生物技術(shù)制藥最新課件

1、生物技術(shù)制藥最新第八章第八章微生物制藥微生物制藥生物技術(shù)制藥最新本章主要內(nèi)容w第一節(jié)第一節(jié) 微生物藥物的產(chǎn)生菌微生物藥物的產(chǎn)生菌w第二節(jié)第二節(jié) 微生物藥物產(chǎn)生菌的獲得微生物藥物產(chǎn)生菌的獲得w第三節(jié)第三節(jié) 微生物藥物的生物合成微生物藥物的生物合成生物技術(shù)制藥最新第一節(jié)第一節(jié) 微生物藥物的產(chǎn)生菌微生物藥物的產(chǎn)生菌w微生物產(chǎn)生的藥物以微生物產(chǎn)生的藥物以抗生素抗生素為主，為主，還有還有氨基酸、酶類和維生素氨基酸、酶類和維生素類等多類等多種藥物。自從抗生素應(yīng)用于臨床以種藥物。自從抗生素應(yīng)用于臨床以來，已報道的抗生素已有一萬種左來，已報道的抗生素已有一萬種左右，每年以百計增加，已應(yīng)用于臨右，每年以百計增加

2、，已應(yīng)用于臨床的抗生素有一百多種，在人類治床的抗生素有一百多種，在人類治療和預防疾病方面作出了巨大的貢療和預防疾病方面作出了巨大的貢獻。主要應(yīng)用于抗炎、抗腫瘤、抗獻。主要應(yīng)用于抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗原蟲和抗動植物病毒等方病毒、抗原蟲和抗動植物病毒等方面。面。生物技術(shù)制藥最新抗生素在臨床應(yīng)用中面臨的問題抗生素在臨床應(yīng)用中面臨的問題w細菌耐藥性逐年增加細菌耐藥性逐年增加，療效逐漸下，療效逐漸下降甚至無效，導致了治療感染性疾降甚至無效，導致了治療感染性疾病中的嚴重問題，通過病中的嚴重問題，通過新抗篩選新抗篩選來來解決現(xiàn)在面臨的情況。解決現(xiàn)在面臨的情況。生物技術(shù)制藥最新在篩選過程中要考慮兩方面的問題

3、：在篩選過程中要考慮兩方面的問題：w一是代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，盡可能發(fā)現(xiàn)一是代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，盡可能發(fā)現(xiàn)新抗及產(chǎn)生菌新抗及產(chǎn)生菌；w二是代謝產(chǎn)物的活性檢測要有靈敏二是代謝產(chǎn)物的活性檢測要有靈敏的檢測方法和手段的檢測方法和手段。生物技術(shù)制藥最新新微生物藥物的篩選過程新微生物藥物的篩選過程生物技術(shù)制藥最新藥物的產(chǎn)生菌藥物的產(chǎn)生菌w細菌；細菌；w放線菌（目前發(fā)現(xiàn)的放線菌（目前發(fā)現(xiàn)的1000010000種左右種左右的活性物質(zhì)的活性物質(zhì)中中有有2 23 3是由放線菌產(chǎn)是由放線菌產(chǎn)生的）生的）; ;w絲狀真菌。絲狀真菌。生物技術(shù)制藥最新w細菌，臨床應(yīng)用的由細菌產(chǎn)生的有細菌，臨床應(yīng)用的由細菌產(chǎn)生的有價值的抗生素并不

4、多，多為多肽類價值的抗生素并不多，多為多肽類藥物。藥物。桿菌肽、粘菌素、多粘菌素。桿菌肽、粘菌素、多粘菌素。生物技術(shù)制藥最新w青霉素、頭孢菌素、灰黃霉素。青霉素、頭孢菌素、灰黃霉素。w青霉素，青霉素，內(nèi)酰胺類抗生素，抑內(nèi)酰胺類抗生素，抑制細胞壁的合成，作用于轉(zhuǎn)肽酶和制細胞壁的合成，作用于轉(zhuǎn)肽酶和羧肽酶。羧肽酶。w灰黃霉素抑制真菌的生長，使細胞灰黃霉素抑制真菌的生長，使細胞停止分裂。停止分裂。生物技術(shù)制藥最新放線菌產(chǎn)生的藥物主要是抗菌藥，放線菌產(chǎn)生的藥物主要是抗菌藥，其次是抗腫瘤藥其次是抗腫瘤藥w（1 1）氨基糖苷類抗生素，臨床應(yīng)）氨基糖苷類抗生素，臨床應(yīng)用較多廣譜抗細菌，作用機制是抑用較多廣譜

