微生物制藥工藝學(xué)-考點總結(jié)-全

1、n 現(xiàn)代微生物藥物的定義是什么？現(xiàn)代微生物藥物: 指由微生物在其生命活動過程中產(chǎn)生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗腫瘤、特異性酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)等作用）的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。n 抗菌譜的定義是什么？抗生素對各種微生物的抗菌活性稱為抗菌譜。n 什么是半合成抗生素？抗生素：抗生素是生物在其生命活動過程中產(chǎn)生的（或并用化學(xué)、生物或生物化學(xué)方法衍生的）、在低濃度下能選擇性地抑制他種生物機能的化學(xué)物質(zhì)。半合成抗生素：將天然代謝產(chǎn)物再用化學(xué)、生物或生化方法進行分子結(jié)構(gòu)改造，制成的各種衍生物。如氨芐西林。n 青霉素、頭孢菌素的母核是什么？6-APA，7-ACAn 簡述微生物制藥的一般過程微生物制藥工藝

2、過程一般包括菌體生產(chǎn)及代謝產(chǎn)物或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)。其主要內(nèi)容包括生產(chǎn)菌種的選育培養(yǎng)及擴大，培養(yǎng)基的制備，設(shè)備與培養(yǎng)基的滅菌，無菌空氣的制備，發(fā)酵工藝控制，產(chǎn)物的分離、提取與精制，成品的檢驗與包裝等。n 什么是次級代謝和次級代謝產(chǎn)物？次級代謝：微生物在一定的生長時期(一般是穩(wěn)定生長期），以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物的生命活動沒有明確功能的物質(zhì)的過程 次級代謝產(chǎn)物: 微生物在細(xì)胞分化過程中產(chǎn)生的，往往不是細(xì)胞生長所必需的代謝產(chǎn)物，對細(xì)胞生長并不具有明顯的作用，而且通常由一簇結(jié)構(gòu)相似的化合物組成。次級代謝產(chǎn)物對這些生物的基本生命活動來說幾乎沒有什么作用，產(chǎn)量往往也很少，但它們在抵抗惡劣環(huán)

3、境、偽裝躲避、清除自身毒素和排泄物、傳遞信息時都顯得非常重要。典型的次級代謝產(chǎn)物：抗生素、生物堿、萜類、色素、酶抑制劑等。n 在微生物藥物發(fā)酵工藝中，如何確定最適發(fā)酵條件？（根據(jù)微生物制藥的特點進行論述）1、如果是得到微生物細(xì)胞：盡量延長對數(shù)生長期以獲得最大量細(xì)胞.因此培養(yǎng)基的碳氮比低,即氮源多；補充新鮮培養(yǎng)基；回調(diào)pH值,維持最佳pH；適時降溫；較高的通氣量,維持高氧耗.等等.2、如果是得到微生物代謝產(chǎn)物如抗生素：盡量延長穩(wěn)定期.培養(yǎng)基前期碳氮比低,后期碳氮比高.補充新鮮培養(yǎng)基,碳氮比低；回調(diào)pH值,維持最佳pH；適時降溫；較高的通氣量,維持高氧耗.等等.微生物制藥的特點：以活的生命體(微生

4、物)作為目標(biāo)反應(yīng)的實現(xiàn)者，反應(yīng)過程中既涉及特異的化學(xué)反應(yīng)的實現(xiàn)又涉及生命個體的生長發(fā)育及代謝，生物反應(yīng)機理非常復(fù)雜，較難控制，反應(yīng)液中雜質(zhì)也多，不容易提取、分離。 反應(yīng)通常在常溫常壓下進行，條件溫和，能耗小，設(shè)備較簡單。原材料來源豐富，價格低廉，過程中廢物的危害性較小，但原料成分往往難以控制，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來一定影響。由于活的生命體參加反應(yīng)，受微生物代謝特征的限制(不能耐高滲透壓，高濃度底物或產(chǎn)物易導(dǎo)致酶活下降)，反應(yīng)液中底物濃度不應(yīng)過高，產(chǎn)物濃度不應(yīng)過高，導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降，設(shè)備體積龐大。微生物參與制藥反應(yīng)，能夠高度選擇地進行復(fù)雜化合物在特定部位進行氧化、還原、脫氫、脫氨及官能團引入或去除等反應(yīng)

