抗生素发酵生产工艺精选课件.ppt
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1、关于抗生素发酵生产工艺第一页,本课件共有56页21.制药微生物生产菌种如何选育制药微生物生产菌种如何选育?发酵过程中主要检测的参数?发酵过程中主要检测的参数有哪些?有哪些?2.发酵工艺过程如何控制?发酵工艺过程如何控制?知知识识回回顾顾第二页,本课件共有56页3主要内容抗生素的概述:抗生素的概述:(1 1)抗生素的定义)抗生素的定义 (2 2)抗生素的命名)抗生素的命名(3 3)抗生素的分类)抗生素的分类青霉素的发酵生产工艺:(重点)青霉素的发酵生产工艺:(重点)(1 1)青霉素的概述青霉素的概述 (2 2)生产菌的生物学特性生产菌的生物学特性 (3 3)发酵工艺过程发酵工艺过程 第三页,本课
2、件共有56页41 抗生素的定义和命名抗生素的定义和命名(1)抗生素的定义抗生素的定义 早期:早期:一般认为来源于微生物,且主要作用一般认为来源于微生物,且主要作用于细菌感染。故认为于细菌感染。故认为抗生素抗生素(antibiotics)是微生是微生物在代谢过程中产的,在低浓度下就能抑制它种微物在代谢过程中产的,在低浓度下就能抑制它种微生物生长和活动,甚至杀死他种微生物的化学物质。生物生长和活动,甚至杀死他种微生物的化学物质。由于抗生素的这种杀菌能力,我们曾经把这类物质由于抗生素的这种杀菌能力,我们曾经把这类物质叫做叫做抗菌素抗菌素。第四页,本课件共有56页5现在:现在:来源:来源:随着抗生素研
3、究和生产的发展,新的抗生素的随着抗生素研究和生产的发展,新的抗生素的来源正在扩大。可以是来源正在扩大。可以是微生物、植物微生物、植物(如蒜素、常山碱、(如蒜素、常山碱、黄连素、长春花碱、鱼腥草素等)黄连素、长春花碱、鱼腥草素等)、动物动物(如鱼素、(如鱼素、红血球素等)红血球素等)。但抗生素的工业化生产主要是来自。但抗生素的工业化生产主要是来自微生微生物的大量发酵法,微生物是抗生素舞台上的主角。物的大量发酵法,微生物是抗生素舞台上的主角。作用对象:作用对象:病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生虫、病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生虫、藻类、肿瘤细胞等。因此不能把抗生素仅仅作为抗菌药物。藻类、肿瘤细胞
4、等。因此不能把抗生素仅仅作为抗菌药物。第五页,本课件共有56页6定义:虽然抗生素已被广泛使用,但是由于抗生素的多样性,关于抗生素的定义在专家中一直存在着分歧。目前,一个大多数专家所接受的定义是:抗生素是由生物(包括某些微生物、植物和动物在内)在其生命活动过程中产生的或(化学合成获得的),能在低浓度下有选择地抑制他种生物机能的低分子量的有机物质。狭义的定义是:抗生素是低分子量的微生物代谢产物,能在很低的浓度下抑制其他微生物的生长。第六页,本课件共有56页7 按生物的来源:按生物的来源:凡是在动、植物或微生物产生的,可按来源命名。如青凡是在动、植物或微生物产生的,可按来源命名。如青霉素、赤霉素、蒜
5、素霉素、赤霉素、蒜素 按化学结构命名:按化学结构命名:化学结构性质清楚的,如四环素(含有四并苯的化学结构性质清楚的,如四环素(含有四并苯的基本母核),氯四环素(金霉素),氧四环素(土霉素)。基本母核),氯四环素(金霉素),氧四环素(土霉素)。名称R1R2微生物来源四环素HH金色链霉菌金霉素HOH金色链霉菌土霉素ClH龟裂链霉菌 其它:其它:纪念意义、产地、俗名如正定霉素、井冈霉素、纪念意义、产地、俗名如正定霉素、井冈霉素、金霉素和土霉素等。金霉素和土霉素等。(2 2)抗生素的命名()抗生素的命名(一般分为三类)一般分为三类)第七页,本课件共有56页8 HNONSCH3CH3HCOO-H-lac
