链霉素[精选].ppt

关于链霉素的发酵工艺 郑超 薛雅娴 郑忠巧 链霉素的定义 链霉素（Streptomycin）是瓦克斯曼〔Waksman S.A.)于 1944 年从灰色链霉 菌（Streptomyces,griseus）培养液中分离出来的一种碱性抗生素。链霉素是一种 相当强的有机碱，也是一种多糖类化合物。其分子结构是由链霉肌、链霉糖和 N-甲基-L-葡萄糖胺三部分以苷键相联结而成的。链霉素碱稳定性特别差，工业 产品主要是其硫酸盐形式， 即硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)。 链霉素结构的图片 链霉素极其衍生物的化学结构式图 链霉素 双氢链霉素 硫酸链霉素 链霉素的作用机理及范围 机理：链霉素是一种氨基糖苷类药，经主动转运通过细菌细胞膜，与细菌核糖体30S亚单位的特殊受体蛋白结合，干扰信息核糖核酸与30S亚单位间起始复合物的形成，抑制蛋白合成。使DNA发生错读，导致无功能蛋白质的合成；使多聚核糖体分裂而失去合成蛋白的功能，使大量氨基糖苷类进入菌体，细菌细胞膜断裂，细胞死亡。 应用：链霉素抗菌范围广，对结核杆菌有显著的抑菌和杀菌作用；可以治疗结核病，但因易复发，复发后结核病菌有抗药性，所以常与其他抗结核药物合用来减少抗药性的产生。在农业上，链霉素可有效防治植物细菌病害。 链霉素的副作用及毒性 副作用及毒性： 链霉素常见的毒副作用是耳毒性，因为链霉素会在耳内蓄积，损害前庭神经和 耳蜗神经。链霉素可导致永久性听力丧失。 链霉素会在肾脏蓄积而损害肾脏有明显的肾毒性。 链霉素在某些病人会有过敏反应。 由于链霉素这些毒性，使其应用受到一定限制。 链霉素的生物合成途径 图可看出，每生成1个链霉素分子都需消耗3个葡萄糖分子、7个HN3分子、2个CO2分子和1甲硫氨酸分子。其中，有3个NH3分子是通过转氨基反应，分别把氨基供体——谷氨酰氨、丙氨酸和谷 氨酸的氨基结合到链霉胍上和 L-葡萄糖胺的氨基上，另外4个NH3分子是通过鸟氨酸环供给的，其中2个分子又由氨甲酰磷酸酯，另外 2 分子由天冬氨酸引入，最后转变为精氨酸的脒基，再转移到链霉胺衍生物上。2个CO2也是通过鸟氨酸循环固定的。在灰色链霉素的发酵过程中，与链霉素同时产生的还有甘露糖链霉素（链霉素 B），其化学结构为N- 甲基-L-葡萄糖胺的C4与D-甘露糖的C4以α-糖苷键相连接的糖苷，经过甘露糖苷酶作用，可水解为链霉素和甘露糖 在链霉素生物合成中的调节机制主要有发酵阶段的转变、分解产物的调节以及无机磷的反馈抑制等方面。 1.发酵阶段的转变 催化链霉胍的2个转脒基反应的酶，在合成阶段开始时的突然出现是由于新的蛋白质的合成，而不是蛋白质的激活。 2.分解代谢产物的调节 在发酵过程中，除形成链霉素外，还形成一种支路产物—甘露糖链霉素(又叫链霉素B)。对大多数微生物来说，甘露糖链霉素的生物活性只有链霉素的20%-25%。直到发酵后期才产生水解甘露糖链霉素的α-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖链霉素水解成链霉素和甘露糖，反应如下： 链霉素-甘露糖 甘露糖苷酶 链霉素+甘露糖 链霉素生物合成调节机制 3.无机磷的反馈抑制 正常生长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成。磷酸盐与链霉素的生物合成过程有密切关系，在链霉素生物合成中有几步磷酸酯酶所催化的去磷酸化反应。过量的磷酸盐会产生反馈抑制，阻抑这几步的一个或多个磷酸酯酶的活性或形成，因而抑制链霉素的合成，因此磷酸酯酶的活力与链霉素的形成有密切关系。此外磷酸盐还能调节链霉胍合成的关键酶——脒基转移酶的形成，高浓度磷酸盐严重阻遏该酶的形成 链霉素生产工艺流程 菌种选取： 生产菌株多采用灰色链霉菌、比基尼链霉菌和灰色、链霉菌等。灰色链霉菌的孢子梗直而短，不呈螺旋形，孢子数量很多，孢子乃断 裂而成，呈椭圆形，气生菌丝和孢子均呈白色，单菌落生长丰满，呈梅花型。或馒头型，直径为 3~4mm，基质菌丝透明，在斜面背后产生淡色色素。可以通过各种物理化学方法进行诱变为营养缺陷型高产菌株。 链霉素控制系统 通过以上的图示我们可以了解PH值、温度、溶氧量、温度等几个方面均可影响它，在实际生产中我们注意控制这几个方面，有利于提高链霉素的产量 链霉素的生产工艺 传统工艺： 现代工艺： 一 膜分离法工艺取代链霉素生产中的薄膜蒸发工艺，使这链霉素收率低的问题得到了很好的解决。膜分离是一种无相变的纯物理手段，能在任何膜能承受的温度下对料液进行分子水平的分离。清洁，环保，占地少，而且它最大优势是运行成本低，有效地控制产品，提高了产品的质量。 二 Flow-Cel超滤技术替代传统的板框压滤/鼓式真空过滤方法。其最大的特点是在不需要加入助滤剂、絮凝沉淀剂及其他任何化学试剂的情况下，不仅可把菌丝体及其他固体杂质完全