5、，易產(chǎn)生復(fù)雜的高分子化合物。微生物發(fā)酵過程是微生物菌體非正常的、不經(jīng)濟代謝過程，生產(chǎn)過程中應(yīng)為其代謝活動提供良好的環(huán)境。因此，需防止雜菌污染，要進行嚴(yán)格沖洗、滅菌，空氣需要過濾等。微生物藥物生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，技術(shù)復(fù)雜，不確定因素多，廢物排放及治理要求高，難度大。n 青霉素發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程及發(fā)酵過程控制要點，青霉素的產(chǎn)生菌是什么？其生長發(fā)育各階段的主要特征是什么？產(chǎn)生菌：產(chǎn)黃青霉菌(P. chrysogenum)發(fā)酵過程控制要點：生長發(fā)育各階段的主要特征：I期:分生孢子發(fā)芽，形成小芽管，原生質(zhì)未分化；期：菌絲繁殖，原生質(zhì)嗜堿性很強，有類脂肪小顆粒；期：原生質(zhì)嗜堿性仍很強，形成脂肪粒，積

6、累貯藏物； 期: 原生質(zhì)嗜堿性很弱，脂肪粒減少，形成 中、小空泡；V期: 脂肪粒消失，形成大空泡；期:細(xì)胞內(nèi)看不到顆粒，并有個別自溶細(xì)胞出現(xiàn)。n 鏈霉素產(chǎn)生菌是什么？寫出鏈霉素發(fā)酵、提取和精制的工藝流程。鏈霉素產(chǎn)生菌：灰色鏈霉菌(S. griseus)、比基尼鏈霉菌(S.bikiniensis)、灰肉鏈霉菌(S.griseocarneus)等發(fā)酵過程：其過程一般包括斜面孢子培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)、二級或三級種子罐擴大培養(yǎng)、發(fā)酵培養(yǎng)及提取精制等。n 為什么在四環(huán)素、土霉素的發(fā)酵液預(yù)處理中采用酸化處理？四環(huán)素能和鈣鹽、鎂鹽、蛋白質(zhì)等形成不溶性絡(luò)合物。在發(fā)酵過程中這些不溶性絡(luò)合物積聚在菌絲內(nèi)，而發(fā)酵液中

7、四環(huán)素濃度不高。發(fā)酵結(jié)束后，四環(huán)素大部分沉積在菌絲中，發(fā)酵液中僅有100300U/mL的濃度。發(fā)酵液首先要進行酸化等處理，使菌絲中的單位被釋放出來。可采用鹽酸、硫酸、草酸、磷酸等。生產(chǎn)上多采用草酸，因為草酸去鈣較完全，析出的草酸鈣還能促進蛋白質(zhì)的凝結(jié)，提高濾液質(zhì)量。n 簡述古龍酸發(fā)酵生產(chǎn)中大小菌的關(guān)系氧化葡萄糖酸桿菌(Glnanobacter oxydans)為產(chǎn)酸菌，以巨大芽孢桿菌(Bacillus megateriam)為伴生菌的自然組合菌株小菌為產(chǎn)酸菌，但單獨培養(yǎng)傳代困難，且產(chǎn)酸能力弱；大菌不產(chǎn)酸，但可促進小菌的生長和產(chǎn)酸，為小菌的伴生菌。二步發(fā)酵法是由這兩株分屬于兩個性質(zhì)差別較大的屬的