5、抗細菌，作用機制是抑制細菌蛋白質(zhì)的合成。制細菌蛋白質(zhì)的合成。鏈霉素、卡鏈霉素、卡那霉素、慶大霉素。那霉素、慶大霉素。生物技術(shù)制藥最新w（2 2）四環(huán)類抗生素，廣譜抗細菌，）四環(huán)類抗生素，廣譜抗細菌，抑制蛋白質(zhì)的合成，與抑制蛋白質(zhì)的合成，與30s30s小亞基小亞基結(jié)合，抑制氨酰結(jié)合，抑制氨酰tRNAtRNA與核糖體與核糖體A A的的結(jié)合，阻斷肽鏈延長。結(jié)合，阻斷肽鏈延長。四環(huán)素、四環(huán)素、金霉素、土霉素金霉素、土霉素。w（3 3）大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，抗革蘭）大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，抗革蘭氏陽性細菌，支原體和衣原體。氏陽性細菌，支原體和衣原體。與與50s50s大亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)肽反應(yīng)，大亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)肽反

6、應(yīng)，阻斷蛋白質(zhì)的合成。阻斷蛋白質(zhì)的合成。紅霉素、螺紅霉素、螺旋霉素旋霉素。生物技術(shù)制藥最新w（4 4）紫霉素類抗生素，抗革蘭氏陽）紫霉素類抗生素，抗革蘭氏陽性和陰性細菌，結(jié)核桿菌，與性和陰性細菌，結(jié)核桿菌，與30s30s和和50s50s亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成的起亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成的起始反應(yīng)和肽鏈延長中肽基始反應(yīng)和肽鏈延長中肽基tRNAtRNA的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)移。如紫霉素、結(jié)核放線菌素。移。如紫霉素、結(jié)核放線菌素。w（5 5）糖肽類抗生素，抗革蘭氏陽性）糖肽類抗生素，抗革蘭氏陽性細菌和金黃色葡萄球菌，抑制細胞細菌和金黃色葡萄球菌，抑制細胞壁粘肽的合成。如壁粘肽的合成。如萬古霉萬古霉素。素。生物技

7、術(shù)制藥最新w（6 6）多烯類抗生素）多烯類抗生素, ,作用于真菌，作用于真菌，與細胞膜中的固醇結(jié)合，膜受損，與細胞膜中的固醇結(jié)合，膜受損，胞內(nèi)的一些物質(zhì)鉀離子、氨基酸和胞內(nèi)的一些物質(zhì)鉀離子、氨基酸和核苷酸外漏，影響正常代謝，細胞核苷酸外漏，影響正常代謝，細胞死亡。兩性霉素、制霉菌素。死亡。兩性霉素、制霉菌素。w（7 7）其他）其他利福霉素（抑制利福霉素（抑制RNARNA聚聚合酶從而抑制轉(zhuǎn)錄）、氯霉素（抑合酶從而抑制轉(zhuǎn)錄）、氯霉素（抑制蛋白質(zhì)的合成）、磷霉素（抑制制蛋白質(zhì)的合成）、磷霉素（抑制肽聚糖前體的形成）。肽聚糖前體的形成）。生物技術(shù)制藥最新第二節(jié)第二節(jié) 微生物藥物產(chǎn)生菌的獲得微生物藥物產(chǎn)

8、生菌的獲得w一、利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性一、利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性w微生物分布廣，種類多，易變異，微生物分布廣，種類多，易變異，次級代謝產(chǎn)物多樣性和新穎性次級代謝產(chǎn)物多樣性和新穎性微微生物是具有潛在治療效用的新結(jié)構(gòu)生物是具有潛在治療效用的新結(jié)構(gòu)化合物的無窮源泉?；衔锏臒o窮源泉。生物技術(shù)制藥最新利用微生物生產(chǎn)藥物利用微生物生產(chǎn)藥物w采集樣品采集樣品分離分離微生物微生物發(fā)酵發(fā)酵活性物質(zhì)活性物質(zhì)篩選篩選活性物質(zhì)的活性物質(zhì)的分離分離純化和鑒別純化和鑒別臨床前藥理、臨床試臨床前藥理、臨床試驗驗開發(fā)研究開發(fā)研究 生物技術(shù)制藥最新二、微生物的來源二、微生物的來源w土壤，海洋，河，湖，極端環(huán)境和土壤，

