第十三章微生物與現(xiàn)代生物制藥工業(yè)

第十三章微生物與現(xiàn)代生物制藥工業(yè)前言第一節(jié)微生物來源抗生素的研究與生產(chǎn)第二節(jié)應(yīng)用微生物生產(chǎn)各類生物藥物第三節(jié)新微生物藥物的研究開發(fā)第四節(jié)以微生物為表達(dá)系統(tǒng)的基因工程藥物微生物制藥定義：又稱發(fā)酵工程制藥，是通過大規(guī)模微生物培養(yǎng)和代謝控制技術(shù)及與化學(xué)工程技術(shù)結(jié)合進(jìn)行藥物生產(chǎn)。地位：微生物制藥開生物工程制藥的先河，為各種生物工程制藥打下了技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)狀：臨床應(yīng)用的微生物工程藥物約60余種，加上半合成產(chǎn)品有200余種，產(chǎn)值約占醫(yī)藥工業(yè)總產(chǎn)值的15%。前言微生物制藥的發(fā)展簡史微生物之間的拮抗現(xiàn)象青霉素的發(fā)現(xiàn)——弗萊明的貢獻(xiàn)青霉素的二次發(fā)現(xiàn)——弗洛里和錢恩的貢獻(xiàn)抗生素開發(fā)的全盛期——瓦克斯曼的貢獻(xiàn)半合成抗生素的發(fā)展——始于半合成青霉素微生物藥物應(yīng)用范圍的擴(kuò)大——抗菌、抗癌、抗病毒、殺蟲、其他藥理活性現(xiàn)代生物技術(shù)在微生物工程制藥中的應(yīng)用污染的霉菌菌落對金黃色葡萄球菌的拮抗作用

——拮抗現(xiàn)象導(dǎo)致青霉素的發(fā)現(xiàn)霉菌菌落細(xì)菌菌落青霉素的發(fā)現(xiàn)者及1945年諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎獲得者AlexanderFleming(1881-1955)ErnstB.

Chain(1906-1979)HowardW.

Florey(1898-1968)AlexanderFleming(1881-1955)HowardW.Florey(1898-1968)

ErnstB.Chain(1906-1979)

SelmanA.Waksman(1888-1973)——放線菌及鏈霉素的發(fā)現(xiàn)者，獲得1952年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎瓦克斯曼和弗萊明在一起微生物制藥的范疇抗生素：青霉素，頭孢菌素，鏈霉素，紅霉素，四環(huán)素，林肯霉素，柔紅霉素，阿維菌素等等。維生素：維生素B2,維生素B12,維生素C,-胡蘿卜素(前維生素A),麥角固醇(前維生素D2),甲基萘醌(維生素K2),泛醌(輔酶Q10),泛酸等。氨基酸：Arg，Ctr(瓜氨酸)，Glu，Gln，His，Ile，Leu，Lys，Orn，Phe，Pro，Thr，Try，Val等。核苷或核苷酸：肌苷,鳥苷,一磷酸肌苷(IMP),一磷酸黃苷(XMP),一磷酸鳥苷(GMP),三磷酸腺苷(ATP),胞二磷膽堿(CDP-choline)。藥用酶和輔酶：消化酶(-淀粉酶、蛋白酶、脂酶)，溶菌酶，鏈激酶，納豆激酶，沙雷氏菌肽酶，L-天冬酰胺酶，透明質(zhì)酸酶，神經(jīng)氨酸苷酶，輔酶A，黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD，輔酶Ⅰ)。其它藥理活性物質(zhì)：蛋白酶抑制劑，糖苷酶抑制劑，脂肪酸合成酶抑制劑，脂酶抑制劑，HMG-CoA還原酶抑制劑，腺苷脫氨酶抑制劑，醛糖還原酶抑制劑，免疫修飾劑，受體激活劑與受體拮抗劑。微生物制藥的工藝特點(diǎn)與要求典型工藝及設(shè)備流程一次萃取反萃二次萃取脫色過濾結(jié)晶過濾洗滌過濾干燥分包裝沙土管冷干管斜面米孢子搖瓶種子罐發(fā)酵罐過濾液氮管菌種工藝的特點(diǎn)與要求★菌種要求品系純正，生產(chǎn)能力高，遺傳性狀穩(wěn)定?！镏苽涞母麟A段種子均要求無其它微生物污染、生命力強(qiáng)、保存期短?！餅榱舜_保種子質(zhì)量和安全，種子制備對人員、用具、設(shè)備和操作場所都要有嚴(yán)格的操作和管理規(guī)程。★要定期對菌種進(jìn)行分離復(fù)壯，以防菌種退化，確保種的純粹和生產(chǎn)能力穩(wěn)定?！镆猩a(chǎn)能力相同而遺傳性狀不同的幾個備用菌種，以備現(xiàn)有生產(chǎn)菌種污染噬菌體或出現(xiàn)其他異常情況時替換?！锞N保存應(yīng)采用冷凍干燥管或液氮管，可長期保持菌種的存活和生產(chǎn)能力穩(wěn)定。發(fā)酵工藝的特點(diǎn)與要求★原材料要求質(zhì)量穩(wěn)定（包括產(chǎn)地、品種、加工方法、規(guī)格、倉貯條件、倉貯時間等）?！锇l(fā)酵起始和過程中使用的原材料、設(shè)備、空氣等都要經(jīng)過嚴(yán)格的滅（除）菌。★設(shè)備（包括管道、閥門、軸封、連接部位等）密封性能好，無滲漏。★發(fā)酵全過程要求用無菌壓縮空氣保持發(fā)酵罐內(nèi)部的壓力大于大氣壓（正壓）?！锇l(fā)酵過程要求不間斷地進(jìn)行通氣和攪拌，以保持氧的充分供應(yīng)和良好的混合狀態(tài)?！镂⑸锷L與抗生素合成呈現(xiàn)明顯的分階段現(xiàn)象，故也應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行分階段控制。提煉工藝的特點(diǎn)與要求★微生物藥物一般對熱、酸、堿、酶不穩(wěn)定，故應(yīng)盡量在低溫、清潔和嚴(yán)格控制的化學(xué)環(huán)境下快速操作。★根據(jù)選擇性、分離因素和經(jīng)濟(jì)性，選擇適當(dāng)?shù)膸撞教釤捁に嚱M合，以達(dá)到所需要的產(chǎn)品純度?！飿淞⒏叨鹊馁|(zhì)量意識，對原材料、輔料、半成品、成品和環(huán)境都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控?！飿淞⒏叨鹊陌踩雷o(hù)意識，嚴(yán)格實(shí)施防火、防爆、防中毒、防窒息等安全操作規(guī)程?！镌谔釤捝a(chǎn)的全過程中都要樹立嚴(yán)格的潔凈和無菌概念，以防化學(xué)和生物污染，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