8、菌株協(xié)同完成的。大菌本身雖然并不產(chǎn)酸，對小菌的生長和產(chǎn)酸卻具有極其重要的作用，且二者必須保持適當(dāng)?shù)谋壤?。其比例通常為大?小菌1：1.21.4。n 寫出兩步發(fā)酵法生產(chǎn)古龍酸的工藝流程（注明使用菌種、接種量、發(fā)酵溫度及時間）n 在四環(huán)素生產(chǎn)中，抑氯劑的作用是什么？加入競爭性的抑氯劑NaBr和抑氯劑2-巰基苯并噻唑，抑制氯原子進入四環(huán)素的分子結(jié)構(gòu)中去，從而阻止金霉素的合成，促進四環(huán)素合成，使金霉素在總產(chǎn)量中低于5。表51列出了幾種抑氯劑使用劑量與效果。這些抑氯劑濃度較大時對產(chǎn)生菌都有不同程度的毒性，使用時應(yīng)注意。將這些抑氯劑與NaBr 并用，可克服由于抑氯劑引起的毒性作用。n 醫(yī)療用抗生素應(yīng)具備的

9、條件是什么？1. 難使病源菌產(chǎn)生耐藥性: 病源菌能產(chǎn)生破壞抗生素的酶，或改變胞漿膜的通透性等，從而產(chǎn)生耐藥性。優(yōu)良的抗生素應(yīng)不易使病源菌產(chǎn)生耐藥性。2. 較大的差異毒力：差異毒力是指藥物對病源菌或宿主組織的毒力差異。醫(yī)用抗生素的要求有較大的差異毒力，即在宿主體內(nèi)，對組織不發(fā)生或較小發(fā)生損害作用，而對病源菌則有較大的毒害。3. 最小抑菌濃度要低：抗生素的抗菌活性用最小抑菌濃度（minimal inhibitory concentration，MIC)表示，單位是µg/mL。4. 抗菌譜要廣：抗生素對各種微生物的抗菌活性稱為抗菌譜?？股貞?yīng)能在低濃度下對多種病源菌有效。n 微生物轉(zhuǎn)化在生

10、產(chǎn)工藝上有何特點？其一般生產(chǎn)工藝流程是什么？1. 可減少化學(xué)合成步驟，簡化生產(chǎn)流程，縮短生產(chǎn)路線。 2. 能提高產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。3. 可進行化學(xué)法難以實現(xiàn)的反應(yīng)。如甾類化合物C11上的加氧(即羥化)等反應(yīng)，化學(xué)法難以實現(xiàn)，常采用微生物法處理。4. 微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)條件溫和，避免或減少了強酸、強堿或化學(xué)有毒物質(zhì)，改善了生產(chǎn)環(huán)境。工藝流程1. 制備培養(yǎng)系統(tǒng)選擇優(yōu)良的培養(yǎng)基，使其生長在合適的環(huán)境中，達到足夠量的菌體。這些菌體是生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的催化劑。2. 加入底物底物加入的時間與方法是重要的考慮因素。3. 加入效應(yīng)物效應(yīng)物是反應(yīng)后未改變的化合物。效應(yīng)物分抑制劑或激活劑。加入抑制劑，可有效

11、抑制副反應(yīng)。這些化合物加入時間和方法也十分重要。4. 保溫反應(yīng)在合適的環(huán)境條件下進行保溫，直至轉(zhuǎn)化反應(yīng)完成。5. 監(jiān)測反應(yīng)過程定時取樣并監(jiān)測底物與產(chǎn)物水平、pH、細(xì)胞量及其他參數(shù)。6. 終止反應(yīng)當(dāng)樣品分析表明產(chǎn)物積累停止，則移去活細(xì)胞，停止反應(yīng)。7. 產(chǎn)物分離生物轉(zhuǎn)化的溶劑主要是水，產(chǎn)物在水中濃度相對較低，經(jīng)過分離和純化得到產(chǎn)物。n 什么是基因工程藥物？基因工程藥物又稱生物技術(shù)藥物，指采用基因工程技術(shù)研制的，能預(yù)防和治療某種疾病但含量極微而難以用傳統(tǒng)方法制取的特殊藥物。n 引起質(zhì)粒不穩(wěn)定性的主要原因是什么？1. 質(zhì)粒復(fù)制不穩(wěn)定性:復(fù)制中，不正常的起始和終止、延伸時的斷裂及錯配等都會造成質(zhì)粒不穩(wěn)

