李光勇手机：15266892046邮箱：生物制药技术生物制药技术获得目的基因获得目的基因目的基因的体目的基因的体外重组外重组培养工程菌培养工程菌（大肠杆菌）（大肠杆菌）构建表达系统构建表达系统（如大肠杆菌如大肠杆菌）产物分离纯化产物分离纯化除菌过滤除菌过滤半成品检定半成品检定包装包装成品检定成品检定基因工程药物制备的一般过程基因工程药物制备的一般过程发酵的相关概念发酵的相关概念 发酵发酵：传统发酵：传统发酵 生化和生理学意义的发酵生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵工业上的发酵 传统发酵传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。生化和生理学意义的发酵生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出并放出CO2。工业上的发酵工业上的发酵：泛指利用微生物制造或生产某些产品：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程的过程 包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等；包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等；通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶制剂等。产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。酶等。发酵工程发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代：利用微生物的特定性状，通过现代工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技术体系。术体系。发酵工程制药发酵工程制药：利用微生物的特定性状，通过利用微生物的特定性状，通过化学工程在反应器内中生产生产药物的一种技术化学工程在反应器内中生产生产药物的一种技术体系。体系。发酵工程的发展简史发酵工程的发展简史 1.自然发酵阶段。发酵技术有着悠久的历自然发酵阶段。发酵技术有着悠久的历 史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、制酱、制奶酪等生产。制酱、制奶酪等生产。 2.纯培养技术的建立。纯培养技术的建立。 3.深层通风培养技术的建立。深层通风培养技术的建立。4.代谢控制发酵技术的建立。代谢控制发酵技术的建立。 5.固定化酶技术、细胞工程技术、基因工固定化酶技术、细胞工程技术、基因工程技术的建立。程技术的建立。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 第一个转折点：第一个转折点：非食品工业非食品工业第二个转折点：第二个转折点：青霉素青霉素抗菌素发酵工业抗菌素发酵工业第三个转折点：第三个转折点：切断支路代谢切断支路代谢:酶的活力调酶的活力调控控,酶的合成调控酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏反馈控制和反馈阻遏),解解除菌体自身的反馈调节除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用突变株的应用,前体、前体、终产物、副产物等终产物、副产物等近代转折点：近代转折点：基因、动物、海洋基因、动物、海洋发酵工程的现状及发展前景发酵工程的现状及发展前景在发达国家，发酵工业的产值占国民生产总值的在发达国家，发酵工业的产值占国民生产总值的5%。在医。在医药产品中，发酵产品的产值占药产品中，发酵产品的产值占20%。在医药、食品、化工、。在医药、食品、化工、冶金、资源、能源、环境等诸多领域有着广泛的用。冶金、资源、能源、环境等诸多领域有着广泛的用。目前，全球发酵产品的年销售额在目前，全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右，并以每亿美元左右，并以每年约年约78的速率增长。的速率增长。 我国发酵行业生产企业有我国发酵行业生产企业有5000多家，主要发酵产品的年产多家，主要发酵产品的年产值高达值高达1300亿元。亿元。 发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力 发发 酵酵 工工 程程 利用微生物进行产品生产利用微生物进行产品生产抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等生物农药、生物肥料等医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业基因工程药物、疫苗及抗体产品基因工程药物、疫苗及抗体产品 化学工程化学工程化学工程化学工程 生物化工生物化工生物化工生物化工 生物加工行业生物加工行业生物加工行业生物加工行业传统生物技术传统生物技术传统生物技术传统生物技术现代生物技术现代生物技术现代生物技术现代生物技术基因工程菌发酵基因工程菌发酵4. 简单浏览下第5章内容，并概括下你所认为的主要内容。2. 简单浏览下第13页内容，回答发酵工程的组成与内容？3. 简单浏览下第13-14页内容，回答发酵工程的特点及发酵工艺？1. 