生物技术制药最新课件

1、生物技术制药最新第八章第八章微生物制药微生物制药生物技术制药最新本章主要内容w第一节第一节 微生物药物的产生菌微生物药物的产生菌w第二节第二节 微生物药物产生菌的获得微生物药物产生菌的获得w第三节第三节 微生物药物的生物合成微生物药物的生物合成生物技术制药最新第一节第一节 微生物药物的产生菌微生物药物的产生菌w微生物产生的药物以微生物产生的药物以抗生素抗生素为主，为主，还有还有氨基酸、酶类和维生素氨基酸、酶类和维生素类等多类等多种药物。自从抗生素应用于临床以种药物。自从抗生素应用于临床以来，已报道的抗生素已有一万种左来，已报道的抗生素已有一万种左右，每年以百计增加，已应用于临右，每年以百计增加

2、，已应用于临床的抗生素有一百多种，在人类治床的抗生素有一百多种，在人类治疗和预防疾病方面作出了巨大的贡疗和预防疾病方面作出了巨大的贡献。主要应用于抗炎、抗肿瘤、抗献。主要应用于抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗原虫和抗动植物病毒等方病毒、抗原虫和抗动植物病毒等方面。面。生物技术制药最新抗生素在临床应用中面临的问题抗生素在临床应用中面临的问题w细菌耐药性逐年增加细菌耐药性逐年增加，疗效逐渐下，疗效逐渐下降甚至无效，导致了治疗感染性疾降甚至无效，导致了治疗感染性疾病中的严重问题，通过病中的严重问题，通过新抗筛选新抗筛选来来解决现在面临的情况。解决现在面临的情况。生物技术制药最新在筛选过程中要考虑两方面的问题

3、：在筛选过程中要考虑两方面的问题：w一是代谢产物的产生，尽可能发现一是代谢产物的产生，尽可能发现新抗及产生菌新抗及产生菌；w二是代谢产物的活性检测要有灵敏二是代谢产物的活性检测要有灵敏的检测方法和手段的检测方法和手段。生物技术制药最新新微生物药物的筛选过程新微生物药物的筛选过程生物技术制药最新药物的产生菌药物的产生菌w细菌；细菌；w放线菌（目前发现的放线菌（目前发现的1000010000种左右种左右的活性物质的活性物质中中有有2 23 3是由放线菌产是由放线菌产生的）生的）; ;w丝状真菌。丝状真菌。生物技术制药最新w细菌，临床应用的由细菌产生的有细菌，临床应用的由细菌产生的有价值的抗生素并不

4、多，多为多肽类价值的抗生素并不多，多为多肽类药物。药物。杆菌肽、粘菌素、多粘菌素。杆菌肽、粘菌素、多粘菌素。生物技术制药最新w青霉素、头孢菌素、灰黄霉素。青霉素、头孢菌素、灰黄霉素。w青霉素，青霉素，内酰胺类抗生素，抑内酰胺类抗生素，抑制细胞壁的合成，作用于转肽酶和制细胞壁的合成，作用于转肽酶和羧肽酶。羧肽酶。w灰黄霉素抑制真菌的生长，使细胞灰黄霉素抑制真菌的生长，使细胞停止分裂。停止分裂。生物技术制药最新放线菌产生的药物主要是抗菌药，放线菌产生的药物主要是抗菌药，其次是抗肿瘤药其次是抗肿瘤药w（1 1）氨基糖苷类抗生素，临床应）氨基糖苷类抗生素，临床应用较多广谱抗细菌，作用机制是抑用较多广谱

5、抗细菌，作用机制是抑制细菌蛋白质的合成。制细菌蛋白质的合成。链霉素、卡链霉素、卡那霉素、庆大霉素。那霉素、庆大霉素。生物技术制药最新w（2 2）四环类抗生素，广谱抗细菌，）四环类抗生素，广谱抗细菌，抑制蛋白质的合成，与抑制蛋白质的合成，与30s30s小亚基小亚基结合，抑制氨酰结合，抑制氨酰tRNAtRNA与核糖体与核糖体A A的的结合，阻断肽链延长。结合，阻断肽链延长。四环素、四环素、金霉素、土霉素金霉素、土霉素。w（3 3）大环内酯类抗生素，抗革兰）大环内酯类抗生素，抗革兰氏阳性细菌，支原体和衣原体。氏阳性细菌，支原体和衣原体。与与50s50s大亚基结合，抑制转肽反应，大亚基结合，抑制转肽反