12、定性,并產(chǎn)生單鏈質(zhì)粒和高相對分子質(zhì)量畸型質(zhì)粒。 2. 質(zhì)粒分配不穩(wěn)定性：在細(xì)胞分裂時，質(zhì)粒也要分配到子代細(xì)胞，但由于在子代細(xì)胞中分配不均一而導(dǎo)致部分細(xì)胞完全丟失質(zhì)粒，結(jié)果產(chǎn)生無質(zhì)粒的細(xì)胞。已發(fā)現(xiàn)起分配功能基因是par基因，其功能是細(xì)胞分裂時，主動把質(zhì)粒分配到子代細(xì)胞中。 沒有par基因，質(zhì)粒在子代細(xì)胞中隨機分配，從而導(dǎo)致分配不穩(wěn)定性。分配不穩(wěn)定性常經(jīng)過多個世代的傳質(zhì)之后才明顯表現(xiàn)出來，產(chǎn)生質(zhì)粒丟失的細(xì)胞。3. 質(zhì)粒結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性：質(zhì)粒中DNA的缺失、插入、突變、重排等使質(zhì)粒DNA的序列結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，引起復(fù)制和表達的不穩(wěn)定性。 一般地，小質(zhì)粒比大質(zhì)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高。4. 培養(yǎng)環(huán)境條件引起的質(zhì)粒不穩(wěn)

13、定性：質(zhì)粒作為一種核外遺傳物質(zhì)，其穩(wěn)定性最容易受到生長環(huán)境條件的影響。相同質(zhì)粒在不同宿主菌中其穩(wěn)定性不同，相同宿主菌對不同質(zhì)粒的穩(wěn)定性也不同。5. 攜有質(zhì)粒細(xì)胞與無質(zhì)粒細(xì)胞的生長速率不同：質(zhì)粒的復(fù)制與表達，對宿主細(xì)胞是一種負(fù)擔(dān)。特別是當(dāng)外源基因大量表達產(chǎn)生特異蛋白時，代謝壓力相當(dāng)大。 攜有質(zhì)粒細(xì)胞的生長速率低于無質(zhì)粒細(xì)胞。n 基因工程藥物生產(chǎn)的基本過程是什么？n 提高質(zhì)粒穩(wěn)定性的策略是什么？基因工程菌的質(zhì)粒穩(wěn)定性受多種因素影響，如宿主細(xì)胞的特性、質(zhì)粒的類型和培養(yǎng)條件等。質(zhì)粒穩(wěn)定性是質(zhì)粒、宿主菌與培養(yǎng)環(huán)境三者之間相互作用的結(jié)果 策略：通過基因操作策略構(gòu)建高穩(wěn)定性的重組質(zhì)粒； 優(yōu)化培養(yǎng)條件及過程控

14、制n 微生物轉(zhuǎn)化與微生物發(fā)酵的區(qū)別是什么？微生物轉(zhuǎn)化：由微生物進行的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)被微生物細(xì)胞中的酶催化。微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)的目的是利用細(xì)胞的酶催化有用的化學(xué)反應(yīng)，所利用的是完整細(xì)胞中的酶的活性。這些細(xì)胞可以是活的的細(xì)胞（生長的或靜態(tài)的），也能使用干細(xì)胞或孢子，不管他們是否存活。微生物發(fā)酵即是指利用微生物,在適宜的條件下,將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程.微生物發(fā)酵生產(chǎn)水平主要取決于菌種本身的遺傳特性和培養(yǎng)條件.微生物轉(zhuǎn)化：是指外源化學(xué)物在經(jīng)微生物多種酶催化的代謝轉(zhuǎn)化.可應(yīng)用于污染治理,有害毒物降解等方面.n 抗生素劑量的表示法，管碟法測定抗生素效價的原理抗生素在應(yīng)用時劑量很小