6、tam ring-内酰胺内酰胺 环环Rnatural penicillin R=CH2-CO-第八页,本课件共有56页9-内酰胺内酰胺 环环苯甲异噁唑青霉素苯甲异噁唑青霉素氨氨 苄青霉素苄青霉素羧苄青霉素羧苄青霉素苯氧甲基青霉素苯氧甲基青霉素第九页,本课件共有56页102 2 抗生素的发展简史抗生素的发展简史2.12.1治疗和发展治疗和发展我国的发展我国的发展:19531953年年5 5月月1 1日,建立了第一个生产青霉素的抗生素日,建立了第一个生产青霉素的抗生素工厂(上海第三制药厂);工厂(上海第三制药厂);1958 1958年年6 6月月3 3日,最大的抗生素联合企业建成投产日,最大的抗生
7、素联合企业建成投产(华北制药厂(华北制药厂,石家庄),也是青霉素发酵总容积居石家庄),也是青霉素发酵总容积居世界首位。世界首位。目前,多为原料药基地。但在半合成及成品药的剂型目前,多为原料药基地。但在半合成及成品药的剂型方面与国外相比差距很大。方面与国外相比差距很大。第十页,本课件共有56页11抗生素滥用的重灾区 中中国国是是抗抗生生素素使使用用大大国国,也也是是抗抗生生素素生生产产大大国国:年年产产抗抗生生素素原原料料大大约约2121万万吨吨,出出口口3 3万万吨吨,其其余余自自用用(包包括括医医疗与农业使用疗与农业使用),人均年消费量,人均年消费量138138克左右克左右(美国仅美国仅13
8、13克克)。20112011年年4 4月月7 7日日是是世世界界卫卫生生日日,首首届届合合理理用用药药大大会会在在这这一一天天召召开开,恰恰好好契契合合了了世世界界卫卫生生日日的的主主题题“抵抵御御耐耐药药性:今天不采取行动,明天就无药可用性:今天不采取行动,明天就无药可用”。第十一页,本课件共有56页12“后抗生素时代”如如果果不不再再控控制制抗抗生生素素的的滥滥用用状状态态,二二十十一一世世纪纪人人类类有有可可能能失失去去抗抗生生素素这这个个有有利利的的治治疗疗武武器器,重重新新回回到到没有抗生素的时代,所谓没有抗生素的时代,所谓“后抗生素时代后抗生素时代”。后后抗抗生生素素时时代代是是倒
9、倒退退,我我们们可可能能回回到到没没有有药药物物可可使使用用的的状状态态,大大量量的的传传染染性性疾疾病病将将危危害害人人类类的的身身体体健健康康和和生生命命。虽虽然然这这是是一一种种悲悲观观的的想想法法,但但悲悲观观的的很很有有道道理理,细细菌菌产产生生耐耐药药速速度度比比新新药药物开发的速度快得多物开发的速度快得多,这是一个确实的现象。,这是一个确实的现象。第十二页,本课件共有56页133 抗生素的分类抗生素的分类可根据可根据生物来源生物来源、作用对象作用对象、化学结构化学结构、作用机制作用机制、生物合成生物合成途径途径等方面对抗生素进行分类。等方面对抗生素进行分类。3.1 3.1 根据抗
10、生素的生物来源分类根据抗生素的生物来源分类 (生物学家生物学家)(1 1)放线菌产生的抗生素:)放线菌产生的抗生素:如链霉素、四环类(如四环素)、如链霉素、四环类(如四环素)、大环内酯类(如红霉素)、多烯类(如制霉菌素)大环内酯类(如红霉素)、多烯类(如制霉菌素)、放线菌素、放线菌素类(如放线菌素类(如放线菌素D D)等。(其中链霉菌属最多,诺卡氏菌属、小单)等。(其中链霉菌属最多,诺卡氏菌属、小单孢菌次之)孢菌次之)(2 2)真菌产生的抗生素:)真菌产生的抗生素:如青霉菌属和头孢菌属等分别产生一如青霉菌属和头孢菌属等分别产生一些很重要的抗生素(青霉素、灰黄霉素、头孢菌素)。些很重要的抗生素(