6、应，阻断蛋白质的合成。阻断蛋白质的合成。红霉素、螺红霉素、螺旋霉素旋霉素。生物技术制药最新w（4 4）紫霉素类抗生素，抗革兰氏阳）紫霉素类抗生素，抗革兰氏阳性和阴性细菌，结核杆菌，与性和阴性细菌，结核杆菌，与30s30s和和50s50s亚基结合，抑制蛋白质合成的起亚基结合，抑制蛋白质合成的起始反应和肽链延长中肽基始反应和肽链延长中肽基tRNAtRNA的转的转移。如紫霉素、结核放线菌素。移。如紫霉素、结核放线菌素。w（5 5）糖肽类抗生素，抗革兰氏阳性）糖肽类抗生素，抗革兰氏阳性细菌和金黄色葡萄球菌，抑制细胞细菌和金黄色葡萄球菌，抑制细胞壁粘肽的合成。如壁粘肽的合成。如万古霉万古霉素。素。生物技

7、术制药最新w（6 6）多烯类抗生素）多烯类抗生素, ,作用于真菌，作用于真菌，与细胞膜中的固醇结合，膜受损，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，细胞核苷酸外漏，影响正常代谢，细胞死亡。两性霉素、制霉菌素。死亡。两性霉素、制霉菌素。w（7 7）其他）其他利福霉素（抑制利福霉素（抑制RNARNA聚聚合酶从而抑制转录）、氯霉素（抑合酶从而抑制转录）、氯霉素（抑制蛋白质的合成）、磷霉素（抑制制蛋白质的合成）、磷霉素（抑制肽聚糖前体的形成）。肽聚糖前体的形成）。生物技术制药最新第二节第二节 微生物药物产生菌的获得微生物药物产

8、生菌的获得w一、利用微生物生产药物的优越性一、利用微生物生产药物的优越性w微生物分布广，种类多，易变异，微生物分布广，种类多，易变异，次级代谢产物多样性和新颖性次级代谢产物多样性和新颖性微微生物是具有潜在治疗效用的新结构生物是具有潜在治疗效用的新结构化合物的无穷源泉。化合物的无穷源泉。生物技术制药最新利用微生物生产药物利用微生物生产药物w采集样品采集样品分离分离微生物微生物发酵发酵活性物质活性物质筛选筛选活性物质的活性物质的分离分离纯化和鉴别纯化和鉴别临床前药理、临床试临床前药理、临床试验验开发研究开发研究 生物技术制药最新二、微生物的来源二、微生物的来源w土壤，海洋，河，湖，极端环境和土壤，

9、海洋，河，湖，极端环境和枯树叶，堆肥。枯树叶，堆肥。 生物技术制药最新三、土壤微生物的分离三、土壤微生物的分离w（一）、采集样品（一）、采集样品w不同来源的土壤中，微生物的种类和不同来源的土壤中，微生物的种类和数量有很大的差异，含有机氮较多的数量有很大的差异，含有机氮较多的中性土中，放线菌和细菌较多。中性土中，放线菌和细菌较多。w含有机氮较少的酸性土中，真菌较多。含有机氮较少的酸性土中，真菌较多。w0 04040厘米深处土壤中微生物的垂直厘米深处土壤中微生物的垂直分布：分布：w真菌，地表真菌，地表0 00.30.3米；放线菌和细菌，米；放线菌和细菌，0 01 1米，米，8080在在0 0101

10、0厘米。厘米。生物技术制药最新w采样，采样，5 5厘米以下，未开垦土地为厘米以下，未开垦土地为佳，不同地理和生态环境，不同植佳，不同地理和生态环境，不同植被或不同质土壤对放线菌的种类，被或不同质土壤对放线菌的种类，数量影响较大，南方放线菌种类比数量影响较大，南方放线菌种类比北方多，适宜季节为春秋季。北方多，适宜季节为春秋季。生物技术制药最新（二）、分离（二）、分离w1 1、样品的处理、样品的处理w温度：温度：4040100100度，高温处理，得度，高温处理，得到不同种类放线菌。到不同种类放线菌。w化学试剂：化学试剂：SDSSDS酵母浸膏，减少酵母浸膏，减少细菌细菌55559090，将风干土壤与

