《生物制药工艺学》课程教学资源（PPT课件）第二章 生物制药工艺技术基础

第二章生物制药工艺技术基础 第一节生物材料与生物活性物质 生物材料的来源 供生产生物药物的生物资源主要有动物、植物 微生物的组织、器官、细胞与代谢产物。应用动植物 细胞培养与微生物发酵技术也是获得生物制药原料的 重要途径。基因工程技术与细胞工程技术和酶工程技 术更是开发生物制药资源的新途径 )动物脏器 (1)胰脏(激素、酶、多肽、核酸、多糖、氨基酸等 (2)脑(脑磷脂、肌醇磷脂、神经磷脂、神经肽等)

第二章 生物制药工艺技术基础 第一节 生物材料与生物活性物质 一、生物材料的来源 供生产生物药物的生物资源主要有动物、植物、 微生物的组织、器官、细胞与代谢产物。应用动植物 细胞培养与微生物发酵技术也是获得生物制药原料的 重要途径。基因工程技术与细胞工程技术和酶工程技 术更是开发生物制药资源的新途径。 （一）动物脏器 （1）胰脏 （激素、酶、多肽、核酸、多糖、氨基酸等） （2）脑 （脑磷脂、肌醇磷脂、神经磷脂、神经肽等）

(3)胃粘膜(胃蛋白酶、胶原蛋白酶、胃泌素、胃膜素) (4)肝脏(维生素、磷脂类、胆固醇) 5)脾脏(免疫器官) (6)小肠(糖蛋白、核苷酸酶、溶菌酶、胃肠道激素) 7)脑垂体(各种激素) (8)心脏(细胞色素C、辅酶Q10) 其它等 二)血液、分泌物和其它代谢物 血液制品:人血制剂、抗凝血酶Ⅲ,凝血因子Ⅷ,纤维 蛋白原,免疫球蛋白、人血浆、干扰素、白介素等。 尿液、胆汁、蛇毒、蜂毒也是重要的生物材料,尿激酶 表皮生长因子、HCG

（3）胃粘膜（胃蛋白酶、胶原蛋白酶、胃泌素、胃膜素） （4）肝脏（维生素、磷脂类、胆固醇） （5）脾脏（免疫器官） （6）小肠（糖蛋白、核苷酸酶、溶菌酶、胃肠道激素） （7）脑垂体（各种激素） （8) 心脏（细胞色素C、辅酶Q10） 其它等 （二）血液、分泌物和其它代谢物 血液制品：人血制剂、抗凝血酶Ⅲ，凝血因子Ⅷ，纤维 蛋白原，免疫球蛋白、人血浆、干扰素、白介素等。 尿液、胆汁、蛇毒、蜂毒也是重要的生物材料，尿激酶， 表皮生长因子、HCG

三)海洋生物 (1)海藻 (2)腔肠动物海葵毒素 (3)节肢动物甲壳素 (4)软体动物多糖、多肽、毒素 (5)棘皮动物海星、海胆、海参海参素抗癟 (6)鱼类鱼油、多种激素、毒素,硫酸软骨素 (7)爬行动物龟滋阴养肾抗肿瘤 (8)海洋哺乳动物鲸鱼鱼肝油 (四)植物 生物碱、强心甙、黄酮、皂甙、挥发油、树脂、鞣质等

（三）海洋生物 （1）海藻 （2）腔肠动物 海葵毒素 （3）节肢动物 甲壳素 （4) 软体动物 多糖、多肽、毒素 （5）棘皮动物 海星、海胆、海参 海参素抗癌 （6）鱼类 鱼油、多种激素、毒素，硫酸软骨素 （7）爬行动物 龟 滋阴养肾 抗肿瘤 （8）海洋哺乳动物 鲸鱼鱼肝油 （四）植物 生物碱、强心甙、黄酮、皂甙、挥发油、树脂、鞣质等

(五)微生物 1细菌 常用细菌发酵法生产乳酸、醋酸、丙酮、丁醇。主要有: 1)氨基酸 利用微生物酶可转化对应的α酮酸或羟基酸作用产生 氨基酸 (2)有机酸柠檬酸、苹果酸、乳酸 3)糖类利用细菌可制取葡聚糖、聚果糖、聚甘露 糖、脂多糖 (4)核苷酸类用细菌可生产5-AMP,5-肌苷酸 (5)维生素VB1VB2,VB,Vc (6)酶淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、弹性蛋白酶

（五）微生物 1.细菌 常用细菌发酵法生产乳酸、醋酸、丙酮、丁醇。主要有： （1）氨基酸 利用微生物酶可转化对应的α酮酸或羟基酸作用产生 氨基酸。 （2）有机酸 柠檬酸、苹果酸、乳酸 （3）糖类 利用细菌可制取葡聚糖、聚果糖、聚甘露 糖、脂多糖。 （4）核苷酸类 用细菌可生产5‘－AMP，5’－肌苷酸 （5）维生素 VB1 ,VB2，VB6 , Vc （6）酶 淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、弹性蛋白酶

2放线菌 放线菌是最重要的抗生素产生菌,已有1000多种抗生素 约23产自放线菌 (1)氨基酸发酵法 (2)核苷酸5-脱氧肌苷酸 (3)维生素 (4)酶 3.真菌 (1)酶 (2)有机酸 (3)氨基酸 (4)核酸及有关物质 (5)维生素 (6)促生素 7)多糖

