微生物学与免疫学在药学中的应用课件

微生物学与免疫学在药学中的应用

微生物学与免疫学在药学中的应用1初级代谢产物:微生物自身生长繁殖所必需的物质:氨基酸,核苷酸,维生素次级代谢产物:与微生物自身的基本生命活动无关,但对其他生物有不同的生理活性作用,是新药开发的重要资源抗生素、酶抑制剂、受体拮抗剂，免疫调节剂初级代谢产物:微生物自身生长繁殖所必需的物质:氨基酸,核2

第一节抗生素（1）抗生素的概念

抗生素（antibiotics）：是生物（微生物、动植物）在其生命活动过程中所产生的（或由其他方法获得的）能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物机能的化学物质。习惯上将那些由微生物产生的极微量既具有选择性地抑制其他微生物或肿瘤细胞的天然有机物称抗生素。第一节抗生素3（2）医疗用抗生素的特点

1、差异毒力

2、生物活性强，有不同的抗菌谱

MIC：最低抑菌浓度。抑制微生物生长所需最低浓度。

抗菌谱：抑制或杀灭微生物的范围和所需剂量。广谱抗生素：范围广。窄谱抗生素：范围窄。（2）医疗用抗生素的特点4二、抗生素的分类1、根据产生和来源分类（1）细菌产生的抗生素：多粘菌素、短杆菌肽（2）放线菌抗生素：链霉素、卡那霉素、四环素（3）真菌抗生素：青霉素、头孢菌素（4）植物和动物抗生素：蒜素、鱼素二、抗生素的分类52、根据抗生素的化学结构（1）β－内酰胺类：青霉素、头孢菌素（2）氨基糖苷类：链霉素、卡那霉素（3）大环内酯类：红霉素、麦迪霉素（4）四环类：四环素、金霉素、土霉素（5）多肽类：多粘菌素、杆菌肽2、根据抗生素的化学结构63功能分类

抗微生物感染的抗生素传统的抗生素一般都是这一类，β－内酰胺类，氨基糖苷类，大环内酯类，四环类抗肿瘤的抗生素

放线菌素D－阻断mRNA合成，用于绒毛膜上皮癌，睾丸肿瘤，神经母细胞瘤，恶性淋巴瘤的治疗

平阳霉素－破坏DNA，用于皮肤癌，食管癌，宫颈癌的治疗3功能分类抗微生物感染的抗生素7

第二节抗生素产生菌的分离和筛选1、从自然界分离并筛选新抗生素产生菌。2、改造现有的已知抗生素产生菌，再经筛选获得新抗生素产生菌。3、从已知的抗生素进行结构改造，经筛选获得新的半合成抗生素。4、采用新的筛选方法，5、现代分子生物学技术设计产生新抗生素第二节抗生素产生菌的分离和筛选8一、土壤微生物的分离1采土从自然界筛选一、土壤微生物的分离从自然界筛选92分离菌株2分离菌株10二、筛选1、筛选模型：筛选工作中所使用的试验菌。

G+球菌：金黄色葡萄球菌

G+杆菌：枯草芽孢杆菌

G-

杆菌：大肠杆菌

结核分枝杆菌：耻垢分枝杆菌

酵母样菌：白假丝酵母

丝状真菌：曲霉

病毒、肿瘤细胞：phage二、筛选112、筛选方法抗菌抗生素：琼脂扩散法抗肿瘤抗生素：精原细胞核分裂抑制法等抗病毒抗生素：组织培养法等2、筛选方法12三、早期鉴别

1抗生素产生菌的鉴别

2抗生素的鉴别四、分离精制五、临床前试验研究药品临床前研究质量管理规范GLP六、临床试验药品临床试验质量管理规范

GCP三、早期鉴别13第三节抗生素的制备两个阶段：发酵和提取一般流程：菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理及压缩提取及精制成品检验成品包装第三节抗生素的制备14FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES发酵工程组成

从广义上讲，由三部分组成：

上游工程、发酵工程、下游工程FERMENTATIONFermentationengin15一、发酵阶段（一）现代抗生素发酵的一般特点

1需氧发酵

2深层发酵

3纯种发酵一、发酵阶段16（二）一般生产流程

1孢子制备

2种子制备

3发酵（1）无菌操作（2）营养需要（3）PH

（4）温度（5）前体（6）通气、搅拌、消沫（7）发酵终点判断（二）一般生产流程17发酵培养种子培养菌种发酵培养种子培养菌种18发酵的流程空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发酵碳源、氮源、无机盐等营养物质灭菌产物分离纯化成品发酵的流程空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发19菌种筛选摇瓶试验发酵罐试验菌种筛选摇瓶试验发酵罐试验20二、发酵液预处理及提取阶段（一）发酵液预处理（二）提取

1溶媒萃取法

2例子交换法

3沉淀法

4吸附法二、发酵液预处理及提取阶段21第五节抗生素的主要作用机制第五节抗生素的主要作用机制22一、抑制细胞壁的合成

细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。细菌因细胞壁中肽聚糖的含量的多少而主要分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。如环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、青霉素一、抑制细胞壁的合成23二、影响细胞膜的功能

