微生物制药工艺学-考点总结-全

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1、n 现代微生物药物的定义是什么？现代微生物药物: 指由微生物在其生命活动过程中产生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗肿瘤、特异性酶抑制剂、免疫调节等作用）的次级代谢产物及其衍生物。n 抗菌谱的定义是什么？抗生素对各种微生物的抗菌活性称为抗菌谱。n 什么是半合成抗生素？抗生素：抗生素是生物在其生命活动过程中产生的（或并用化学、生物或生物化学方法衍生的）、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：将天然代谢产物再用化学、生物或生化方法进行分子结构改造，制成的各种衍生物。如氨苄西林。n 青霉素、头孢菌素的母核是什么？6-APA，7-ACAn 简述微生物制药的一般过程微生物制药工艺

2、过程一般包括菌体生产及代谢产物或转化产物的发酵生产。其主要内容包括生产菌种的选育培养及扩大，培养基的制备，设备与培养基的灭菌，无菌空气的制备，发酵工艺控制，产物的分离、提取与精制，成品的检验与包装等。n 什么是次级代谢和次级代谢产物？次级代谢：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程 次级代谢产物: 微生物在细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必需的代谢产物，对细胞生长并不具有明显的作用，而且通常由一簇结构相似的化合物组成。次级代谢产物对这些生物的基本生命活动来说几乎没有什么作用，产量往往也很少，但它们在抵抗恶劣环

3、境、伪装躲避、清除自身毒素和排泄物、传递信息时都显得非常重要。典型的次级代谢产物：抗生素、生物碱、萜类、色素、酶抑制剂等。n 在微生物药物发酵工艺中，如何确定最适发酵条件？（根据微生物制药的特点进行论述）1、如果是得到微生物细胞：尽量延长对数生长期以获得最大量细胞.因此培养基的碳氮比低,即氮源多；补充新鲜培养基；回调pH值,维持最佳pH；适时降温；较高的通气量,维持高氧耗.等等.2、如果是得到微生物代谢产物如抗生素：尽量延长稳定期.培养基前期碳氮比低,后期碳氮比高.补充新鲜培养基,碳氮比低；回调pH值,维持最佳pH；适时降温；较高的通气量,维持高氧耗.等等.微生物制药的特点：以活的生命体(微生

4、物)作为目标反应的实现者，反应过程中既涉及特异的化学反应的实现又涉及生命个体的生长发育及代谢，生物反应机理非常复杂，较难控制，反应液中杂质也多，不容易提取、分离。 反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗小，设备较简单。原材料来源丰富，价格低廉，过程中废物的危害性较小，但原料成分往往难以控制，给产品质量带来一定影响。由于活的生命体参加反应，受微生物代谢特征的限制(不能耐高渗透压，高浓度底物或产物易导致酶活下降)，反应液中底物浓度不应过高，产物浓度不应过高，导致生产能力下降，设备体积庞大。微生物参与制药反应，能够高度选择地进行复杂化合物在特定部位进行氧化、还原、脱氢、脱氨及官能团引入或去除等反应

5、，易产生复杂的高分子化合物。微生物发酵过程是微生物菌体非正常的、不经济代谢过程，生产过程中应为其代谢活动提供良好的环境。因此，需防止杂菌污染，要进行严格冲洗、灭菌，空气需要过滤等。微生物药物生产周期长，生产稳定性差，技术复杂，不确定因素多，废物排放及治理要求高，难度大。n 青霉素发酵生产的工艺流程及发酵过程控制要点，青霉素的产生菌是什么？其生长发育各阶段的主要特征是什么？产生菌：产黄青霉菌(P. chrysogenum)发酵过程控制要点：生长发育各阶段的主要特征：I期:分生孢子发芽，形成小芽管，原生质未分化；期：菌丝繁殖，原生质嗜碱性很强，有类脂肪小颗粒；期：原生质嗜碱性仍很强，形成脂肪粒，积

6、累贮藏物； 期: 原生质嗜碱性很弱，脂肪粒减少，形成 中、小空泡；V期: 脂肪粒消失，形成大空泡；期:细胞内看不到颗粒，并有个别自溶细胞出现。n 链霉素产生菌是什么？写出链霉素发酵、提取和精制的工艺流程。链霉素产生菌：灰色链霉菌(S. griseus)、比基尼链霉菌(S.bikiniensis)、灰肉链霉菌(S.griseocarneus)等发酵过程：其过程一般包括斜面孢子培养、摇瓶种子培养、二级或三级种子罐扩大培养、发酵培养及提取精制等。n 为什么在四环素、土霉素的发酵液预处理中采用酸化处理？四环素能和钙盐、镁盐、蛋白质等形成不溶性络合物。在发酵过程中这些不溶性络合物积聚在菌丝内，而发酵液中