9、海洋，河，湖，極端環(huán)境和枯樹葉，堆肥。枯樹葉，堆肥。 生物技術(shù)制藥最新三、土壤微生物的分離三、土壤微生物的分離w（一）、采集樣品（一）、采集樣品w不同來源的土壤中，微生物的種類和不同來源的土壤中，微生物的種類和數(shù)量有很大的差異，含有機氮較多的數(shù)量有很大的差異，含有機氮較多的中性土中，放線菌和細菌較多。中性土中，放線菌和細菌較多。w含有機氮較少的酸性土中，真菌較多。含有機氮較少的酸性土中，真菌較多。w0 04040厘米深處土壤中微生物的垂直厘米深處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；放線菌和細菌，米；放線菌和細菌，0 01 1米，米，8080在在0 0101

10、0厘米。厘米。生物技術(shù)制藥最新w采樣，采樣，5 5厘米以下，未開墾土地為厘米以下，未開墾土地為佳，不同地理和生態(tài)環(huán)境，不同植佳，不同地理和生態(tài)環(huán)境，不同植被或不同質(zhì)土壤對放線菌的種類，被或不同質(zhì)土壤對放線菌的種類，數(shù)量影響較大，南方放線菌種類比數(shù)量影響較大，南方放線菌種類比北方多，適宜季節(jié)為春秋季。北方多，適宜季節(jié)為春秋季。生物技術(shù)制藥最新（二）、分離（二）、分離w1 1、樣品的處理、樣品的處理w溫度：溫度：4040100100度，高溫處理，得度，高溫處理，得到不同種類放線菌。到不同種類放線菌。w化學試劑：化學試劑：SDSSDS酵母浸膏，減少酵母浸膏，減少細菌細菌55559090，將風干土壤與

11、碳，將風干土壤與碳酸鈣酸鈣2626度培養(yǎng)度培養(yǎng)7 79 9天，再分離，天，再分離，放線菌數(shù)量增加放線菌數(shù)量增加100100倍。倍。w物理：離心，物理：離心，1600016000轉(zhuǎn)，離心轉(zhuǎn)，離心2020分，分，上清液主要是放線菌的孢子，沉上清液主要是放線菌的孢子，沉淀為細菌、真菌孢子。淀為細菌、真菌孢子。生物技術(shù)制藥最新w2 2、分離培養(yǎng)基、分離培養(yǎng)基w高氏一號，查氏培養(yǎng)基，特殊培養(yǎng)高氏一號，查氏培養(yǎng)基，特殊培養(yǎng)基?；3 3、抑制劑的應(yīng)用、抑制劑的應(yīng)用w目的菌是放線菌，培養(yǎng)基中加入抗目的菌是放線菌，培養(yǎng)基中加入抗真菌的試劑，抗細菌的青霉素或鏈真菌的試劑，抗細菌的青霉素或鏈霉素。霉素。 生物技

12、術(shù)制藥最新w4 4、分離方法、分離方法w稀釋稀釋分離分離法、法、劃線分離法、組織分劃線分離法、組織分離法、離法、干土噴射法干土噴射法噴土機噴土機w5 5、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)條件w酸度，溫度，酸度，溫度，25253030度，度，7 71414天。天。w6 6、挑選、挑選w單菌落傳斜面。單菌落傳斜面。生物技術(shù)制藥最新（三）、新微生物藥物的篩選（三）、新微生物藥物的篩選w初篩：初篩：w合適培養(yǎng)基及條件利于產(chǎn)生次級代合適培養(yǎng)基及條件利于產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物。謝產(chǎn)物。w培養(yǎng)方式：固體，瓊脂塊轉(zhuǎn)到活性培養(yǎng)方式：固體，瓊脂塊轉(zhuǎn)到活性測定平皿中；液體，發(fā)酵液，測抗測定平皿中；液體，發(fā)酵液，測抗菌活性。菌活性。生物技術(shù)

13、制藥最新w篩選模型的要求：高專一性，高選篩選模型的要求：高專一性，高選擇性，高敏感性，快速反應(yīng)性，高擇性，高敏感性，快速反應(yīng)性，高穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。w1 1、常利用敏感菌作檢定菌的瓊脂、常利用敏感菌作檢定菌的瓊脂擴散法；擴散法；w2 2、抗生素耐藥突變株。、抗生素耐藥突變株。w找到有某種活性的出發(fā)菌株。找到有某種活性的出發(fā)菌株。生物技術(shù)制藥最新w復篩：復篩：w作平行樣，多次實驗，確證其所產(chǎn)作平行樣，多次實驗，確證其所產(chǎn)活性物質(zhì)的能力和穩(wěn)定性?；钚晕镔|(zhì)的能力和穩(wěn)定性。 生物技術(shù)制藥最新（四）、生產(chǎn)菌的改良（四）、生產(chǎn)菌的改良w1 1、自然選育自然選育：對于退化、產(chǎn)量下：對于退化、產(chǎn)量下降，菌種不純

