天然物薬品学 発酵による医薬品の生産.

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1 天然物薬品学 発酵による医薬品の生産

2 微生物の培養

3 微生物の培地 ヒトの栄養素 微生物の培地成分 肥料の３要素 炭水化物 脂質 タンパク質 ミネラル ビタミン 炭素源 窒素源 塩類 生育因子
リン酸 カリ

4 細菌培養の培地 ブイヨン培地 肉エキス 1.0 % ペプトン 1.0 % NaCl 0.5 % Ｌ培地 バクトトリプトン 1.0 %
肉エキス 1.0 % ペプトン 1.0 % NaCl 0.5 % Ｌ培地 バクトトリプトン 1.0 % バクトイーストエキス 0.5 % ブドウ糖 1.0 % NaCl 0.5%

5 微生物による物質生産に利用される農産廃棄物
培地成分 製品 廃糖蜜 砂糖 大豆粕 大豆油 綿実粉 綿，綿実油 コーンスティープリカー デンプン，コーン油 乾燥酵母 ビール

6 静置培養 固体培養（寒天） 液体培養 振盪培養 往復振盪（試験管，坂口フラスコ） 回転振盪（三角フラスコ） 通気撹拌培養（ジャーファーメンター，培養タンク） 培養条件 温度 25～37℃ ～80℃（好熱菌） 酸素 空気中，通気 ～0％（絶対嫌気性菌） pH 5.6～7.4 塩濃度 0～1％ ～10％（好塩菌）

7 無菌封入法 綿栓 シリコンゴム栓 アルミキャップ

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10 一次代謝産物 生物が生産し，その生物の個体維持，種族維持に必須な役割を持つ有機化合物 アミノ酸，核酸，脂肪酸など 多くの生物種に共通の生合成系 二次代謝産物 生物が生産し，その生物の個体維持，種族維持に必須な役割を持たない有機化合物 抗生物質，色素，アルカロイドなど その生物種に独自の生合成系

11 微生物の培養曲線と二次代謝 定常期 静止期 炭素源 物質生産 菌数（対数） 対数期 死滅期 誘導期 適応期 物質生産 培養時間（日）

12 ペニシリンの発酵生産 Penicillium chrysogenum 生産培養 種培養 コーン浸出液固形物 35 g/L
CaCO3 5 g/L (pH 5.7) 　25℃, 250 rpm, 36 hr 生産培養 コーン浸出液固形物 35 g/L ラクトース 25 g/L フェニル酢酸カリウム 2.5 g/L MgSO4 ・ ７H2O 3 g/L KH2PO4 7 g/L コーン油 2.5 g/L CaCO3 10 g/L 　25℃, 250 rpm, 96 hr

13 ペニシリン生産菌の培養 ペニシリン 菌体窒素（g/L） ペニシリン（単位） 増殖 培養時間（日）
Penicillium chrysogenum 3 1200 ペニシリン 菌体窒素（g/L） 2 ペニシリン（単位） 800 増殖 1 400 1 2 3 4 培養時間（日）

14 発酵微生物の菌株改良 ペニシリン生産菌株 ペニシリン収率
ペニシリン生産菌株 ペニシリン収率 Penicillium notatum （Flemingのペニシリン生産菌） 1 mg/L Penicillium chrysogenum NRRL mg/L 自然発生 NRRL-1951.B mg/L X線照射 X mg/L 紫外線照射 WIS Q mg/L ナイトロジェンマスタード処理等 E ,000 mg/L

15 微生物変換

16 微生物を利用した化学反応 微生物変換法・・・微生物の培養液，静止生菌体，死菌体 酵素法・・・微生物由来の粗酵素，精製酵素
固定化生体触媒法・・・精製酵素または微生物を担体に固定化 ・基質選択性，位置選択性，立体選択性が高い ・温和な条件下での水系反応 ・分子生物学的手法によって酵素の改善も可能 ・合成化学では困難な反応も進行 　（アルカンのヒドロキシ化など）

17 微生物変換によるホスホマイシンの製造 Penicillium spinulosum cis-プロペニルホスホン酸 ホスホマイシン

18 微生物変換によるプラバスタチンの製造 Streptomyces carbophilus ML-236B プラバスタチン

19 微生物変換による1α-25-ジヒドロキシビタミンD3の製造
Pseudonocardia autotrophica 1α-25-ジヒドロキシビタミンD3 （活性型ビタミンD3） ビタミンD3 ・腎透析患者の副甲状腺機能亢進症 ・低カルシウム血症

20 微生物によるステロイド変換 Aspergillus ochraceus エピコルチゾール 11-デオキシコルチゾール Curvularia
lunata コルチゾール Arthrobacter simplex プレドニゾロン

21 微生物によるステロイド側鎖切断 Arthrobacter simplex アンドロスタ－1,4－ジエン－ コレステロール
3,17－ジオン（ADD） コレステロール テストステロン エストリオール スタノロン

22 微生物変換によるL-DOPAの製造 カテコール ピルビン酸 Erwinia herbicola 菌体 + チロシンフェノール リアーゼ
DL-セリン L-DOPA レボドパ （抗パーキンソン病薬） + CH3COCOOH + NH3 ピルビン酸

23 微生物変換によるβｰラクタム抗生物質前駆体の製造
E. coli ペニシリン アシラーゼ ペニシリンG 6-APA Pseudomonas sp. セファロスポリン アシラーゼ セファロスポリンC 7-ACA

24 微生物変換によるD-p-ヒドロキシフェニルグリシンの製造
Pseudomonas striata D-ヒダントイナーゼ + DL-5-p-ヒドロキシ フェニルヒダントイン L-5-p-ヒドロキシ フェニルヒダントイン N-カルバモイル- D-p-ヒドロキシフェニルグリシン ラセミ化 Agrobacterium sp. N-カルバモイルD-アミノ酸 アミドヒドロラーゼ D-p-ヒドロキシフェニルグリシン アモキシシリン

25 Corynebacterium ammoniagenes 菌体（界面活性剤処理）
複平行微生物変換によるCDP-コリンの製造 Corynebacterium ammoniagenes 菌体（界面活性剤処理） UTP オロト酸 CO2 グルコース ATP ADP コリン ホスホコリン CDP-コリン UTP CTP シチコリン （意識障害改善薬） E. coli 菌体（界面活性剤処理）

26 生体触媒の固定化法 担体結合法 - 架橋法 包括法 スペーサー 生体触媒 共有結合法 イオン結合法 物理的吸着法 架橋法
+ 担体結合法 共有結合法 イオン結合法 物理的吸着法 架橋法 架橋法 包括法 マイクロカプセル型包括法 格子型包括法