微生物工程藥物研究開發(fā)的一般程序（一）微生物工程藥物研究開發(fā)的一般程序（二）1.抗生素的定義瓦克斯曼的定義：抗生素（antibiotic）是微生物細(xì)胞產(chǎn)生的能以低濃度抑制其他微生物細(xì)胞生長的化學(xué)物質(zhì)現(xiàn)代定義：抗生素是生物細(xì)胞產(chǎn)生的能以低濃度抑制其他生物細(xì)胞生長或功能的化學(xué)物質(zhì)抗生素與藥理活性物質(zhì)的區(qū)別：藥理活性物質(zhì)作用于動植物體本身的生理功能（如免疫調(diào)節(jié)、降血脂、降血糖、降血壓、抗炎、減肥、動植物生長促進(jìn)、植物生長抑制等等）抗生素作用于動植物體內(nèi)的寄生（或贅生）生物（細(xì)菌、真菌、病毒、癌細(xì)胞等）第一節(jié)微生物來源抗生素的研究與生產(chǎn)

據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)1999年統(tǒng)計，全世界每年有1400萬人死于感染病，占死亡人數(shù)的第一位，其次是心臟病、癌癥和腦疾病，分別為750萬人、700萬人和550萬人。而在歐美各國、日本等發(fā)達(dá)國家中，死亡率占前三位的分別是癌癥、心臟病和腦疾病。小統(tǒng)計2.抗生素的分類類亞類主要品種β-內(nèi)酰胺類(β-Lactams)青霉烷類頭孢烯類氧頭孢烯類碳頭孢烯類青霉烯類碳青霉烯類單環(huán)內(nèi)酰胺類-內(nèi)酰胺酶抑制劑青霉素G，青霉素V，氨芐西林，阿莫西林，······頭孢噻吩，頭孢唑啉，頭孢氨芐，頭孢羥氨芐，······拉氧頭孢，氟氧頭孢氯碳頭孢瑞替配能，法羅配能亞胺配能，帕尼配能，美洛配能，比阿配能氨曲喃，卡魯莫喃棒酸，舒巴坦，三唑巴坦，舒他西林，三唑配能抗生素的分類(續(xù))類亞類主要品種氨基糖苷類(Amino-glycosides)天然半合成鏈霉素，卡那霉素，慶大米星(慶大霉素)，小諾米星(小諾霉素)，核糖霉素，妥布霉素，紫蘇霉素，阿斯米星(福提霉素)，大觀霉素，新霉素，春日霉素，有效霉素半合成卡那霉素：阿貝卡星，阿米卡星，地貝卡星；半合成紫蘇霉素：奈替米星；半合成慶大霉素：衣替米星抗生素的分類(續(xù))類亞類主要品種大環(huán)內(nèi)酯類(Macro-lactones)14員環(huán)15員環(huán)16員環(huán)>20員紅霉素，竹桃霉素，半合成紅霉素克拉霉素、羅紅霉素、地紅霉素、氟紅霉素阿齊霉素(半合成紅霉素)柱晶白霉素(北里霉素)，交沙霉素，麥迪霉素，羅他霉素(丙酰柱晶白霉素)，乙酰螺旋霉素和丙酰螺旋霉素(半合成螺旋霉素)，三岡霉素(半合成麥迪霉素)，泰洛菌素，除蟲菌素，雙氫除蟲菌素(半合成除蟲菌素)，環(huán)氧噻酮藤霉素(他克莫司)，雷帕霉素(昔洛莫司)類亞類主要品種四環(huán)素類(Tetra-cyclines)天然半合成四環(huán)素，土霉素，金霉素，去甲基金霉素脫氧土霉素(多西環(huán)素)，甲烯土霉素(米他環(huán)素)，二甲胺四環(huán)素(米諾環(huán)素)肽類(peptides)桿菌肽，短桿菌肽S，多粘菌素B，粘桿菌素，卷曲霉素，結(jié)核放線菌素，絲裂霉素，環(huán)孢素(環(huán)孢菌素)，古斯莫司，烏苯美司，二丙膦抗生素的分類(續(xù))類主要品種糖肽類(Glycopeptides)萬古霉素，替考拉寧，去甲萬古霉素，阿沃帕星安沙類(Ansamycins)利福平，利福定，利福布丁，利福噴丁，除莠霉素多烯大環(huán)類(Polyenemcrolides)兩性霉素B，制霉菌素，匹馬菌素離子載體類(Ionophores)鹽霉素，纈氨霉素，莫能菌素，四抗菌素抗生素的分類(續(xù))類主要品種蒽環(huán)類(Anthracyclines)道柔比星(柔紅霉素)，多柔比星(阿霉素)，表柔比星，吡柔比星，卡柔比星(洋紅霉素)，阿柔比星(阿克拉霉素)博來霉素類(Bleomycins)博來霉素，平陽霉素(博來霉素A5)，培來霉素，博安霉素(博來霉素A6)林肯霉素類(Lincomycins)林肯霉素，克林霉素(氯林肯霉素)鏈陽菌素類(Streptogramins)昔奈西得(復(fù)合抗生素：奎奴普汀+達(dá)福普汀)，原始霉素，維及尼霉素抗生素的分類(續(xù))類主要品種核苷類(Nucleosides)多氧菌素，日光霉素，殺稻瘟菌素S，滅粉霉素，除莠菌素，戊制菌素細(xì)菌素類(Bactericins)乳鏈菌肽，乳桿菌素，乳球菌素，乳殺菌素，嗜酸菌素，雙球菌素，片球菌素，乳菌肽脂肽類(Lipopeptides)達(dá)普托霉素(Daptomycin)噁唑烷二酮類(Oxazolidinones)萊因唑得(Linezolid)其他氯霉素，磷霉素，環(huán)絲氨酸，咪唑利賓（布雷青霉素），霉酚酸，洛伐他汀，普伐他汀，辛伐他汀，阿卡糖，沃格利糖，米格列醇，奧利斯他，抑變鏈曲菌素，淺藍(lán)菌素，三氮菌素，鏈脲菌素抗生素的分類(續(xù))3.抗生素的命名詞干漢譯名定義抗生素舉例-bactam-巴坦半合成-內(nèi)酰胺酶抑制劑sulbactam(舒巴坦)-carbef-碳頭孢碳頭孢烯類抗生素loracarbef(氯碳頭孢)cef-頭孢-頭孢烯類抗生素cefazolin(頭孢唑啉)-cidin-菌素(肽)非鏈霉菌產(chǎn)生的非特定天然抗生素gramicidin(短桿菌肽)-cillin-西林青霉烷類抗生素ampicillin(氨芐西林)-conazole-康唑唑類合成抗真菌抗生素fluconazole(氟康唑)-cycline-環(huán)素四環(huán)素類抗生素,inocycline(米諾環(huán)素)-fungin-芬凈非特定抗真菌抗生素kalafungin(卡拉芬凈)-gillin-曲菌素由曲霉產(chǎn)生的抗生素mitogillin

(絲曲菌素)-imex-美司免疫激活劑ubenimex

(烏苯美司)-imus-莫司免疫抑制劑sirolimus

(昔洛莫司)詞干漢譯名定義抗生素舉例-kacin~卡星

卡那霉素類抗生素Aberkacin(阿貝卡星)

-micin~米星

小單孢菌產(chǎn)生的抗生素Gentamicin(慶大米星)