2.放线菌 放线菌是最重要的抗生素产生菌，已有1000多种抗生素 约2/3产自放线菌。 （1）氨基酸 发酵法 （2）核苷酸 5-脱氧肌苷酸 （3）维生素 （4) 酶 3.真菌 （1)酶 （2）有机酸 （3）氨基酸 （4）核酸及有关物质 （5）维生素 （6)促生素 （7）多糖

4酵母菌 (1)维生素 (2)蛋白质与多肽 (3)核酸 (六)开发生物新资源 1)动植物细胞的大规模培养 2)应用基因工程技术建立工程菌或工程细胞

4.酵母菌 （1）维生素 （2）蛋白质与多肽 （3）核酸 （六）开发生物新资源 （1）动植物细胞的大规模培养 （2）应用基因工程技术建立工程菌或工程细胞

生物活性物质的存在方式 (一)生物活性物质的存在方式与其生物功能 根据生物活性物质的生物功能推断其存在部分和分布 方式。生物活性物质分为胞内与胞外两种存在部位。 (二)生物分子间的作用力 三、生物活性物质的存在特点 (一)生物材料组成的复杂性 二)生物活性物质存在地特点 生物活性物质在生物材料中含量较低,杂质含量很高 而且生理活性愈高,含量愈低 生物材料中的生化组成数量大,种类多,分离纯化比 较困难

二、生物活性物质的存在方式 （一）生物活性物质的存在方式与其生物功能 根据生物活性物质的生物功能推断其存在部分和分布 方式。生物活性物质分为胞内与胞外两种存在部位。 （二）生物分子间的作用力 三、生物活性物质的存在特点 （一）生物材料组成的复杂性 （二）生物活性物质存在地特点 生物活性物质在生物材料中含量较低，杂质含量很高， 而且生理活性愈高，含量愈低。 生物材料中的生化组成数量大，种类多，分离纯化比 较困难

四、生物材料的准备 生物材料的制造主要包括以下工艺过程: 1)生物材料的选取与预处理; 2)从生物材料中提取有效活性物质; 3)有效成分的分离,纯化 4)后处理及制剂 )生物材料的选取 有效成分的含量 1)生物品种 根据目的物的分布,选择富含有效成分的生物品种是 选材的关键。(催乳素,哺乳动物)

四、生物材料的准备 生物材料的制造主要包括以下工艺过程： 1)生物材料的选取与预处理； 2)从生物材料中提取有效活性物质； 3)有效成分的分离，纯化 4)后处理及制剂 （一）生物材料的选取 1.有效成分的含量 （1）生物品种 根据目的物的分布，选择富含有效成分的生物品种是 选材的关键。（催乳素，哺乳动物）

(2)合适的组织器官(胃蛋白酶,胃) (3)生物的生长期 生物的生长期对生理活性物质含量影响很大 2杂质情况 难于分离的杂质会增加工艺的复杂性,严重影响收率、 质量和经济效益 3来源 应选用来源丰富的材料,尽量不与其他产品争原料,最 好能一物多用,综合利用 胰脏制备弹性蛋白酶和激肽释放酶,胰岛素与胰酶 等

（2）合适的组织器官 （胃蛋白酶，胃） （3）生物的生长期 生物的生长期对生理活性物质含量影响很大。 2.杂质情况 难于分离的杂质会增加工艺的复杂性，严重影响收率、 质量和经济效益。 3.来源 应选用来源丰富的材料，尽量不与其他产品争原料，最 好能一物多用，综合利用。 胰脏 制备弹性蛋白酶和激肽释放酶，胰岛素与胰酶 等

(二)生物材料的采集与保存 生理活性物质易失活与降解,采集时必须保持材料的新鲜。 防止腐败、变质与微生物污染。如胰脏采摘后要立即速冻 防止胰岛素活力下降。 保存生物材料的主要方法有速冻、冻干、有机溶剂脱水, 制成丙酮粉,或浸存于丙酮与甘油中等 (三)动物细胞的培养与保存 四)微生物菌种的选育与保存 1.菌种的分离 微生物种类繁多,易于培养,是工业化生产各种生物药 物的主要材料 (1)含菌样品的收集 根据微生物的生态特点,从自然界取样,分离所需要菌种 如到堆积和腐烂纤维素的地方去取样分离纤维素酶产生菌

（二）生物材料的采集与保存 生理活性物质易失活与降解，采集时必须保持材料的新鲜。 防止腐败、变质与微生物污染。如胰脏采摘后要立即速冻， 防止胰岛素活力下降。 保存生物材料的主要方法有速冻、冻干、有机溶剂脱水， 制成丙酮粉，或浸存于丙酮与甘油中等。 （三）动物细胞的培养与保存 （四）微生物菌种的选育与保存 1.菌种的分离 微生物种类繁多，易于培养，是工业化生产各种生物药 物的主要材料。 （1）含菌样品的收集 根据微生物的生态特点，从自然界取样，分离所需要菌种， 如到堆积和腐烂纤维素的地方去取样分离纤维素酶产生菌