1、生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。1第一节概述生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2一、简介一、简介u 定义：定义： 一类具有一类具有并四苯结构并四苯结构的广谱抗的广谱抗生素。生素。u 由放线菌产生的一类抗生素由放线菌产生的一类抗生素 （金霉素、土霉素、四环素、地美环素、（金霉素、土霉素、四环素、地美环素、美他环素等）基本骨架为并四苯。美他环素等）基本骨架为并四苯。OHOOHNR1OCONH2OHR4R3R
2、2OHHH生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。3 碳碳 核核： 氢化氢化并四苯并四苯（四环） 基本结构基本结构：OHOOHOOHONH2NCH3CH3OHH 45176101112可变部分生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。4OHOOHHOHONH3CCH3OHONH2R1HOHRR2H1四环素：四环素：C22H24N2O8； R=R2=H, R1=CH32土霉素：土霉素：C22H24N2O9； R=H, R
3、1=CH3, R2=OH3金霉素：金霉素：C22H23ClN2O8; R=Cl, R1=CH3, R2=H4去甲基金霉素：去甲基金霉素：C21H21N2O8; R=Cl, R1=H, R2=H生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。5天然四环素类天然四环素类结结 构：构： 四环素四环素 O HOO HOO HONH2NC H3CH3O HO HCH346生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。6四环素的命名u 6-6
4、-甲基甲基-4-4-（二甲氨基）（二甲氨基）-3-3，6 6，1010，1212，12a-12a-五羟基五羟基-1-1，11-11-二氧代二氧代-1-1，4 4，4a4a，5 5，5a5a，6 6，1111，12a-12a-八氢八氢- -2-2-并四苯甲酰胺并四苯甲酰胺OHOOHNOCONH2OHOHOHHH6 62 25a5a4 45 53 34a4a6a6a7 78 89 9101010a10a111112a12a1 111a11a1212生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。7 土霉素：土霉素：(
5、5 - OH-四环素） 金霉素：金霉素：（7-Cl-四环素）O HOO HOO HONH2NC H3C H3O HO HCH3OHO HOO HOO HONH2NC H3C H3O HO HCH3ClH65644H生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。8C C6 6-OH-OH：是不稳定性的主要原因，并且不是必须基：是不稳定性的主要原因，并且不是必须基团，利用土霉素去掉团，利用土霉素去掉C C6 6-OH-OH，即多西环素，即多西环素, ,稳定性稳定性增加，因此目前增加，因此目前是四环素类药物中的首选药
6、。是四环素类药物中的首选药。 半合成四环素类抗生素的结构改造半合成四环素类抗生素的结构改造(Doxycycline)(Minocycline) 多西环素的6位碳上无羟基，可避免发生酸性消除反应和碱性条件反应；并且由于5位碳上存在羟基，可以与4位的二甲氨基间形成氢键，使4位在酸性条件下的差向异构化反应难以发生。故多西环素对酸、碱都比较稳定。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。9 四环素类构效关系u 结构中的四环四环是活性必须，A环中1-41-4位的取位的取代基代基是抗菌活性基本药效团，改变其结构活性消失
7、，仅可在酰胺基上的氢进行前药修饰。A AB BC CD DOHOOHNOCONH2OHOHOHHH6 62 25a5a4 45 53 34a4a6a6a7 78 89 9101010a10a111112a12a1 111a11a1212生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。10 构效关系u C11、C1位的双酮双酮系统结构对抗菌活性至关重要。u 5、6、7、8、9位的取代基为非活性必须基团，对其改造可改变其抗菌活性、化学稳定性和药代动力学性质。A AB BC CD DOHOOHNOCONH2OHOHOH