-monam~莫喃單環(huán)內(nèi)酰胺抗生素Carumonam(卡盧莫喃)

-mycin~霉素

鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素Streptomycin(鏈霉素)-oxacin

~沙星

萘啶酸類抗細(xì)菌藥物Ciprofloxacin(環(huán)丙沙星)

-oxef

~氧頭孢

氧頭孢烯類抗生素Latamoxef(拉氧頭孢)-parcin

~帕星糖肽類抗生素Avoparcin(阿沃帕星)

-penem

~配能青霉烯類抗生素Imipenem(亞胺配能)

-planin

~拉寧游動放線菌產(chǎn)生的抗細(xì)菌抗生素Teicoplanin(替考拉寧)-prim

~普林甲氧芐胺嘧啶類抗細(xì)菌藥物Trimethoprim(甲氧普林,甲氧芐啶)抗生素的命名(續(xù))詞干漢譯名定義抗生素舉例rifa-利福~

利福霉素類抗生素lifampin(利福平)-rubicin~(柔)比星

蒽環(huán)類抗癌抗生素doxorubicin(多柔比星)-sporin

~孢素環(huán)孢素類免疫抑制劑oxeclosporin(氧環(huán)孢素)-stat

~司他酶抑制劑orlistat(奧利司他)-statin~他汀酶抑制劑cilastatin(西拉他汀)-vastatin~伐他汀HMG-CoA還原酶抑制劑lovasatin(洛伐他汀)sulfa-磺胺~磺胺類抗微生物藥物sulfaisomezole(磺胺異唑)-tecan~替坎喜樹堿類抗腫瘤藥物ilinotecan(伊利替坎)-tricin

~曲星多烯類抗生素mepartricin(美帕曲星)vin-長春~長春花生物堿vinervine(長春文堿)(-)vir(-)(~)韋(~)非特定抗病毒藥物aciclovir(阿昔洛韋)，enviradine（恩韋拉定）

抗生素的命名(續(xù))4.作用機(jī)制作用機(jī)制抗生素主要作用靶位抑制細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖生物合成

-內(nèi)酰胺類磷霉素糖肽類環(huán)絲氨酸桿菌肽抑制轉(zhuǎn)肽酶活性，破壞肽聚糖相互交聯(lián)和肽聚糖生物合成中的UDP-N-乙酰葡糖胺丙酮酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，阻斷UDP-N-乙酰葡糖胺向UDP-N-乙酰胞壁酸的轉(zhuǎn)化與D-丙氨酰-D-丙氨酸結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)糖基和轉(zhuǎn)肽反應(yīng)抑制丙氨酸消旋酶和D-丙氨酰-D-丙氨酸合成酶抑制焦磷酸酶，阻斷肽聚糖跨膜載體十一聚異戊二烯醇再生細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的生物合成途徑及抗生素的作用部位（示意圖）作用機(jī)制抗生素主要作用靶位破壞微生物細(xì)胞質(zhì)膜功能多烯類唑類抗真菌藥物托萘酯(發(fā)癬退)多粘菌素B,粘桿菌素短桿菌肽S脂肽類(Daptomycin)與組成真菌細(xì)胞膜的麥角固醇結(jié)合而破壞膜功能抑制真菌羊毛固醇脫甲基酶(細(xì)胞色素P-450)，阻斷麥角固醇合成抑制真菌角鯊烯單加氧酶類似陽離子洗滌劑的作用，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的磷脂結(jié)構(gòu)切斷細(xì)菌電子傳遞系統(tǒng)與氧化磷酸化的偶聯(lián)與G(+)細(xì)菌的脂磷壁酸結(jié)合，使細(xì)胞質(zhì)膜去極化，從而破壞膜的傳輸功能作用機(jī)制(續(xù))作用機(jī)制抗生素主要作用靶位抑制蛋白質(zhì)生物合成氨基糖苷類四環(huán)素類氯霉素、林肯霉素和大環(huán)內(nèi)酯類春日霉素卷曲霉素噁唑烷二酮類與核糖體30S亞基和50S亞基結(jié)合，抑制肽酰-tRNA轉(zhuǎn)位與30S亞基結(jié)合，抑制氨基脂酰基-tRNA與mRNA密碼子依賴性核糖體A位結(jié)合作用于50S亞基中的23S核蛋白體RNA(rRNA)，抑制肽酰基轉(zhuǎn)移酶抑制30S亞基與甲酰蛋氨酸-tRNA復(fù)合物的形成與30S及50S亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成的開始階段和延長過程的轉(zhuǎn)位與50S亞基的23SrRNA結(jié)合，干擾70S功能起始復(fù)合物的形成作用機(jī)制(續(xù))作用機(jī)制抗生素主要作用靶位抑制DNA生物合成