11、碳，将风干土壤与碳酸钙酸钙2626度培养度培养7 79 9天，再分离，天，再分离，放线菌数量增加放线菌数量增加100100倍。倍。w物理：离心，物理：离心，1600016000转，离心转，离心2020分，分，上清液主要是放线菌的孢子，沉上清液主要是放线菌的孢子，沉淀为细菌、真菌孢子。淀为细菌、真菌孢子。生物技术制药最新w2 2、分离培养基、分离培养基w高氏一号，查氏培养基，特殊培养高氏一号，查氏培养基，特殊培养基。基。w3 3、抑制剂的应用、抑制剂的应用w目的菌是放线菌，培养基中加入抗目的菌是放线菌，培养基中加入抗真菌的试剂，抗细菌的青霉素或链真菌的试剂，抗细菌的青霉素或链霉素。霉素。 生物技

12、术制药最新w4 4、分离方法、分离方法w稀释稀释分离分离法、法、划线分离法、组织分划线分离法、组织分离法、离法、干土喷射法干土喷射法喷土机喷土机w5 5、培养条件、培养条件w酸度，温度，酸度，温度，25253030度，度，7 71414天。天。w6 6、挑选、挑选w单菌落传斜面。单菌落传斜面。生物技术制药最新（三）、新微生物药物的筛选（三）、新微生物药物的筛选w初筛：初筛：w合适培养基及条件利于产生次级代合适培养基及条件利于产生次级代谢产物。谢产物。w培养方式：固体，琼脂块转到活性培养方式：固体，琼脂块转到活性测定平皿中；液体，发酵液，测抗测定平皿中；液体，发酵液，测抗菌活性。菌活性。生物技术

13、制药最新w筛选模型的要求：高专一性，高选筛选模型的要求：高专一性，高选择性，高敏感性，快速反应性，高择性，高敏感性，快速反应性，高稳定性。稳定性。w1 1、常利用敏感菌作检定菌的琼脂、常利用敏感菌作检定菌的琼脂扩散法；扩散法；w2 2、抗生素耐药突变株。、抗生素耐药突变株。w找到有某种活性的出发菌株。找到有某种活性的出发菌株。生物技术制药最新w复筛：复筛：w作平行样，多次实验，确证其所产作平行样，多次实验，确证其所产活性物质的能力和稳定性。活性物质的能力和稳定性。 生物技术制药最新（四）、生产菌的改良（四）、生产菌的改良w1 1、自然选育自然选育：对于退化、产量下：对于退化、产量下降，菌种不纯

14、等现象，常进行自然降，菌种不纯等现象，常进行自然选育进行纯化。选育进行纯化。w2 2、诱变选育诱变选育：诱变剂有物理和化：诱变剂有物理和化学两类，物理诱变剂常为紫外线、学两类，物理诱变剂常为紫外线、X X射线，激光等；化学诱变剂主要射线，激光等；化学诱变剂主要是烷化剂、碱基类似物等。是烷化剂、碱基类似物等。生物技术制药最新w3 3、杂交育种杂交育种：优良性状的集中体：优良性状的集中体现，原生质体融合现，原生质体融合遗传物质的遗传物质的交换重组，再生后得到正常菌株。交换重组，再生后得到正常菌株。w4 4、基因工程改良菌种基因工程改良菌种：目的基因，：目的基因，载体，重组体，产量增加。载体，重组体

15、，产量增加。生物技术制药最新第三节第三节 微生物药物的生物合成微生物药物的生物合成w（一）、微生物的代谢（一）、微生物的代谢w微生物代谢是指微生物体内的化学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）。反应（包括合成和分解代谢）。w根据微生物在体内代谢过程中产生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，可的代谢产物在机体的不同作用，可分为初级和次级代谢物。分为初级和次级代谢物。生物技术制药最新w初级代谢物初级代谢物使营养物转变为机使营养物转变为机体的结构物质和对机体具有生理活体的结构物质和对机体具有生理活性作用的物质。包括供机体进行生性作用的物质。包括供机体进行生物

16、合成的各种小分子单体，前体和物合成的各种小分子单体，前体和多聚物。多聚物。如酶、氨基酸等。如酶、氨基酸等。生物技术制药最新w次级代谢物次级代谢物存在于某些生物中存在于某些生物中（植物和微生物），并在一定的生（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，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，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消除自身毒素等方面发挥作用. .次次级产物的合成途径和产物的结构通级产物的合成途径和产物的结构通常常是是错综复杂、各不相同的，如抗错综复杂、各不相同的