8、HH6 62 25a5a4 45 53 34a4a6a6a7 78 89 9101010a10a111112a12a1 111a11a1212生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。11二二 、发现、发现u 1948年由金色链丝菌的培养液中分离出金霉素年由金色链丝菌的培养液中分离出金霉素u 1950年从皲裂链丝菌培养液中分离出土霉素年从皲裂链丝菌培养液中分离出土霉素OH OOHNOCONH2OHOHOHHHOH OOHNOHOCONH2OHOHOHHHCl金霉素土霉素生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学
9、院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。12u1953年发现将年发现将金霉素金霉素 Chlotetracycline脱去氯原子，可得脱去氯原子，可得到四环素到四环素u随后发现用在不含氯的培养基中生长的链霉菌菌株发酵可随后发现用在不含氯的培养基中生长的链霉菌菌株发酵可生产四环素生产四环素Tetracycline60年代年代70年代，研究开发了半合成四环类：甲烯土霉素、强年代，研究开发了半合成四环类：甲烯土霉素、强力霉素和二甲胺四环素等。力霉素和二甲胺四环素等。OH OOHNOCONH2OHOHOHHHOH OOHNOCONH2OHOHOHHHC
10、l金霉素四环素生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。131、抗菌谱、抗菌谱 四环类早期主要用于治疗对耐青霉素菌引起的感四环类早期主要用于治疗对耐青霉素菌引起的感染有相当的疗效。本类抗生素，染有相当的疗效。本类抗生素，对各种对各种G+细菌细菌、除、除铜绿色假单胞菌以外的铜绿色假单胞菌以外的G细菌细菌、螺旋体螺旋体、支原体支原体、立克次氏体立克次氏体和和衣原体衣原体都有很好的抗菌活性。目前绝都有很好的抗菌活性。目前绝大多数大肠杆菌和痢疾杆菌，半数以上金黄色葡萄大多数大肠杆菌和痢疾杆菌，半数以上金黄色葡萄球菌
11、、肺炎球菌、链球菌等均呈现抗药性，因而主球菌、肺炎球菌、链球菌等均呈现抗药性，因而主要用于支原体、立克次氏体和衣原体感染症。要用于支原体、立克次氏体和衣原体感染症。 三、三、 四环素类药理四环素类药理生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。14药物的抗菌活性为：米诺环素多西环素美他药物的抗菌活性为：米诺环素多西环素美他环素地美环素四环素土霉素。环素地美环素四环素土霉素。主要优点是：抗菌谱广、吸收好、副作用主要优点是：抗菌谱广、吸收好、副作用小、价格低廉、不引起过敏反应。但又小、价格低廉、不引起过敏反应。但
12、又可能引起严重的胃肠道反应和呕吐等。可能引起严重的胃肠道反应和呕吐等。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。15 2 2、作用机理：四环素类抗生素、作用机理：四环素类抗生素(Tetracyclines) (Tetracyclines) 这类这类抗生素可与敏感菌的抗生素可与敏感菌的70S70S核蛋白体中的核蛋白体中的30S30S亚基结合，从而抑亚基结合，从而抑制其蛋白质合成。制其蛋白质合成。 生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系
13、网站或本人删除。16u影响抗菌作用的主要因素：影响抗菌作用的主要因素： 药物透过革兰阳性菌细胞壁或阴性菌细胞膜（即第一道穿透屏障）的难易； 对酶（第二道屏障）的稳定性； 对抗菌作用靶位（PBPS）的亲和性。u细菌的耐药方式：细菌的耐药方式：细胞壁外膜渗透性的改变。使抗生素失活：如钝化酶使抗生素作用靶点改变：如PBPs结构改变，使药物对其不敏感。细菌产生药泵u细菌产生核蛋白体保护蛋白细菌产生核蛋白体保护蛋白四环素类药物的耐药性生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。17u 3、副作用、副作用u 四环素类抗生
14、素的急性毒性很低，但副作用较四环素类抗生素的急性毒性很低，但副作用较多，有胃肠道障碍、诱发机会感染和维生素缺多，有胃肠道障碍、诱发机会感染和维生素缺乏、肝障碍、粒状白细胞减少等。乏、肝障碍、粒状白细胞减少等。u 另外，对胎儿有致畸作用，对幼儿可致骨发育另外，对胎儿有致畸作用，对幼儿可致骨发育障碍和齿色素沉积，故孕妇和婴幼儿禁用。障碍和齿色素沉积，故孕妇和婴幼儿禁用。u 含含Ca、Mg、Al、Fe的食物降低其口服吸收率。的食物降低其口服吸收率。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。18第二节第二节 四环类