11、青霉素、灰黄霉素、头孢菌素)。第十三页,本课件共有56页14(3)细菌产生的抗生素:)细菌产生的抗生素:如多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等。如如多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等。如多粘菌素。多粘菌素。(4)植物或动物产生的抗生素:)植物或动物产生的抗生素:从被子植物蒜中制得的蒜素;从动从被子植物蒜中制得的蒜素;从动物脏器中制得的鱼素等。物脏器中制得的鱼素等。3.2根据抗生素的作用对象分类(医生、病理学家)根据抗生素的作用对象分类(医生、病理学家)(1)广谱抗生素:如氨卞青霉素既抑制)广谱抗生素:如氨卞青霉素既抑制G+,又抑制,又抑制G-(2)抗)抗G+的抗生素:如青霉素,的抗生素:如青霉素,(3)
12、抗)抗G-的抗生素:如链霉素的抗生素:如链霉素(3)抗真菌的抗生素:如制霉菌素)抗真菌的抗生素:如制霉菌素(4)抗病毒的抗生素:如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒有)抗病毒的抗生素:如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒有一定作用。一定作用。(5)抗癌的抗生素:如阿霉素)抗癌的抗生素:如阿霉素第十四页,本课件共有56页153.3根据抗生素的化学结构分类(化学家)根据抗生素的化学结构分类(化学家)较复杂,目前已确定结构的抗生素习惯如下分类:较复杂,目前已确定结构的抗生素习惯如下分类:(1)-内酰胺类内酰胺类抗生素:包括青霉素类,头孢菌素类等抗生素:包括青霉素类,头孢菌素类等(2)氨基糖苷类抗生素
13、:包括链霉素、庆大霉素等)氨基糖苷类抗生素:包括链霉素、庆大霉素等(3)大环内脂类)大环内脂类抗生素:如红霉素、麦迪加霉素抗生素:如红霉素、麦迪加霉素(4)四环类)四环类抗生素:如四环素、土霉素抗生素:如四环素、土霉素(5)多肽类)多肽类抗生素:如多粘菌素、杆菌肽抗生素:如多粘菌素、杆菌肽(6)蒽环类)蒽环类抗生素:如阿霉素、柔红霉素抗生素:如阿霉素、柔红霉素(7)喹诺酮类)喹诺酮类抗生素:如环丙沙星、诺氟沙星抗生素:如环丙沙星、诺氟沙星第十五页,本课件共有56页163.4 3.4 根据作用机制分类根据作用机制分类 此种分类的优点:便于进行理论研究,有助于了解抗生素影此种分类的优点:便于进行理
14、论研究,有助于了解抗生素影响病原体新陈代谢的哪些环节,从而找出治疗的规律,使抗生素响病原体新陈代谢的哪些环节,从而找出治疗的规律,使抗生素的使用更为合理。的使用更为合理。(1 1)抑制细胞壁合成抑制细胞壁合成的抗生素:如青霉素。的抗生素:如青霉素。(2 2)影响)影响细胞膜功能细胞膜功能的抗生素:多烯类抗生素。的抗生素:多烯类抗生素。(3 3)抑制病原菌)抑制病原菌蛋白质合成蛋白质合成的抗生素:四环素。的抗生素:四环素。(4 4)抑制核酸合成抑制核酸合成的抗生素:如影响的抗生素:如影响DNADNA结构和功能的丝裂结构和功能的丝裂霉素霉素C C。(5)抑制抑制生物能生物能作用的抗生素:如抑制电子
15、转移的抗霉素。作用的抗生素:如抑制电子转移的抗霉素。第十六页,本课件共有56页17第十七页,本课件共有56页183.5 3.5 根据抗生素的合成途径分类根据抗生素的合成途径分类(1 1)氨基酸、肽类衍生物抗生素:如青霉素类、头孢菌素)氨基酸、肽类衍生物抗生素:如青霉素类、头孢菌素等寡肽抗生素。等寡肽抗生素。(2 2)糖类衍生物抗生素:如链霉素等糖苷类抗生素。)糖类衍生物抗生素:如链霉素等糖苷类抗生素。(3 3)以乙酸、丙酸为单位的衍生物抗生素:红霉素等丙酸衍)以乙酸、丙酸为单位的衍生物抗生素:红霉素等丙酸衍生物。生物。第十八页,本课件共有56页19生产方法:1、生物合成法:传统方法 “工程菌”
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