7、四环素浓度不高。发酵结束后，四环素大部分沉积在菌丝中，发酵液中仅有100300U/mL的浓度。发酵液首先要进行酸化等处理，使菌丝中的单位被释放出来。可采用盐酸、硫酸、草酸、磷酸等。生产上多采用草酸，因为草酸去钙较完全，析出的草酸钙还能促进蛋白质的凝结，提高滤液质量。n 简述古龙酸发酵生产中大小菌的关系氧化葡萄糖酸杆菌(Glnanobacter oxydans)为产酸菌，以巨大芽孢杆菌(Bacillus megateriam)为伴生菌的自然组合菌株小菌为产酸菌，但单独培养传代困难，且产酸能力弱；大菌不产酸，但可促进小菌的生长和产酸，为小菌的伴生菌。二步发酵法是由这两株分属于两个性质差别较大的属的

8、菌株协同完成的。大菌本身虽然并不产酸，对小菌的生长和产酸却具有极其重要的作用，且二者必须保持适当的比例。其比例通常为大菌:小菌1：1.21.4。n 写出两步发酵法生产古龙酸的工艺流程（注明使用菌种、接种量、发酵温度及时间）n 在四环素生产中，抑氯剂的作用是什么？加入竞争性的抑氯剂NaBr和抑氯剂2-巯基苯并噻唑，抑制氯原子进入四环素的分子结构中去，从而阻止金霉素的合成，促进四环素合成，使金霉素在总产量中低于5。表51列出了几种抑氯剂使用剂量与效果。这些抑氯剂浓度较大时对产生菌都有不同程度的毒性，使用时应注意。将这些抑氯剂与NaBr 并用，可克服由于抑氯剂引起的毒性作用。n 医疗用抗生素应具备的

9、条件是什么？1. 难使病源菌产生耐药性: 病源菌能产生破坏抗生素的酶，或改变胞浆膜的通透性等，从而产生耐药性。优良的抗生素应不易使病源菌产生耐药性。2. 较大的差异毒力：差异毒力是指药物对病源菌或宿主组织的毒力差异。医用抗生素的要求有较大的差异毒力，即在宿主体内，对组织不发生或较小发生损害作用，而对病源菌则有较大的毒害。3. 最小抑菌浓度要低：抗生素的抗菌活性用最小抑菌浓度（minimal inhibitory concentration，MIC)表示，单位是g/mL。4. 抗菌谱要广：抗生素对各种微生物的抗菌活性称为抗菌谱。抗生素应能在低浓度下对多种病源菌有效。n 微生物转化在生产工艺上有何

10、特点？其一般生产工艺流程是什么？1. 可减少化学合成步骤，简化生产流程，缩短生产路线。 2. 能提高产物的收率和产品质量，降低成本。3. 可进行化学法难以实现的反应。如甾类化合物C11上的加氧(即羟化)等反应，化学法难以实现，常采用微生物法处理。4. 微生物转化反应条件温和，避免或减少了强酸、强碱或化学有毒物质，改善了生产环境。工艺流程1. 制备培养系统选择优良的培养基，使其生长在合适的环境中，达到足够量的菌体。这些菌体是生物转化反应的催化剂。2. 加入底物底物加入的时间与方法是重要的考虑因素。3. 加入效应物效应物是反应后未改变的化合物。效应物分抑制剂或激活剂。加入抑制剂，可有效抑制副反应。

11、这些化合物加入时间和方法也十分重要。4. 保温反应在合适的环境条件下进行保温，直至转化反应完成。5. 监测反应过程定时取样并监测底物与产物水平、pH、细胞量及其他参数。6. 终止反应当样品分析表明产物积累停止，则移去活细胞，停止反应。7. 产物分离生物转化的溶剂主要是水，产物在水中浓度相对较低，经过分离和纯化得到产物。n 什么是基因工程药物？基因工程药物又称生物技术药物，指采用基因工程技术研制的，能预防和治疗某种疾病但含量极微而难以用传统方法制取的特殊药物。n 引起质粒不稳定性的主要原因是什么？1. 质粒复制不稳定性:复制中，不正常的起始和终止、延伸时的断裂及错配等都会造成质粒不稳定性,并产生

12、单链质粒和高相对分子质量畸型质粒。 2. 质粒分配不稳定性：在细胞分裂时，质粒也要分配到子代细胞，但由于在子代细胞中分配不均一而导致部分细胞完全丢失质粒，结果产生无质粒的细胞。已发现起分配功能基因是par基因，其功能是细胞分裂时，主动把质粒分配到子代细胞中。 没有par基因，质粒在子代细胞中随机分配，从而导致分配不稳定性。分配不稳定性常经过多个世代的传质之后才明显表现出来，产生质粒丢失的细胞。3. 质粒结构不稳定性：质粒中DNA的缺失、插入、突变、重排等使质粒DNA的序列结构发生了变化，引起复制和表达的不稳定性。 一般地，小质粒比大质粒结构稳定性高。4. 培养环境条件引起的质粒不稳定性：质粒作