15、抗生素理化性质四环类抗生素理化性质一、物理性质。一、物理性质。1.发色团：酮基和烯醇基共轭双键系统，决定颜色和紫外特征吸收：发色团：酮基和烯醇基共轭双键系统，决定颜色和紫外特征吸收：265nm350nm。黄色结晶黄色结晶粉末、味苦。粉末、味苦。2.功能团：二甲胺基（功能团：二甲胺基（pKa=9.5）,酚羟基（酚羟基（pKa=7.5），三羰基甲烷系），三羰基甲烷系统（统（ pKa =3.3）OHOOHNR1OCONH2OHR4R3R2OHHH生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。193.溶解度：溶解度：p
16、HAl 3+ Ca 2+ Co 2+ Mn 2+ Mg 2+ ，其中以，其中以CaMg复盐溶解度较低。复盐溶解度较低。钙或镁离子形成不溶性的钙盐或镁盐钙或镁离子形成不溶性的钙盐或镁盐铁离子形成红色络合物铁离子形成红色络合物铝离子形成黄色络合物铝离子形成黄色络合物RNOHCONH2OOOOHR1OHHHOHCH3H3CHM生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。32四环素与钙离子的络合物四环素与钙离子的络合物u黄色络合物：沉积在骨骼和黄色络合物：沉积在骨骼和牙齿上牙齿上u小儿和孕妇：应慎用或禁用小儿和孕妇：
17、应慎用或禁用 小儿小儿 牙齿变黄色牙齿变黄色 孕妇孕妇 产儿可发生牙齿变色、产儿可发生牙齿变色、骨骼生长抑制骨骼生长抑制生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。33（2） CaMg复盐在醇（低级醇）中的溶解度。复盐在醇（低级醇）中的溶解度。随着随着CaCl2浓度的增加而增加，而其盐酸盐浓度的增加而增加，而其盐酸盐则随则随CaCl2浓度的增加而减少。这是由碱制浓度的增加而减少。这是由碱制备盐酸盐的最佳方法备盐酸盐的最佳方法. 2酮系统为酸性基团，酮系统为酸性基团，沉淀应在沉淀应在pH8.59.0中进行。这是
18、提取的重中进行。这是提取的重要依据之一；要依据之一；（3）四环素能与尿素形成等当量复合物。属四）四环素能与尿素形成等当量复合物。属四环素的特异性反应。环素的特异性反应。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。345、荧光反应：、荧光反应：四环素类抗生素在紫外光下都能产生荧光。这个性质可用于四环素类抗生素在紫外光下都能产生荧光。这个性质可用于纸上层析和薄层层析中的斑点显色纸上层析和薄层层析中的斑点显色;6、氧化降解：、氧化降解：接触氧化剂，会被氧化成低碳链化合物。久贮颜色更深。接触氧化剂，会被氧化成低碳链化
19、合物。久贮颜色更深。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。35第三节第三节 四环类抗生素发酵技术四环类抗生素发酵技术生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。36一、生产菌种一、生产菌种1、金色链霉菌、金色链霉菌2、育种、育种生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。37生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供
20、参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。38二、种子制备及其控制要点二、种子制备及其控制要点生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。391、孢子制备、孢子制备u 斜面培养基：麸皮斜面培养基：麸皮5，硫酸镁，硫酸镁0.03，磷酸氢钾磷酸氢钾0.02，磷酸氢氨，磷酸氢氨0.05，琼，琼脂脂2。u 金色链霉菌在保存和繁殖过程中容易发金色链霉菌在保存和繁殖过程中容易发生变异。生变异。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当
21、之处，请联系网站或本人删除。40成分成分种子种子发酵发酵玉米淀粉玉米淀粉4.04.06.56.5玉米粉玉米粉2.02.0花生饼粉花生饼粉2.02.02.62.6蛋白胨蛋白胨0.50.50.50.5氯化镁氯化镁0.0250.0250.030.03硫酸铵硫酸铵0.30.30.60.6錄化钠錄化钠0.20.20.350.35碳酸钙碳酸钙0.40.40.50.5玉米浆玉米浆1.01.0酵母粉酵母粉0.60.60.30.3磷酸二氢钾磷酸二氢钾0.00250.00250.0080.008油油0.30.30.250.25淀粉酶淀粉酶0.00250.00250.030.03生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范