14、等現(xiàn)象，常進行自然降，菌種不純等現(xiàn)象，常進行自然選育進行純化。選育進行純化。w2 2、誘變選育誘變選育：誘變劑有物理和化：誘變劑有物理和化學兩類，物理誘變劑常為紫外線、學兩類，物理誘變劑常為紫外線、X X射線，激光等；化學誘變劑主要射線，激光等；化學誘變劑主要是烷化劑、堿基類似物等。是烷化劑、堿基類似物等。生物技術(shù)制藥最新w3 3、雜交育種雜交育種：優(yōu)良性狀的集中體：優(yōu)良性狀的集中體現(xiàn)，原生質(zhì)體融合現(xiàn)，原生質(zhì)體融合遺傳物質(zhì)的遺傳物質(zhì)的交換重組，再生后得到正常菌株。交換重組，再生后得到正常菌株。w4 4、基因工程改良菌種基因工程改良菌種：目的基因，：目的基因，載體，重組體，產(chǎn)量增加。載體，重組體

15、，產(chǎn)量增加。生物技術(shù)制藥最新第三節(jié)第三節(jié) 微生物藥物的生物合成微生物藥物的生物合成w（一）、微生物的代謝（一）、微生物的代謝w微生物代謝是指微生物體內(nèi)的化學微生物代謝是指微生物體內(nèi)的化學反應(yīng)（包括合成和分解代謝）。反應(yīng)（包括合成和分解代謝）。w根據(jù)微生物在體內(nèi)代謝過程中產(chǎn)生根據(jù)微生物在體內(nèi)代謝過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物在機體的不同作用，可的代謝產(chǎn)物在機體的不同作用，可分為初級和次級代謝物。分為初級和次級代謝物。生物技術(shù)制藥最新w初級代謝物初級代謝物使營養(yǎng)物轉(zhuǎn)變?yōu)闄C使營養(yǎng)物轉(zhuǎn)變?yōu)闄C體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和對機體具有生理活體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和對機體具有生理活性作用的物質(zhì)。包括供機體進行生性作用的物質(zhì)。包括供機體進行生物

16、合成的各種小分子單體，前體和物合成的各種小分子單體，前體和多聚物。多聚物。如酶、氨基酸等。如酶、氨基酸等。生物技術(shù)制藥最新w次級代謝物次級代謝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），并在一定的生長期內(nèi)出現(xiàn)的一類代謝類型，對基長期內(nèi)出現(xiàn)的一類代謝類型，對基本生命活動幾乎無作用，產(chǎn)量較低，本生命活動幾乎無作用，產(chǎn)量較低，但他們在抵抗惡劣環(huán)境，偽裝躲避，但他們在抵抗惡劣環(huán)境，偽裝躲避，消除自身毒素等方面發(fā)揮作用消除自身毒素等方面發(fā)揮作用. .次次級產(chǎn)物的合成途徑和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)通級產(chǎn)物的合成途徑和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)通常常是是錯綜復雜、各不相同的，如抗錯綜復雜、各不相同的

17、，如抗生素、酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、生生素、酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、生長調(diào)節(jié)劑等。長調(diào)節(jié)劑等。生物技術(shù)制藥最新（二）、次級代謝產(chǎn)物生物合成（二）、次級代謝產(chǎn)物生物合成的基本特征的基本特征w微生物藥物是指由微生物在其生命微生物藥物是指由微生物在其生命活動中產(chǎn)生的具有生理活性的次級活動中產(chǎn)生的具有生理活性的次級產(chǎn)物及其衍生物。產(chǎn)物及其衍生物。包括：抗微生物包括：抗微生物感染和抗腫瘤的抗生素；酶抑制劑、感染和抗腫瘤的抗生素；酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑、抗氧化免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑、抗氧化劑。劑。w 生物技術(shù)制藥最新次級產(chǎn)物合成的基本特征次級產(chǎn)物合成的基本特征w1 1、微生物的次級代謝是微生物生、微

18、生物的次級代謝是微生物生理、生化狀態(tài)的體現(xiàn)，生長后期開理、生化狀態(tài)的體現(xiàn)，生長后期開始形成，當培養(yǎng)液中缺乏某種重要始形成，當培養(yǎng)液中缺乏某種重要的營養(yǎng)物質(zhì)而使細胞生長繁殖受到的營養(yǎng)物質(zhì)而使細胞生長繁殖受到限制時，合成才啟動；限制時，合成才啟動；w2 2、以初級產(chǎn)物為前體，受初級調(diào)、以初級產(chǎn)物為前體，受初級調(diào)節(jié)，初級受阻，次級也不能合成；節(jié)，初級受阻，次級也不能合成；生物技術(shù)制藥最新w3 3、一種底物可合成多種結(jié)構(gòu)上完、一種底物可合成多種結(jié)構(gòu)上完全不同的次級產(chǎn)物，不同微生物可全不同的次級產(chǎn)物，不同微生物可合成相同的產(chǎn)物；合成相同的產(chǎn)物；w4 4、合成次級產(chǎn)物的酶系對底物的、合成次級產(chǎn)物的酶系對底