损伤细菌细胞膜影响其功能的抗菌药物主要是抗革兰氏阴性杆菌的多肽类抗生素（多黏菌素类）和抗真菌的多烯类抗生素。如两性霉素B、多黏菌素二、影响细胞膜的功能24三、干扰蛋白质的合成

凡能阻碍细胞浆内蛋白质合成的药物，均可抑制细菌的生长繁殖或杀死细菌。主要作用位点是核糖体蛋白，从而影响蛋白质的起始、延长、终止等环节。如：链霉素（作用与30s亚基）四环素（t-RNA）红霉素（作用与50s亚基）三、干扰蛋白质的合成2530S132GTP123GTPInitiationFactorsmRNA312GTP30SInitiationComplexf-met-tRNASpectinomycinAminoglycosides12GDP+Pi70S70SInitiationComplexAPReviewofInitiationofProteinSynthesis30S132GTP123GTPInitiationFact26ReviewofElongationofProteinSynthesisGTPAPTuGTPTuGDPTsTsTu+GDPTsPiPATetracyclineAPGGTPGGDP+PiGGDPAP+ErythromycinFusidicAcidChloramphenicolReviewofElongationofProtei27四、抑制核酸的合成

如利富平、阿霉素等五、干扰细胞的能量代谢和电子传递体系

如抗霉素A四、抑制核酸的合成28抗生素作用的部位及机制THFA

DHFA细胞壁合叶酸代谢细胞膜DNA复制RNA复制蛋白质合成蛋白质合成(30S)50S30SribosomesDNAmRNA抗生素作用的部位及机制THFADHFA细胞壁合叶酸代谢细29微生物学与免疫学在药学中的应用课件30

微生物在其他药物生产中的应用维生素：V-C，V-B2，VB12氨基酸：谷氨酸、赖氨酸酶及其酶抑制剂：链激酶、天冬氨酸酶；抑肽素、泛涎菌素甾体化合物的微生物在其他药物生产中的应用维生素：V-C，V-B2，VB31第二节微生物产生的酶抑制剂

凡是使酶活性降低甚至丧失但又不使酶蛋白变性的物质称为酶抑制剂蛋白相关的酶抑制剂：基质金属蛋白酶抑制剂－－抗肿瘤

HIV蛋白酶抑制剂－－－抗HIV

糖类相关的酶抑制剂－－阿卡波糖

脂类相关的酶抑制剂－－美伐他丁第二节微生物产生的酶抑制剂凡是使酶活性降低甚至32第三节微生物产生的受体拮抗剂

受体是存在于细胞膜或细胞质内的一种特异性物质，是一类介导细胞信号转导的功能蛋白，能与相应的配体结合产生相应的生理效应与血压有关的受体拮抗剂－－血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂－－可治疗高血压第三节微生物产生的受体拮抗剂受体是存在于33与血栓形成有关的受体拮抗剂vWF受体拮抗剂纤维蛋白原受体拮抗剂与血栓形成有关的受体拮抗剂vWF受体拮抗剂34炎症相关的受体拮抗剂白三烯受体拮抗剂速激肽受体拮抗剂可抗过敏和消炎炎症相关的受体拮抗剂白三烯受体拮抗剂35第四节微生物产生的免疫调节剂免疫抑制剂：环孢素A，FK－506免疫增强剂：卡介苗，乌苯美司第四节微生物产生的免疫调节剂免疫抑制剂：36

微生物学与免疫学在药学中的应用

微生物学与免疫学在药学中的应用37初级代谢产物:微生物自身生长繁殖所必需的物质:氨基酸,核苷酸,维生素次级代谢产物:与微生物自身的基本生命活动无关,但对其他生物有不同的生理活性作用,是新药开发的重要资源抗生素、酶抑制剂、受体拮抗剂，免疫调节剂初级代谢产物:微生物自身生长繁殖所必需的物质:氨基酸,核38

第一节抗生素（1）抗生素的概念

抗生素（antibiotics）：是生物（微生物、动植物）在其生命活动过程中所产生的（或由其他方法获得的）能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物机能的化学物质。习惯上将那些由微生物产生的极微量既具有选择性地抑制其他微生物或肿瘤细胞的天然有机物称抗生素。第一节抗生素39（2）医疗用抗生素的特点

1、差异毒力

2、生物活性强，有不同的抗菌谱

MIC：最低抑菌浓度。抑制微生物生长所需最低浓度。

抗菌谱：抑制或杀灭微生物的范围和所需剂量。广谱抗生素：范围广。窄谱抗生素：范围窄。（2）医疗用抗生素的特点40二、抗生素的分类1、根据产生和来源分类（1）细菌产生的抗生素：多粘菌素、短杆菌肽（2）放线菌抗生素：链霉素、卡那霉素、四环素（3）真菌抗生素：青霉素、头孢菌素（4）植物和动物抗生素：蒜素、鱼素二、抗生素的分类412、根据抗生素的化学结构（1）β－内酰胺类：青霉素、头孢菌素（2）氨基糖苷类：链霉素、卡那霉素（3）大环内酯类：红霉素、麦迪霉素（4）四环类：四环素、金霉素、土霉素（5）多肽类：多粘菌素、杆菌肽2、根据抗生素的化学结构423功能分类