22、学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。412、种子制备u 培养基：淀粉、蛋白胨、花生饼粉。30-32培养24-27h。u 通气和搅拌对种子生长有很大的影响。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。42三、影响发酵的因素及工艺控制要点u 1、培养基、培养基u C源：淀粉、可溶性淀粉、葡萄糖、糖蜜及其源：淀粉、可溶性淀粉、葡萄糖、糖蜜及其油脂。也可用玉米淀粉。油脂。也可用玉米淀粉。u N源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、硫酸源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼
23、粉、硫酸铵、尿素等。铵、尿素等。u 抑氯剂。抑氯剂。u 无机盐：磷酸盐最重要。无机盐：磷酸盐最重要。u 铁离子的影响：铁离子的影响：u 消泡剂消泡剂u 培养基的灭菌质量。培养基的灭菌质量。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。432、培养条件的影响u 1、温度：、温度：32u 2、pH：菌体生长：菌体生长6.0-6.8，四环素合成，四环素合成最适最适5.8-6.0。u 3、溶氧的影响。、溶氧的影响。u 4、二氧化碳的影响。、二氧化碳的影响。2-8mL/100mL,适适合四环素的合成。合四环素的合成。生物
24、制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。44第三节、四环类抗生素提取精制第三节、四环类抗生素提取精制一、原理：结合结构式进行分析一、原理：结合结构式进行分析.二、过程：二、过程：RNOHCONH2OOOOHR1OHHHOHCH3H3CHM生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。45方法：方法：1、沉淀法：、沉淀法： 利用在等电点溶解度最低的特点进行沉淀；利用在等电点溶解度最低的特点进行沉淀； 利用形成利用形成Ca-Mg复
25、复盐沉淀。盐沉淀。2、溶媒萃取法：在碱性下与一些长链季胺碱形成复盐，难溶于水，而易溶于、溶媒萃取法：在碱性下与一些长链季胺碱形成复盐，难溶于水，而易溶于溶媒中，即所谓带溶剂提取法。溶媒中，即所谓带溶剂提取法。如：氯代烷基三甲胺如：氯代烷基三甲胺RN(CH3)3Cl， R=822个个C原子；另一类带溶剂是吡啶盐原子；另一类带溶剂是吡啶盐具下列结构，具下列结构， R=818个个C原子。溶媒有丁醇、戊醇、甲基异丁酮、原子。溶媒有丁醇、戊醇、甲基异丁酮、BA、醋酸戊酯等。醋酸戊酯等。3、离子交换法：基于在酸性下呈一价阳离子，可用磺酸基树脂提取。在碱性、离子交换法：基于在酸性下呈一价阳离子，可用磺酸基树
26、脂提取。在碱性下洗脱（下洗脱（NH3.H2O）。（酸性下洗脱困难）。（酸性下洗脱困难）4、精制：四环素利用其能与尿素形成特异性反应的复盐得以精制。其余品种、精制：四环素利用其能与尿素形成特异性反应的复盐得以精制。其余品种可利用重结晶或重萃取而得以精制。可利用重结晶或重萃取而得以精制。 NRCl吡啶盐R=818 个 C 原子生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。46生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。47三、四环
27、素提取方法及过程：酸化及预处理原理三、四环素提取方法及过程：酸化及预处理原理若先加若先加ZnSO4，则与草酸反应，当加入黄血盐，草酸锌，则与草酸反应，当加入黄血盐，草酸锌需先解离后才能与黄血盐反应需先解离后才能与黄血盐反应,这样就要较长时间。这样就要较长时间。亚铁氰化锌钾有吸附作用，可吸附发酵液中的蛋白质亚铁氰化锌钾有吸附作用，可吸附发酵液中的蛋白质（白色胶状物）和微细颗粒。（白色胶状物）和微细颗粒。生物制药工艺学生物制药工艺学周口师范学院周口师范学院文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。48思考题u 1、四环类抗生素的抗菌谱。、四环类抗生素的抗菌谱。u 2、四环类抗生素的抗菌作用机理。、四环类抗生素的抗菌作用机理。u 3、四环类抗生素的化学性质。、四环类抗生素的化学性质。