17、，如抗生素、酶抑制剂、免疫调节剂、生生素、酶抑制剂、免疫调节剂、生长调节剂等。长调节剂等。生物技术制药最新（二）、次级代谢产物生物合成（二）、次级代谢产物生物合成的基本特征的基本特征w微生物药物是指由微生物在其生命微生物药物是指由微生物在其生命活动中产生的具有生理活性的次级活动中产生的具有生理活性的次级产物及其衍生物。产物及其衍生物。包括：抗微生物包括：抗微生物感染和抗肿瘤的抗生素；酶抑制剂、感染和抗肿瘤的抗生素；酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂、抗氧化免疫调节剂、受体拮抗剂、抗氧化剂。剂。w 生物技术制药最新次级产物合成的基本特征次级产物合成的基本特征w1 1、微生物的次级代谢是微生物生、微

18、生物的次级代谢是微生物生理、生化状态的体现，生长后期开理、生化状态的体现，生长后期开始形成，当培养液中缺乏某种重要始形成，当培养液中缺乏某种重要的营养物质而使细胞生长繁殖受到的营养物质而使细胞生长繁殖受到限制时，合成才启动；限制时，合成才启动；w2 2、以初级产物为前体，受初级调、以初级产物为前体，受初级调节，初级受阻，次级也不能合成；节，初级受阻，次级也不能合成；生物技术制药最新w3 3、一种底物可合成多种结构上完、一种底物可合成多种结构上完全不同的次级产物，不同微生物可全不同的次级产物，不同微生物可合成相同的产物；合成相同的产物；w4 4、合成次级产物的酶系对底物的、合成次级产物的酶系对底

19、物的特异性不强，进行次级代谢的产生特异性不强，进行次级代谢的产生菌往往同时合成多种结构相似的次菌往往同时合成多种结构相似的次级产物；级产物；w5 5、次级合成过程中，有时控制次、次级合成过程中，有时控制次级产物合成的基因不仅位于染色体级产物合成的基因不仅位于染色体上，也可位于质粒上，质粒易缺失，上，也可位于质粒上，质粒易缺失，次级产物合成不稳定。次级产物合成不稳定。生物技术制药最新（三）、微生物药物生物合成的（三）、微生物药物生物合成的基本途径基本途径w1 1、次级产物的生源、次级产物的生源w 次级产物中的构建单位称之为次级产物中的构建单位称之为生源（生源（biogenbiogen），一般直接

20、或间接，一般直接或间接来源于代谢中间物或初级代谢物，来源于代谢中间物或初级代谢物，可直接作为合成的前体，也可修饰可直接作为合成的前体，也可修饰之后用于合成次级产物，虽然次级之后用于合成次级产物，虽然次级代谢产物种类繁多，但生源只有几代谢产物种类繁多，但生源只有几种种。生物技术制药最新w（1 1）、聚酮体）、聚酮体w（2 2）、糖类）、糖类w（3 3）、氨基酸）、氨基酸w（4 4）、非核酸类的嘌呤、嘧啶碱基）、非核酸类的嘌呤、嘧啶碱基w（5 5）、莽草酸）、莽草酸w（6 6）、甲羟戊酸）、甲羟戊酸生物技术制药最新（1 1）、聚酮体）、聚酮体w含有多个羟基，基本单元为乙酸、含有多个羟基，基本单元为

21、乙酸、丁酸、丙酮、乙酰辅酶丁酸、丙酮、乙酰辅酶a a、丙酰辅、丙酰辅酶酶A A等，缩合脱羟最终形成等，缩合脱羟最终形成多多酮次甲基链，在该生源的基础上可酮次甲基链，在该生源的基础上可得到四环素、蒽环类抗生素，环化得到四环素、蒽环类抗生素，环化后可生成大内酯环，不饱和多烯大后可生成大内酯环，不饱和多烯大环内酯。环内酯。生物技术制药最新生物技术制药最新（2 2）、糖类）、糖类w次级产物，氨基糖、糖胺、核糖、次级产物，氨基糖、糖胺、核糖、环多醇、氨基环多醇。环多醇、氨基环多醇。w1 1）、氨基糖：新霉素）、氨基糖：新霉素B B，多烯大环，多烯大环内酯类；内酯类；w2 2）、糖胺：大环内酯类（红霉）、糖胺：大环内酯类（红霉素）；素）；w3 3）、环多醇：链霉素。）、环多醇：链霉素。生物技术制药最新（3 3）、氨基酸）、氨基酸w次级代谢产物中的多种非蛋白质氨次级代谢产物中的多种非蛋白质氨基酸常用来合成肽类抗生素。短杆基酸常用来合成肽类抗生素。短杆菌肽，杆菌肽，菌肽，杆菌肽，w不常见氨基酸：不常见氨基酸：L L鸟氨酸，鸟氨酸，D D苯苯氨酸、氨酸、D D谷