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
（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
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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
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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
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生物活性。最后挑选出产量或其它性能比亲代菌株优秀的 突变株。
（2）根据代谢的调节机理选择高产突变体
根据代谢的调节机理选择高产突变体。(抗性基因)
4.菌种的保藏
（1）菌种的退化与防止
生产菌种本来在自然环境下生长，所以在人工培养条件 下，任何菌株通过一系列的转接传代都可能发生退化。
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。
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到温泉附近取样分离高温蛋白酶产生菌。
一般可以从土壤中分离所需微生物，取样时先将表土刮去 2~3cm，在同一条件下选好2~5点土样混在一起包好，表明 采样地点及日期备用。
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（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。
生物碱、强心甙、黄酮、皂甙、挥发油、树脂、鞣质等。
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（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。
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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）
（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
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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
（2）富集培养
收集到的样品若含所需要的菌较多，可直接分离。如含所需要 的菌很少，就需要经过富集培养，使所需要的菌大量生长， 以利于筛选。再配合控制温度，pH或营养成分即可达到目 的。有时用能分解的底物作为生长和诱导产生所须成分的培 养基成分，以使所需要的菌种得到快速生长，有利于进一步 分离。
（3）菌种纯化
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（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
（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
在自然条件下，各种类型的菌混杂在一起生活，所以要进 行分离，以获得纯种。菌种纯化的方法一般采用稀释分离或 划线分离法。
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2.菌种的筛选 （1）筛选对象的选择
筛选前，先要考虑哪些微生物是筛选的对象。如有报道， 则根据文献收集可能性最大的的微生物进行筛选。
（2）培养方式的确定 微生物的培养方式，有固体培养与液体培养。
3.菌株的选育 从自然界直接分离得到的菌种，都不能立即适应实际生产需 要。只有通过诱变，选育才能使产量成倍，成百倍地提高。 选育方法基本上可以分成两类：随机选择突变体；根据代 谢的调节机制选择各种突变体。
（1）随机选择法 一般程序是采用诱变剂诱变处理微生物，增殖培养，经过
稀释涂布，随机选择部分或全部单菌落，逐个测定它们的
（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）
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（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
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。