13、为一种核外遗传物质，其稳定性最容易受到生长环境条件的影响。相同质粒在不同宿主菌中其稳定性不同，相同宿主菌对不同质粒的稳定性也不同。5. 携有质粒细胞与无质粒细胞的生长速率不同：质粒的复制与表达，对宿主细胞是一种负担。特别是当外源基因大量表达产生特异蛋白时，代谢压力相当大。 携有质粒细胞的生长速率低于无质粒细胞。n 基因工程药物生产的基本过程是什么？n 提高质粒稳定性的策略是什么？基因工程菌的质粒稳定性受多种因素影响，如宿主细胞的特性、质粒的类型和培养条件等。质粒稳定性是质粒、宿主菌与培养环境三者之间相互作用的结果 策略：通过基因操作策略构建高稳定性的重组质粒； 优化培养条件及过程控制n 微生物

14、转化与微生物发酵的区别是什么？微生物转化：由微生物进行的化学反应。反应被微生物细胞中的酶催化。微生物转化技术的目的是利用细胞的酶催化有用的化学反应，所利用的是完整细胞中的酶的活性。这些细胞可以是活的的细胞（生长的或静态的），也能使用干细胞或孢子，不管他们是否存活。微生物发酵即是指利用微生物,在适宜的条件下,将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程.微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件.微生物转化：是指外源化学物在经微生物多种酶催化的代谢转化.可应用于污染治理,有害毒物降解等方面.n 抗生素剂量的表示法，管碟法测定抗生素效价的原理抗生素在应用时剂量很小，因此除质量

15、外，更常用特定的效价单位（简称单位）表示。单位是衡量抗生素有效成分的一种尺度。目前国际上抗生素活性单位表示方法主要有两种：一是指定单位 (unit)；二是活性质量（g)。指定单位主要用于初期的抗生素或新抗生素，这些往往是不纯的制品，不能直接用其活性质量来衡量抗生素的作用强度，只能人为地指定活性单位。活性质量(activity quality)仅以分子结构中活性部分的质量计算，主要用于分子结构清楚、构效关系明确的单一组分的纯净制品。n 各类微生物药物的产生菌是什么？青霉素：产黄青霉菌(P. chrysogenum)头孢菌素：顶头孢霉菌(Cephalosporium acremonium ) 红霉

16、素：红霉素链霉菌(Str. erythreus)四环素：金色链霉菌(S.aureofaciens)、诺卡菌属(Nocardia)、马杜拉放线菌属(Actinomadura)链霉素：灰色链霉菌(S. griseus)、比基尼链霉菌(S.bikiniensis)、灰肉链霉菌(S.griseocarneus)等VC：氧化葡萄糖酸杆菌(Glnanobacter oxydans)为产酸菌，以巨大芽孢杆菌(Bacillus megateriam)为伴生菌VB12：丙酸菌属中的费氏丙酸杆菌和谢氏丙酸杆菌,以及假单胞菌属的脱氮假单胞菌透明质酸：兽疫链球菌、马疫链球菌n 常见抗生素的种类按照来源分类：放线菌产生

17、的抗生素放线菌产生的抗生素主要有氨基糖苷类（链霉素、新霉素等）、四环类（四环素、土霉素等）、放线菌素（放线菌素D等）、大环内酯类（红霉素）。真菌产生的抗生素真菌的四个纲中，藻菌纲及子囊纲产生的抗生素较少，担子菌纲稍多，而不完全纲的曲霉菌属、青霉菌属、镰刀菌属则产生一些较重要的抗生素。如青霉素、头孢菌素。细菌产生的抗生素主要来源于多黏杆菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌等。产生多黏菌素、枯草菌素、短杆菌素等。为环状或链环状多肽物质，一般为碱性。多数对肾脏有毒害作用。其他生物产生的抗生素地衣和藻类产生的地衣酸和绿藻素；大蒜中的蒜素；中药中有不少能抑制细菌；溶菌酶。某些抗生素能由多种生物产生；一种菌株可产

18、生许多不同的抗生素。按照化学结构分类：1、-内酰胺类抗生素 其分子结构的共同特点是都有一个-内酰胺的四元环，它们的共同功能是抑制细菌细胞壁主要成分肽聚糖的合成。又根据其化学特性分成青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类及单环内酰胺类。2、氨基糖苷类抗生素 它们的结构特点是都含一个六元脂环，分子中既含氨基糖苷，也含氨基环醇结构，故称为氨基糖苷或氨基环醇类抗生素。 目前有50多种应用于临床，其中包括链霉素、双氢链霉素、新霉素、卡那霉素、庆大霉素、春雷霉素和有效霉素等。3、大环内酯类抗生素 其结构特点是含有一个大环内酯的配糖体，以苷键和13个分子的糖相连。其功能是通过与细菌核糖体的结合抑制蛋白质的合成。常见的有红霉素、竹桃霉素、麦迪霉素、制霉菌素等。4、四环类抗生素 这类抗生素是以四并苯为母核，包括金霉素、土霉素和四环素等。其共同的功能是在核糖体水平抑制蛋白质合成。 5、多肽类抗生素 这类抗生素多由细菌，特别是产生孢子的杆菌产生。它们含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽类化合物。其中较重要的有多黏菌素、放线菌素和杆菌肽等。n 洁净区（室）的洁净等级