中国农业大学：《发酵工程学 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件）第九章发酵工程各论——-抗生素生产

抗生素发酵生产技术 Antibiotics fermentation Production 韩北忠 中国农业大学食品学院 Han Bei-zhong, Prof. PhD College of Food Science Nutritional Engineering China agricultural University

1 韩 北 忠 中国农业大学 食品学院 Han Bei-zhong, Prof. PhD College of Food Science & Nutritional Engineering China Agricultural University 抗 生 素 发 酵 生 产 技 术 Antibiotics Fermentation Production

抗生素发酵生产技术 Antibiotics Fermentation Production 1.概述 1. Introduction 2.生产前期研究2. Research in lab 3.生产菌改良 3. Strain improvement 4.生产工艺过程 4. Production processing 5.发酵条件的控制5. Fermentation control 6.提取和精制 6. Isolation purification

2 1. 概述 2. 生产前期研究 3. 生产菌改良 4. 生产工艺过程 5. 发酵条件的控制 6. 提取和精制 1. Introduction 2. Research in Lab 3. Strain improvement 4. Production processing 5. Fermentation control 6. Isolation & purification 抗 生 素 发 酵 生 产 技 术 Antibiotics Fermentation Production

1.概述 Introduction 抗生素 Antibiotics 是生物在其生产活动过 Any organic substances 程中所产生,并能 produced by various 在低微浓度下有选 organisms that have the 择性地抑制或杀灭 power of arresting the growth of other 其他微生物或肿瘤 microorganisms or of 细胞的有机物。 destroying them

3 抗生素 是生物在其生产活动过 程中所产生，并能 在低微浓度下有选 择性地抑制或杀灭 其他微生物或肿瘤 细胞的有机物。 Antibiotics Any organic substances produced by various organisms that have the power of arresting the growth of other microorganisms or of destroying them. 1. 概 述 Introduction

1.概述 ntroduction 历史 History 1929年,英国弗莱 Penicillin was discovered 明发现青霉素 by fleming in 1929 二战期间,大规模 World War ll fermented 发酵生产 in large-scale 世界上最早用于临 The first major antibiotic 床的抗菌素 to be commercialized

4 历史 • 1929年，英国弗莱 明发现青霉素 • 二战期间，大规模 发酵生产 • 世界上最早用于临 床的抗菌素 History • Penicillin was discovered by Fleming in 1929. • World War II, fermented in large-scale • The first major antibiotic to be commercialized 1. 概 述 Introduction

1.概述 Introduction 分类c| assification 根据抗生素的作用机制分类( Modes of action of antibiotics ·抑制细胞壁合成( ell wall Synthesis):青霉素 ·抑制细胞膜功能( Cell Membrane damage):多烯类抗生素 ·抑制蛋白质合成( Protein Synthesis): 四环素 ·抑制核酸合成( Nucleic Acid Synthesis) 丝裂霉素

5 根据抗生素的作用机制分类 (Modes of Action of Antibiotics) • 抑制细胞壁合成(Cell Wall Synthesis) ： 青霉素 • 抑制细胞膜功能(Cell Membrane Damage) ： 多烯类抗生素 • 抑制蛋白质合成(Protein Synthesis) ： 四环素 • 抑制核酸合成(Nucleic Acid Synthesis) ： 丝裂霉素 分 类 Classification 1. 概 述 Introduction

Inhibition of cell wall synthesis: Inhibition of protein synthesis Penicillins, cephalosporins Chloramphenicol, erythromycin, bacitracin, vancomycin tetracyclines, streptomycin 转录」 翻译 Transcription Translation DNA Replication 复制」 Inhibition of nucleic acid Enzymatic replication and activity transcription synthesis of Quinolones rifampin metabolites injury to plasma membrane Inhibition of synthesis Polymyxin B of essential metabolites

6 复制 转录 翻译

1.概述 Introduction 分类 Classification 根据抗生素的化学结构分类 阝-内酰胺类(β- lactam): 青霉素类( penicillins) 头孢菌素类( cephalosporins) 氨基糖苷类( aminoglycosides):链霉素、庆大霉素 ·大环内酯类( macrolides) 红霉素、麦迪加霉素 四环类( tetracyclines) 四环素、土霉素 多肽类( polymyxin): 多粘菌素

7 根据抗生素的化学结构分类 • β-内酰胺类(β-lactam)： 青霉素类 (penicillins) 头孢菌素类 (cephalosporins) • 氨基糖苷类(aminoglycosides) ： 链霉素、庆大霉素 • 大环内酯类(macrolides) ： 红霉素、麦迪加霉素 • 四 环 类 (tetracyclines) ： 四环素、土霉素 • 多 肽 类 (polymyxin) ： 多粘菌素 分 类 Classification 1. 概 述 Introduction

R CH H CH H β lactam ring B-内酰胺环 natural penICillIn R CHa-CO

8 H N O N S CH3 CH3 H COO￾H -lactam ring β-内酰胺 环 R natural penicillin R = CH2 -CO-

β-内酰胺环 Common nucleus CH3 Ampicillin CH-C-NH-CH-CH C o=c—N—cH-cooH 舌 s、Ch3 Methicillin C-NH--CH-CH C OCH O=c-N—cH-cooH 乏°虽 Carbenicillin \/CH3 CH---C-NH-CH--CH C CH3 COOH o=c—N—CH-CooH g Oxacillin C—c—c-NH-CH-CHC CH cN—cH-cooH O CH3 B-lactam ring Semisynthetic penicillins

9 β-内酰胺 环

CH CH3 HO OH HoN OH CH3 OH HC OH o OHOH OHOH 0 OH Amphotericin B两性霉素 Antibiotics are so complex they can only be synthesized in a living system

10 两性霉素 Antibiotics are so complex they can only be synthesized in a living system