简单浏览下第13页内容，整理下发酵、工业发酵、发酵工艺、发酵工程的关系？第第5 5章章 发酵程制药发酵程制药第第1 1节节 发酵工程制药基础发酵工程制药基础一、微生物发酵生产的药物一、微生物发酵生产的药物二、发酵制药工业中的的微生物二、发酵制药工业中的的微生物 第第2 2节节 微生物制药发酵工艺微生物制药发酵工艺第第3 3节节 微生物发酵工艺过程的控制微生物发酵工艺过程的控制 结合微生物学和生物化学，浅谈结合微生物学和生物化学，浅谈了发酵制药工业的理论基础了发酵制药工业的理论基础第一节第一节 发酵工程制药基础发酵工程制药基础1.1.发酵工艺设计的关键技术是对微生物发酵工艺设计的关键技术是对微生物代谢调控代谢调控的研究，因在发酵制药中，微生物是药的研究，因在发酵制药中，微生物是药物的物的生源生源。2. 2. 通过对微生物代谢规律的理解来学习微生物药物的合成，并了解制药工业中常用微生通过对微生物代谢规律的理解来学习微生物药物的合成，并了解制药工业中常用微生物的特点及营养需求。物的特点及营养需求。一、一、 微生物发酵生产的药物微生物发酵生产的药物1. 1. 问题：微生物发酵生产的药物分为几类，并说出各类的一种药物名称？问题：微生物发酵生产的药物分为几类，并说出各类的一种药物名称？二、二、 发酵制药工业中的微生物发酵制药工业中的微生物（一）（一） 常用制药微生物的种类常用制药微生物的种类1. 1. 制药微生物的营养需求制药微生物的营养需求2. 2. 制药微生物的选育和菌种保藏制药微生物的选育和菌种保藏 微生物：指形体微小微生物：指形体微小(小于小于0.1mm)，结构简单，在，结构简单，在适宜环境中能迅速生长繁殖，易变异，通常要借助显适宜环境中能迅速生长繁殖，易变异，通常要借助显微镜才能看清楚的生物。目前已经知道的微生物约有微镜才能看清楚的生物。目前已经知道的微生物约有10万种万种，分布在以下各界中：，分布在以下各界中：原核生物界原核生物界：例如细菌、放线菌、蓝藻：例如细菌、放线菌、蓝藻真菌界真菌界：例如酵母菌、霉菌、大型真菌：例如酵母菌、霉菌、大型真菌原生生物界原生生物界：例如草履虫、变形虫、衣藻：例如草履虫、变形虫、衣藻病毒病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒、噬菌体：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒、噬菌体常见的药用微生物常见的药用微生物1、放线菌、放线菌介于细菌和真菌之间的一类微生物介于细菌和真菌之间的一类微生物放线菌的形态放线菌的形态 ：放线菌的结构放线菌的结构 气气生生菌菌丝丝孢孢子子丝丝孢子孢子基内菌丝基内菌丝培养基培养基放线菌的分布放线菌的分布放线菌的分布放线菌的分布 放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种类和数量很多。类和数量很多。类和数量很多。类和数量很多。放线菌的繁殖放线菌的繁殖放线菌的繁殖放线菌的繁殖 放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。常见放线菌：常见放线菌：连霉菌属连霉菌属 链霉素、金霉素、四环素链霉素、金霉素、四环素诺卡氏菌属诺卡氏菌属 利福霉素利福霉素小单孢菌属小单孢菌属 庆大霉素庆大霉素游动放线菌属游动放线菌属 创新霉素创新霉素产生抗生素最多产生抗生素最多的一类微生物的一类微生物2、真菌、真菌 伞菌类。属于真核生物，但不含叶绿素，伞菌类。属于真核生物，但不含叶绿素，无根、茎、叶，由单细胞或多细胞组成，按无根、茎、叶，由单细胞或多细胞组成，按有性或无性方式繁殖。在自然界分布广泛，有性或无性方式繁殖。在自然界分布广泛，以寄生或腐生方式存在。以寄生或腐生方式存在。代谢产物代谢产物：抗生素（青、头孢、灰黄）、维生素、：抗生素（青、头孢、灰黄）、维生素、酶制剂、各种有机酸、葡萄糖酸、麦角碱酶制剂、各种有机酸、葡萄糖酸、麦角碱直接入药直接入药：冬虫夏草、麦角、神曲、僵蚕、灵芝：冬虫夏草、麦角、神曲、僵蚕、灵芝等等常见真菌：常见真菌：藻状菌纲：根霉藻状菌纲：根霉-生产甾体激素、延胡索素及生产甾体激素、延胡索素及酶制剂酶制剂子囊子囊菌纲菌纲：酵母菌属：酵母菌属担子菌纲：灵芝担子菌纲：灵芝半知菌纲半知菌纲: 曲霉属、青霉属、头孢菌属曲霉属、青霉属、头孢菌属3、细菌、细菌 细菌的形态：球形、杆形、螺旋形细菌的形态：球形、杆形、螺旋形螺旋菌螺旋菌球菌球菌杆菌杆菌细菌的代谢类型与在生态系统中处于的地位细菌的代谢类型与在生态系统中处于的地位?异养需氧型异养需氧型异养厌氧型异养厌氧型自养需氧型自养需氧型自养厌氧型自养厌氧型分解者或消费者分解者或消费者生产者生产者细菌的菌落：细菌的菌落： 单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体。态结构的子细胞群体。 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。度等。度等。度等。 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。以作为菌种鉴定的重要依据。以作为菌种鉴定的重要依据。以作为菌种鉴定的重要依据。 举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。举例：如啤酒酵母菌落、红酵母菌落等。第一节第一节 发酵工程制药基础发酵工程制药基础1.1.发酵工艺设计的关键技术是对微生物发酵工艺设计的关键技术