磺胺類甲氧芐啶,氨甲蝶呤,氨基蝶呤絲裂霉素C博來霉素萘啶酸，奎諾酮類，新生霉素抑制細(xì)菌二氫葉酸合成酶抑制細(xì)菌二氫葉酸還原酶抑制DNA復(fù)制時的雙鏈打開與DNA結(jié)合，切斷DNA的一條鏈抑制細(xì)菌DNA促旋酶(拓?fù)洚悩?gòu)酶)抑制RNA生物合成桑吉霉素，豐加霉素放線菌素D蒽環(huán)類利福霉素類抑制轉(zhuǎn)錄反應(yīng)抑制DNA依賴性RNA聚合酶抑制DNA依賴性RNA和DNA聚合酶抑制細(xì)菌DNA依賴性RNA聚合酶作用機(jī)制(續(xù))作用機(jī)制抗生素主要作用靶位作用于細(xì)胞內(nèi)的陽離子離子載體類抗生素(莫能菌素、鹽霉素等聚醚類，二、三、四抗菌素等大環(huán)四內(nèi)酯類，纈氨霉素、白僵菌素等肽類抗生素)與細(xì)胞膜中的Na+、K+、Ag+、Ca2+等金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，影響細(xì)胞膜的離子透過性，打亂細(xì)胞內(nèi)的離子分布，使細(xì)胞失去正常功能抑制有絲分裂

