较不同微生物之间基因组的差 异，因此结果更加可信。 因此结果更加可信。 原理： 根据DNA分子解链的可逆性和碱基配对的专 原理 ： 根据 分子解链的可逆性和碱基配对的专 一性， 将待测的不同来源的DNA在体外加热使其解 一性 ， 将待测的不同来源的 在体外加热使其解 并在合适的条件下使互补的碱基重新配对， 链，并在合适的条件下使互补的碱基重新配对，然后 测定百分率（以同源%或碱基相似性 表示） 或碱基相似性%表示 测定百分率（以同源 或碱基相似性 表示），此百 分比越高，表明两者间碱基顺序的同源性越高， 分比越高，表明两者间碱基顺序的同源性越高，即亲 缘关系越近。如同一种，应为 缘关系越近。如同一种，应为100% 。
高通量筛选(HTS, High Throughput Screening) 高通量筛选 随着分子生物学的发展， 随着分子生物学的发展，大量的允许作为新药靶标的蛋白 被克隆，利用细胞做为体外筛选系统成为可能，同时机器 被克隆，利用细胞做为体外筛选系统成为可能， 人和自动化系统的利用和发展，高通量筛选就应运而生。 人和自动化系统的利用和发展，高通量筛选就应运而生。 高通量药物筛选是使用机器人和自动化系统, 从大量的样本 高通量药物筛选是使用机器人和自动化系统 中鉴别出对确定的分子靶标有作用的少量活性化合物的一 种技术。被筛选出来的化合物可作为先导化合物进一步研 种技术。 究而开发成为新一代安全、有效的新型药物。 究而开发成为新一代安全、有效的新型药物。
ATCC和ARS 和 ATCC收藏种类繁多，几乎涵盖了所用的生物种类：细 收藏种类繁多，几乎涵盖了所用的生物种类： 收藏种类繁多 菌、噬菌体、细胞株和杂多瘤、丝状真菌和酵母、植物 噬菌体、细胞株和杂多瘤、丝状真菌和酵母、 种子、原虫、藻类、病毒和抗血清、动物、植物等。 种子、原虫、藻类、病毒和抗血清、动物、植物等。 ATCC鼓励世界各地将生物体保存在 鼓励世界各地将生物体保存在ATCC, 它同时为研 鼓励世界各地将生物体保存在 究人员提供收费服务。2004年ATCC开设了新加坡和香 究人员提供收费服务。 年 开设了新加坡和香 港两个亚洲发布中心。 港两个亚洲发布中心。 ARS最早是作为专利菌株的保存地，其规模和收藏的生 最早是作为专利菌株的保存地， 最早是作为专利菌株的保存地 物体种类远远少于ATCC。只有霉菌、原核生物（主要 物体种类远远少于 。只有霉菌、原核生物（ 是细菌）、酵母等三类。其专利菌株未列出。 ）、酵母等三类 是细菌）、酵母等三类。其专利菌株未列出。