抗微生物感染的抗生素传统的抗生素一般都是这一类，β－内酰胺类，氨基糖苷类，大环内酯类，四环类抗肿瘤的抗生素

放线菌素D－阻断mRNA合成，用于绒毛膜上皮癌，睾丸肿瘤，神经母细胞瘤，恶性淋巴瘤的治疗

平阳霉素－破坏DNA，用于皮肤癌，食管癌，宫颈癌的治疗3功能分类抗微生物感染的抗生素43

第二节抗生素产生菌的分离和筛选1、从自然界分离并筛选新抗生素产生菌。2、改造现有的已知抗生素产生菌，再经筛选获得新抗生素产生菌。3、从已知的抗生素进行结构改造，经筛选获得新的半合成抗生素。4、采用新的筛选方法，5、现代分子生物学技术设计产生新抗生素第二节抗生素产生菌的分离和筛选44一、土壤微生物的分离1采土从自然界筛选一、土壤微生物的分离从自然界筛选452分离菌株2分离菌株46二、筛选1、筛选模型：筛选工作中所使用的试验菌。

G+球菌：金黄色葡萄球菌

G+杆菌：枯草芽孢杆菌

G-

杆菌：大肠杆菌

结核分枝杆菌：耻垢分枝杆菌

酵母样菌：白假丝酵母

丝状真菌：曲霉

病毒、肿瘤细胞：phage二、筛选472、筛选方法抗菌抗生素：琼脂扩散法抗肿瘤抗生素：精原细胞核分裂抑制法等抗病毒抗生素：组织培养法等2、筛选方法48三、早期鉴别

1抗生素产生菌的鉴别

2抗生素的鉴别四、分离精制五、临床前试验研究药品临床前研究质量管理规范GLP六、临床试验药品临床试验质量管理规范

GCP三、早期鉴别49第三节抗生素的制备两个阶段：发酵和提取一般流程：菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理及压缩提取及精制成品检验成品包装第三节抗生素的制备50FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES发酵工程组成

从广义上讲，由三部分组成：

上游工程、发酵工程、下游工程FERMENTATIONFermentationengin51一、发酵阶段（一）现代抗生素发酵的一般特点

1需氧发酵

2深层发酵

3纯种发酵一、发酵阶段52（二）一般生产流程

1孢子制备

2种子制备

3发酵（1）无菌操作（2）营养需要（3）PH

（4）温度（5）前体（6）通气、搅拌、消沫（7）发酵终点判断（二）一般生产流程53发酵培养种子培养菌种发酵培养种子培养菌种54发酵的流程空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发酵碳源、氮源、无机盐等营养物质灭菌产物分离纯化成品发酵的流程空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发55菌种筛选摇瓶试验发酵罐试验菌种筛选摇瓶试验发酵罐试验56二、发酵液预处理及提取阶段（一）发酵液预处理（二）提取

1溶媒萃取法

2例子交换法

3沉淀法

4吸附法二、发酵液预处理及提取阶段57第五节抗生素的主要作用机制第五节抗生素的主要作用机制58一、抑制细胞壁的合成

细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。细菌因细胞壁中肽聚糖的含量的多少而主要分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。如环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、青霉素一、抑制细胞壁的合成59二、影响细胞膜的功能

损伤细菌细胞膜影响其功能的抗菌药物主要是抗革兰氏阴性杆菌的多肽类抗生素（多黏菌素类）和抗真菌的多烯类抗生素。如两性霉素B、多黏菌素二、影响细胞膜的功能60三、干扰蛋白质的合成

凡能阻碍细胞浆内蛋白质合成的药物，均可抑制细菌的生长繁殖或杀死细菌。主要作用位点是核糖体蛋白，从而影响蛋白质的起始、延长、终止等环节。如：链霉素（作用与30s亚基）四环素（t-RNA）红霉素（作用与50s亚基）三、干扰蛋白质的合成6130S132GTP123GTPInitiationFactorsmRNA312GTP30SInitiationComplexf-met-tRNASpectinomycinAminoglycosides12GDP+Pi70S70SInitiationComplexAPReviewofInitiationofProteinSynthesis30S132GTP123GTPInitiationFact62ReviewofElongationofProteinSynthesisGTPAPTuGTPTuGDPTsTsTu+GDPTsPiPATetracyclineAPGGTPGGDP+PiGGDPAP+ErythromycinFusidicAcidChloramphenicolReviewofElongationofProtei63四、抑制核酸的合成

如利富平、阿霉素等五、干扰细胞的能量代谢和电子传递体系

如抗霉素A四、抑制核酸的合成64抗生素作用的部位及机制THFA

DHFA