灰黃霉素，長春花生物堿與微管蛋白結(jié)合，干擾有絲分裂紡錘體的形成。作用機(jī)制(續(xù))作用機(jī)制抗生素主要作用靶位抑制能量代謝抗霉素A，殺稻瘟菌素S，干蠕孢菌素阻礙呼吸鏈的電子傳遞，抑制ATP合成酶拮抗神經(jīng)傳遞物質(zhì)除蟲菌素，雙氫除蟲菌素拮抗線形動物和節(jié)足動物的神經(jīng)傳遞物質(zhì)-氨基丁酸，使細(xì)胞神經(jīng)麻痹，直至死亡作用機(jī)制(續(xù))作用機(jī)制——抑菌與殺菌抑菌作用抗生素：包括四環(huán)素類，大環(huán)內(nèi)酯類，林肯霉素類，磺胺類，氯霉素類等，它們只抑制具有生長活性的病原菌繁殖，而對靜止細(xì)胞不起作用，故須與體內(nèi)免疫系統(tǒng)協(xié)同作用。殺菌作用抗生素：包括氨基糖苷類和喹諾酮類抗生素，可直接殺死病原菌細(xì)胞，一般在作用濃度下能在4-8小時內(nèi)殺死99%以上的病原菌，用于免疫功能下降的病人。β-內(nèi)酰胺類抗生素在低濃度下為抑菌作用，在高濃度下是殺菌作用。5.抗生素與其他藥物的相互作用（一）抗生素類別其他藥物相互作用青霉素類痛風(fēng)治療藥丙磺舒(probencid)、苯磺唑酮(sulfinpyrazone)、別嘌呤醇(allopurinol)，非甾體抗炎藥消炎痛氨基糖苷類抗生素口服-阻滯劑青霉素血濃度上升，皮膚藥疹出現(xiàn)頻率增加有協(xié)同抗菌作用降低-阻滯劑的吸收頭孢菌素類酒精抗凝血藥華法令鈣(warfarinCa)利尿藥速尿(furosemide)、利尿酸(ethacrynicacid)誘發(fā)戒酒硫樣反應(yīng)華法令抗凝血作用增強(qiáng)頭孢菌素血濃度及腎毒性增加碳青霉烯類抗癲癇藥丙戊酸鈉(sodiumvalproate)使丙戊酸鈉血濃度下降,增加癲癇發(fā)作的危險抗生素與其他藥物的相互作用（二）抗生素類別其他藥物相互作用氨基糖苷類絆性利尿劑利尿酸(Ethacrynicacid)、速尿(furosemide)肌肉松弛劑、麻醉劑免疫抑制劑環(huán)孢素(ciclosporin)，抗病毒藥氟胞嘧啶(flucytosine)、更昔洛韋(ganciclovir)，抗結(jié)核藥結(jié)核放線菌素(enviomycin)，多烯抗真菌抗生素兩性霉素B，抗癌藥順鉑(cisplatin)、卡鉑，非甾體抗炎藥，萬古霉素血液代用品右旋糖苷和羥乙基化淀粉磷霉素(fosfomycin)增強(qiáng)腎臟和聽覺毒性抑制呼吸增強(qiáng)腎毒性增強(qiáng)腎毒性減輕腎毒性糖肽類氨基糖苷類抗生素磷霉素血液代用品右旋糖苷和羥乙基化淀粉增強(qiáng)腎臟和聽覺毒性減輕腎毒性增強(qiáng)腎毒性抗生素與其他藥物的相互作用（三）抗生素類別其他藥物相互作用大環(huán)內(nèi)酯類林肯霉素和克林霉素抗驚厥藥卡馬西平(carbamazepine)皮質(zhì)甾類（Corticosteroids）支氣管擴(kuò)張藥茶堿(theophylline)抗凝血藥華法令強(qiáng)心藥地高辛(digoxin)鎮(zhèn)靜藥哌迷青(pimozide)，非鎮(zhèn)靜抗組胺藥特非那定(terfenadine)、阿司米唑(astemizole)，胃腸功能調(diào)整藥西沙利得(cisapride)免疫抑制劑環(huán)孢菌素、他克莫司(tacrolimus)降膽固醇藥HMG-CoA還原酶抑制劑拮抗林肯霉素和克林霉素抗菌活性增強(qiáng)卡馬西平的毒性增強(qiáng)甾類作用茶堿作用和毒性增強(qiáng)華法令作用增強(qiáng)(增加出血危險)地高