19、物的特異性不強，進行次級代謝的產(chǎn)生特異性不強，進行次級代謝的產(chǎn)生菌往往同時合成多種結(jié)構(gòu)相似的次菌往往同時合成多種結(jié)構(gòu)相似的次級產(chǎn)物；級產(chǎn)物；w5 5、次級合成過程中，有時控制次、次級合成過程中，有時控制次級產(chǎn)物合成的基因不僅位于染色體級產(chǎn)物合成的基因不僅位于染色體上，也可位于質(zhì)粒上，質(zhì)粒易缺失，上，也可位于質(zhì)粒上，質(zhì)粒易缺失，次級產(chǎn)物合成不穩(wěn)定。次級產(chǎn)物合成不穩(wěn)定。生物技術(shù)制藥最新（三）、微生物藥物生物合成的（三）、微生物藥物生物合成的基本途徑基本途徑w1 1、次級產(chǎn)物的生源、次級產(chǎn)物的生源w 次級產(chǎn)物中的構(gòu)建單位稱之為次級產(chǎn)物中的構(gòu)建單位稱之為生源（生源（biogenbiogen），一般直接

20、或間接，一般直接或間接來源于代謝中間物或初級代謝物，來源于代謝中間物或初級代謝物，可直接作為合成的前體，也可修飾可直接作為合成的前體，也可修飾之后用于合成次級產(chǎn)物，雖然次級之后用于合成次級產(chǎn)物，雖然次級代謝產(chǎn)物種類繁多，但生源只有幾代謝產(chǎn)物種類繁多，但生源只有幾種種。生物技術(shù)制藥最新w（1 1）、聚酮體）、聚酮體w（2 2）、糖類）、糖類w（3 3）、氨基酸）、氨基酸w（4 4）、非核酸類的嘌呤、嘧啶堿基）、非核酸類的嘌呤、嘧啶堿基w（5 5）、莽草酸）、莽草酸w（6 6）、甲羥戊酸）、甲羥戊酸生物技術(shù)制藥最新（1 1）、聚酮體）、聚酮體w含有多個羥基，基本單元為乙酸、含有多個羥基，基本單元為

21、乙酸、丁酸、丙酮、乙酰輔酶丁酸、丙酮、乙酰輔酶a a、丙酰輔、丙酰輔酶酶A A等，縮合脫羥最終形成等，縮合脫羥最終形成多多酮次甲基鏈，在該生源的基礎(chǔ)上可酮次甲基鏈，在該生源的基礎(chǔ)上可得到四環(huán)素、蒽環(huán)類抗生素，環(huán)化得到四環(huán)素、蒽環(huán)類抗生素，環(huán)化后可生成大內(nèi)酯環(huán)，不飽和多烯大后可生成大內(nèi)酯環(huán)，不飽和多烯大環(huán)內(nèi)酯。環(huán)內(nèi)酯。生物技術(shù)制藥最新生物技術(shù)制藥最新（2 2）、糖類）、糖類w次級產(chǎn)物，氨基糖、糖胺、核糖、次級產(chǎn)物，氨基糖、糖胺、核糖、環(huán)多醇、氨基環(huán)多醇。環(huán)多醇、氨基環(huán)多醇。w1 1）、氨基糖：新霉素）、氨基糖：新霉素B B，多烯大環(huán)，多烯大環(huán)內(nèi)酯類；內(nèi)酯類；w2 2）、糖胺：大環(huán)內(nèi)酯類（紅霉）、糖胺：大環(huán)內(nèi)酯類（紅霉素）；素）；w3 3）、環(huán)多醇：鏈霉素。）、環(huán)多醇：鏈霉素。生物技術(shù)制藥最新（3 3）、氨基酸）、氨基酸w次級代謝產(chǎn)物中的多種非蛋白質(zhì)氨次級代謝產(chǎn)物中的多種非蛋白質(zhì)氨基酸常用來合成肽類抗生素。短桿基酸常用來合成肽類抗生素。短桿菌肽，桿菌肽，菌肽，桿菌肽，w不常見氨基酸：不常見氨基酸：L L鳥氨酸，鳥氨酸，D D苯苯氨酸、氨酸、D D谷