青霉素的微生物生产-定义，生物合成，过程，用途

青霉素是什么?

1928年9月亚历山大弗莱明意外发现了青霉素。他发现真菌，青霉植物预防细菌的生长，葡萄球菌SPP ..后来克拉特巴克和他的同事在1932年研究了青霉素的性质，发现它是一种有机酸，能在低磷条件下溶解在有机溶剂中H．连锁等人在1940年培养的真菌和提取的青霉素粉状形式。后来，在第二次世界大战的时候，青霉素生产已经完成，生产足够的量以治疗受伤的人。p .青霉素给出了糟糕的结果，所以，其他物种青霉菌进行了测试。相比,P. Chrysogenum.NRRL 1951在紫外和其他诱变化学物质的诱导下均有较好的效果。这些选定的菌株产生了大量的青霉素并抑制了牛津菌株的生长金黄色葡萄球菌．czapek-dox汤用于文化p .青霉素．随后加入酪蛋白和牛肉提取物，以提高青霉素的产量，对生产有一定的帮助。1949年，通过维持PH并添加缓冲剂，如碳酸钙，也保持温度。

类型的青霉素

两种类型的青霉素是青霉素G（苄基青霉素）和青霉素F.青霉素F也被称为普恩尼替苯基青霉素。获得天然青霉素作为钠或钾盐获得。这类抗生素用于治疗革兰氏阳性和革兰氏阴性感染。青霉素G是一种窄谱抗生素。青霉素类药物有氨苄西林、氯唑西林、苯唑西林、哌拉西林等。

青霉素的结构

青霉素的结构包括4元β-内酰胺环和噻唑烷环。Β-lactam环包含一个酰胺键，在酸性和碱性介质中断裂，该键被许多细菌合成的-内酰胺酶水解。自然生成的青霉素有不同的结构，由R基团分开。基本结构与取代氨基中的n -酰基相连。青霉素主要分为天然和半合成两大类。

生物合成青霉素

图:青霉素G的生物合成。图像来源：m apeñalva等。1998年．

青霉素产量通过使用商业化p.chrysogenum.．虽然真菌在1928年之前发现了，但这些生物合成过程以后得出结论。青霉素生物合成被描述为三个主要步骤;催化步骤，氧化和交换不同的链。

1. 催化步骤包括ACV合成酶，它将半胱氨酸、缬氨酸和α氨基己二酸的侧链压缩成三肽ACV。
2. 在第二步中，三肽ACV通过氧化环封闭形成双环环。Isopenicillin N合酶涉及，导致异钠素N，其是途径中的生物活性中间体。
3. 第三步包括交换L-aminadipate。酰基-CoA合成酶和酰基 - 辅酶凝聚酶，涉及两种酶系统，有助于将异纳米霉素N转化为青霉素N.

图：青霉素生物合成。图像来源：髓质．

青霉素生产过程

青霉素生产是在发酵罐中通过搅拌培养物进行发酵的过程p.chrysogenum.在适当的条件下。整个过程是好氧的，所涉及的方法是分批补料。

图:CED批量浸没式发酵概述了当前青霉素生产的概要图。顶部面板显示接种的过程。图像来源：大卫。摩尔．

这种发酵过程是青霉素G，涉及以下步骤：

1. 100ml介质带有孢子的p.chrysogenum.菌株在Erlenmeyer烧瓶中接种，通过将它们放在旋转振荡器上，在BOD培养箱中孵育。
2. 孵育4天后，将含量与两升培养基转移到含有4升的烧瓶中，再次孵育两天。
3. 然后，将内容物转移到一个装有500毫升培养基的不锈钢罐中，为真菌的生长提供合适的条件。
4. 经过三天的培养后，内容物用于接种，并保存在具有最佳条件的发酵罐中。
5. 在含有青霉素的孵育六天后，含量过滤。
6. 青霉素被提取成戊基或乙酸丁酯，并转移到磷酸盐缓冲液的水溶液中。
7. 将提取物酸化并再次将青霉素重新提取成乙酸丁酯
8. 在溶剂提取物中，将乙钾加入到结晶罐中以将作为钾盐结晶。
9. 回收晶体，完成盐的进一步灭菌。

青霉素的应用/用途

• 用于治疗由革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌引起的感染，如呼吸道感染、咽喉、口腔、牙龈和尿感染，也用于治疗细菌性心内膜炎。

参考文献

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