辛作用和毒性增強(qiáng)誘發(fā)QT延長及室性心律不齊，甚至心跳驟停抗菌作用和免疫抑制劑腎毒性增強(qiáng)抗菌作用和橫紋肌崩解副作用增強(qiáng)抗生素與其他藥物的相互作用（四）抗生素類別其他藥物相互作用四環(huán)素類抗凝血藥華法令含Al、Mg、Bi、Fe的制酸劑和“拉唑”類制酸劑利福霉素類抗生素，抗痙攣、癲癇藥苯妥英(phenytoin),鎮(zhèn)痛、抗驚厥藥卡馬西平(carbamazepine)強(qiáng)心藥地高辛華法令作用增強(qiáng)抑制四環(huán)素類抗生素吸收降低這些藥物的血藥濃度及半衰期地高辛作用和毒性增強(qiáng)奎諾酮類非甾體抗炎藥支氣管擴(kuò)張藥茶堿西咪替丁，含Al、Mg、Fe、Ca、Zn的制酸劑增強(qiáng)奎諾酮類抗生素的痙攣副作用茶堿作用增強(qiáng)抑制喹諾酮類抗生素吸收抗生素與其他藥物的相互作用（五）抗生素類別其他藥物相互作用氯霉素類磺酰脲類降糖藥抗痙攣、抗癲癇藥苯妥英有骨髓抑制作用的抗腫瘤藥干擾素等增強(qiáng)降血糖作用苯妥英作用和毒性增強(qiáng)骨髓抑制作用增強(qiáng)磺胺類磺酰脲類降糖藥抗痙攣、抗癲癇藥苯妥英抗腫瘤、抗風(fēng)濕藥甲氨喋呤(methotrexate)抗凝血藥華法令口服抗凝藥免疫抑制劑環(huán)孢菌素增強(qiáng)降血糖作用苯妥英作用和毒性增強(qiáng)增強(qiáng)甲氨喋呤的骨髓抑制作用華法令作用增強(qiáng)誘導(dǎo)前凝血酶減少癥降低環(huán)孢菌素血藥濃度抗生素類別其他藥物相互作用甲硝唑抗凝血藥華法令酒精華法令作用增強(qiáng)誘發(fā)戒酒硫樣反應(yīng)兩性霉素B強(qiáng)心藥地高辛增加地高辛毒性唑類抗真菌藥物抗凝血藥華法令抗痙攣、抗癲癇藥苯妥英磺酰脲類降糖藥免疫抑制劑環(huán)孢菌素利福霉素類抗生素鎮(zhèn)靜安眠藥咪達(dá)唑侖(midazolam)、三唑侖(triazolam)華法令作用增強(qiáng)苯妥英作用和毒性增強(qiáng)增強(qiáng)降血糖作用環(huán)孢菌素作用增強(qiáng)降低唑類抗真菌藥血濃度增加唑類抗真菌藥血濃度抗生素與其他藥物的相互作用（六）抗生素的的抗菌活性—后抗菌效應(yīng)抗菌藥物作用的細(xì)菌后效應(yīng)時間(h)體外體內(nèi)-內(nèi)酰胺抗生素G(+)球菌1~22~6G()桿菌<1<1部分綠膿桿菌1~2.51~2.5氨基糖苷抗生素喹諾酮類抗生素四環(huán)素類抗生素大環(huán)內(nèi)酯抗生素氯霉素利福平G(+)球菌2~64~10G()桿菌2~62~8達(dá)普托霉素G(+)球菌1~61~6抗菌藥物主要副作用青霉素類過敏(休克、藥疹)頭孢菌素類過敏(休克、藥疹)，腎毒性(特別是第一代頭孢菌素的頭孢利定)碳青霉烯類過敏（休克、藥疹），中樞神經(jīng)毒性氨基糖苷類第八腦神經(jīng)（聽覺神經(jīng)和前庭神經(jīng)）毒性，腎毒性四環(huán)素類腎毒性，肝毒性，胎幼兒齒、骨色素沉積，光線過敏，機(jī)會感染(菌交代癥)大環(huán)內(nèi)酯類肝毒性(特別是酯類衍生物)氯霉素類造血器官毒性(再生障礙性貧血)林肯霉素類機(jī)會感染(偽膜性大腸炎)，肝毒性肽類腎毒性，中樞神經(jīng)毒性利福霉素類肝毒性喹諾酮類中樞神經(jīng)毒性(特別是和非甾體抗炎藥合用時)，光線過敏，茶堿代謝抑制糖肽類過敏(休克、藥疹)，紅頸綜合癥，腎毒性，聽覺毒性環(huán)絲氨酸精神、神經(jīng)毒性乙胺丁醇視神經(jīng)炎7.抗生素的副作用（一）抗生素的副作用（二）