15、，因此除質(zhì)量外，更常用特定的效價單位（簡稱單位）表示。單位是衡量抗生素有效成分的一種尺度。目前國際上抗生素活性單位表示方法主要有兩種：一是指定單位 (unit)；二是活性質(zhì)量（µg)。指定單位主要用于初期的抗生素或新抗生素，這些往往是不純的制品，不能直接用其活性質(zhì)量來衡量抗生素的作用強度，只能人為地指定活性單位。活性質(zhì)量(activity quality)僅以分子結(jié)構(gòu)中活性部分的質(zhì)量計算，主要用于分子結(jié)構(gòu)清楚、構(gòu)效關(guān)系明確的單一組分的純凈制品。n 各類微生物藥物的產(chǎn)生菌是什么？青霉素：產(chǎn)黃青霉菌(P. chrysogenum)頭孢菌素：頂頭孢霉菌(Cephalosporium acr

16、emonium ) 紅霉素：紅霉素鏈霉菌(Str. erythreus)四環(huán)素：金色鏈霉菌(S.aureofaciens)、諾卡菌屬(Nocardia)、馬杜拉放線菌屬(Actinomadura)鏈霉素：灰色鏈霉菌(S. griseus)、比基尼鏈霉菌(S.bikiniensis)、灰肉鏈霉菌(S.griseocarneus)等VC：氧化葡萄糖酸桿菌(Glnanobacter oxydans)為產(chǎn)酸菌，以巨大芽孢桿菌(Bacillus megateriam)為伴生菌VB12：丙酸菌屬中的費氏丙酸桿菌和謝氏丙酸桿菌,以及假單胞菌屬的脫氮假單胞菌透明質(zhì)酸：獸疫鏈球菌、馬疫鏈球菌n 常見抗生素的種類

17、按照來源分類：放線菌產(chǎn)生的抗生素放線菌產(chǎn)生的抗生素主要有氨基糖苷類（鏈霉素、新霉素等）、四環(huán)類（四環(huán)素、土霉素等）、放線菌素（放線菌素D等）、大環(huán)內(nèi)酯類（紅霉素）。真菌產(chǎn)生的抗生素真菌的四個綱中，藻菌綱及子囊綱產(chǎn)生的抗生素較少，擔(dān)子菌綱稍多，而不完全綱的曲霉菌屬、青霉菌屬、鐮刀菌屬則產(chǎn)生一些較重要的抗生素。如青霉素、頭孢菌素。細(xì)菌產(chǎn)生的抗生素主要來源于多黏桿菌、枯草芽孢桿菌、短芽孢桿菌等。產(chǎn)生多黏菌素、枯草菌素、短桿菌素等。為環(huán)狀或鏈環(huán)狀多肽物質(zhì)，一般為堿性。多數(shù)對腎臟有毒害作用。其他生物產(chǎn)生的抗生素地衣和藻類產(chǎn)生的地衣酸和綠藻素；大蒜中的蒜素；中藥中有不少能抑制細(xì)菌；溶菌酶。某些抗生素能由多種生物產(chǎn)生；一種菌株可產(chǎn)生許多不同的抗生素。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：1、-內(nèi)酰胺類抗生素 其分子結(jié)構(gòu)的共同特點是都有一個-內(nèi)酰胺的四元環(huán)，它們的共同功能是抑制細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分肽聚糖的合成。又根據(jù)其化學(xué)特性分成青霉素類、頭孢菌素類、碳青霉烯類及單環(huán)內(nèi)酰胺類。2、氨基糖苷類抗生素 它們的結(jié)構(gòu)特點是都含一個六元脂環(huán)，分子中既含氨基糖苷，也含氨基環(huán)醇結(jié)構(gòu)，故稱為氨基糖苷或氨基環(huán)醇類抗生素。 目前有50多種應(yīng)用于臨床，其中包括鏈霉素、雙氫鏈霉素、