生物制药工艺学(抗生素)
抗生素: 在低浓度下能选择性地抑制他种生物机能的化学物质。
半合成抗生素: 将生物合成法制得的天然代谢产物, 再用化学、生物方法进行分子改造，制成的各种衍生物
抗生素
抗生素的来源
- 土壤微生物： 真菌、放线菌、细菌
抗生素的特点
-
是微生物次级代谢产物
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不同微生物能产生同一种抗生素， 同一种微生物也能产生不同抗生素
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相对分子质量低
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低浓度下选择性的抑制他种生物机能的化学物质
医疗抗生素具备的特点
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难使病原菌产生耐药性
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有较大的差异毒力（对机体不影响，能杀死病原菌）
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最小的抑菌浓度
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抗菌活性广
光谱抗生素： 氯霉素、金霉素、土 霉素、四环素、甲砜霉素。不仅能强力抑制大部分革兰氏阴性菌和革兰氏式阳性菌，而且能抑制立克次体、螺旋体和某些原虫。
抗生素的分类
- 根据生物来源分来
- 放线菌：
链霉菌属最多，诺卡菌属较少。碱性化合物多。 - 真菌：
藻菌纲和子囊菌纲产生的少；担子菌刚产生的多。多为酸性化合物。 - 细菌： 主要来源
多黏杆菌、枯草杆菌、短芽孢杆菌。多为碱性。（差异毒性小） - 其它：
地衣酸、绿藻素、蒜素、番茄素、小蘖碱
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按照医疗的作用对象分
抗感染抗生素、抗肿瘤抗生素、降血脂抗生素
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按照作用性质分
繁殖期杀菌、静止期杀菌、速效杀菌、慢效杀菌
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作用机制分类
- 抑制或干扰细胞壁合成的抗生素
- 抑制或干扰蛋白质合成的抗生素
- 抑制或干扰DNA、RNA合成的抗生素
- 作用于能量代谢系统的抗生素
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按照抗生素获得来源
天然抗生素、基因工程抗生素、生物转化与酶工程抗生素、半合成抗生素
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根据抗生素的生物合成途径(为新的菌种发现提供帮助）
- 氨基酸、肽类衍生物
简单氨基酸类衍生物、寡肽抗生素、多肽类抗生素、多肽大环内脂抗生素、含腺嘌呤和嘧啶碱基的抗生素
- 糖类衍生物
糖苷类抗生素、与大环内酯连接的糖苷抗生素
- 以乙酸、丙酸为单位单衍生物
乙酸衍生物、丙酸抗生素、多烯或多炔类抗生素
- 根据化学结构
- \beta-内酰胺类抗生素： 抑制肽聚糖的合成
- 氨基糖苷类抗生素： 抑制蛋白质的合成
- 大环内脂类抗生素： 抑制蛋白质合成
- 四环类抗生素： 抑制蛋白质的合成
- 多肽内抗生素
单位
- 指定单位：
0.6ug青霉素钠等于一个青霉素单位 - 活性质量：仅以分子结构中活性部分的质量计算
抗生素应用
- 控制细菌感性性疾病
- 抑制肿瘤生长
- 调节人体生理功能
- 器官移植
- 控制病毒性感染
抗生素工业生产
- 由于是
次级代谢产物， 理论产量很难计算 - 有效成分浓度低
graph LR
A[菌种] -->B[孢子制备]
B--> C[种子制备]
C--> D[发酵]
D-->E[发酵液预处理]
E-->F[提取制精]
F--> G[产品检验]
G--> H[成品包装]
I[无菌空气]-->D[发酵]
I[无菌空气]-->C[种子制备]
M[消泡剂]--> D[发酵]
N[补料]--> D[发酵]
- 菌种选择
- 生长繁殖快、发酵单位高
- 遗传性能稳定， 在一定条件下能保持持久，产量高
- 培养条件粗放、发酵过程易于控制
- 合成的代谢副产物少，产生抗生素质量高
- 孢子制备
- 生产用的孢子必须经过纯种和生产性能的检验， 符合规定才能用来制备种子
- 种子培养
- 使孢子发芽、繁殖获得足够数量的菌丝，以便接种到种子罐
- 发酵
-
目的：使使微生物分泌大量的抗生素
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预处理
凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类）作用下，胶体脱稳并使粒子互相聚集成1mm大小块状凝聚体的过程絮凝：指使用絮凝剂（天然的合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网状，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂的主要作用起桥梁作用。