——氨基糖苷類抗生素的腎毒性排序

腎毒性程度抗生素強(qiáng)慶大霉素，紫蘇霉素，小諾霉素，巴龍霉素，地貝卡星，妥布霉素中卡那霉素，阿米卡星，卡那霉素B，奈替米星（乙基紫蘇霉素），依替米星弱鏈霉素，核糖霉素，阿司米星

另外，抗生素的長期使用可殺死寄生在腸道內(nèi)能合成人類所需B族維生素和維生素K的有益菌群，從而導(dǎo)致維生素缺乏癥，如舌炎、口腔炎、咽喉炎、肛周炎、陰道炎等粘膜癥狀（B族維生素缺乏）及出血癥狀（維生素K缺乏）。名詞解釋MRSA——methicillin-resistantStaphylococcusaureus——抗甲氧西林金黃色葡萄球菌VRE——vancomycin-resistantenterococci——抗萬古霉素腸球菌MDR——multidrugresistance——多重抗藥（對多種抗生素具有抗藥性）或交叉抗藥R因子——耐藥因子，是存在于質(zhì)粒上的易于傳播的耐藥基因8.病原菌對抗生素產(chǎn)生的抗藥性（一）主要的抗藥機(jī)制產(chǎn)生修飾抗生素的酶：修飾b-內(nèi)酰胺抗生素的b-內(nèi)酰胺酶，修飾氨基糖苷抗生素的乙?；?、磷酸化酶和腺苷化酶。修飾自身的藥物作用靶：改變青霉素結(jié)合蛋白，降低細(xì)胞壁前體對萬古霉素的親和性，喹諾酮抗生素作用靶DNA促旋酶或拓?fù)洚悩?gòu)酶突變，利福霉素作用靶RNA聚合酶b-亞基突變。減少藥物的攝入或強(qiáng)化藥物的排出：降低細(xì)胞膜的通透性而對氨基糖苷及碳青霉烯抗生素耐藥，增強(qiáng)藥物排出泵的活力而對四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類及喹諾酮類抗生素耐藥。病原菌對抗生素產(chǎn)生的抗藥性（二）病原菌對抗生素產(chǎn)生的抗藥性（三）抗生素類別舉例抗藥機(jī)制-內(nèi)酰胺(-Lactams)青霉素，頭孢菌素，頭霉素，碳青霉烯產(chǎn)生-內(nèi)酰胺酶(-Lactamases)，青霉素結(jié)合蛋白(PBP)突變，膜通透性改變氨基糖苷(Aminoglycosides)慶大霉素,卡那霉素,妥布霉素

通過?；⒘姿峄蛳佘栈饔眯揎椏股厮沫h(huán)素類(Tetracyclines)四環(huán)素，米諾環(huán)素膜通透性改變，核蛋白體受保護(hù)氯霉素類(Chloramphenicol)氯霉素酰化作用修飾抗生素氟喹諾酮(Fluoroquinolones)環(huán)丙沙星，恩氟沙星，司氟沙星靶位(促旋酶A、拓?fù)洚悩?gòu)酶IV,等)突變，膜通透性改變大環(huán)內(nèi)酯(Macrolides)紅霉素，克拉霉素通過甲基化作用修飾23SRNA病原菌對抗生素產(chǎn)生的抗藥性（三）抗生素類別舉例抗藥機(jī)制糖肽(Glycopeptides)萬古霉素，替考拉寧改變細(xì)胞外殼與抗生素的結(jié)合位點(diǎn)磺胺(Sulfonamides)磺胺嘧啶，磺胺甲噁唑修飾、放大或置換靶酶───二氫葉酸合成酶甲氧芐啶(Trimethoprim)甲氧芐啶放大或置換靶酶───二氫葉酸還原酶安莎霉素(Ansamycins)利福霉素RNA聚合酶-亞基突變，偶爾使抗生素核糖基化異煙肼(Isoniazid)異煙肼干擾前體藥物活化或修飾靶途徑唑類抗真菌劑(Azoles)酮康唑，氟康唑，依康唑膜通透性改變，羊毛甾醇脫甲基酶突變抗藥性的預(yù)防開發(fā)新抗生素及對已有抗生素進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造；用抑制耐藥機(jī)制的藥物與抗生素組成復(fù)方；開發(fā)預(yù)防病原菌感染的疫苗；改善環(huán)境衛(wèi)生，加強(qiáng)醫(yī)院病原體及廢棄物的無害化管理，阻斷病原菌傳播；對癥用藥，除惡務(wù)盡，不濫用抗生素；利用噬菌體抗菌。病原菌對抗生素產(chǎn)生的抗藥性（四）名詞解釋效價(potency)——抗生素對病原體的抑制活力單位(titer)——每毫升溶液中所含抗生素的效價牛津杯(Oxfordcup)——內(nèi)徑6mm、外徑8mm、高10mm的高光潔度不銹鋼小管紙片(disc)——直徑6或8mm、厚度1mm的圓濾紙片平板(plate)——裝在培養(yǎng)皿或其他平底扁容器中培養(yǎng)試驗(yàn)菌厚度均一的瓊脂培養(yǎng)基薄板抑菌圈(inhibitoryzone)——在培養(yǎng)試驗(yàn)菌的平板上滴有抗生素溶液的牛津杯或紙片周圍出現(xiàn)的無菌苔生長的透明圓圈抗菌譜(antimicrobialspectrum)——抗生素所抑制的微生物類群范圍最低抑菌濃度(MIC:minimuminhibitoryconcentration)——在一定條件下完全抑制微生物生長的最低抗生素濃度最低殺菌濃度(MBC:minimumbactericidalconcentration)——在一定條件下完全殺死微生物細(xì)胞的最低抗生素濃度9.抗生素效價的測定（一）平板擴(kuò)散法：又稱杯板法或紙片平板法。將滅菌后的牛津杯或紙片置于在瓊脂凝固前(冷卻到45-50℃)均勻混入試驗(yàn)菌的平板上，滴入一定濃度的抗生素溶液(紙片預(yù)先滴入并風(fēng)干)，在適溫下培養(yǎng)過夜(12-16h)，測量牛津杯或紙片周圍的抑菌圈直徑并計算抗生素效價(抗生素濃度的對數(shù)與抑菌圈直徑成正比)。稀釋法(試管稀釋法或平板稀釋法)：在若干個無菌試管或培養(yǎng)皿中，分別加入含有系列稀釋抗生素的液體培養(yǎng)基或瓊脂培養(yǎng)基，接種同樣量的試驗(yàn)菌，適溫下培養(yǎng)18-20h，確定無試驗(yàn)菌生長的最低抗生素濃度，這一濃度即稱為最低抑菌濃度(MIC)。將無試驗(yàn)菌生長的試管培養(yǎng)基移入不加抗生素的新鮮培養(yǎng)基中，培養(yǎng)后仍無試驗(yàn)菌生長的原試管內(nèi)抗生素濃度，即為最低殺菌濃度(MBC)。標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：將抗生素標(biāo)準(zhǔn)品用無菌緩沖液溶解并系列稀釋到合適的濃度范圍，按平板擴(kuò)散法量取抑菌圈直徑或按液體稀釋法測量試管內(nèi)液體的濁度，以抗生素濃度的對數(shù)對抑菌圈直徑或濁度作圖，可得標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于含抗生素樣品的效價測定?？股匦r的測定（二）抗生素效價的測定（三）—

抗生素標(biāo)準(zhǔn)品的法定效價抗生素效價標(biāo)準(zhǔn)品重量芐青霉素(Benzylpenicillin·Na)1000u0.6mg鏈霉素(Streptomycin·3HCl·1/2CaCl2·3H2O)1000u1.38mg氯霉素(Chloramphenicol)1000u1mg金霉素(Chlortetracycline·HCl)1000u1mg土霉素(Oxytetracycline·2H2O)1000u1.082mg紅霉素(Erythromycin·2H2O)1000u1.053mg頭孢唑啉(Cefazolin)1000u1mg10.產(chǎn)生抗生素的微生物（一）微生物產(chǎn)生抗生素和藥理活性物質(zhì)的大致數(shù)量%細(xì)菌110011.7放線菌640068.1真菌190020.2合計9400100.0自然界已發(fā)現(xiàn)的抗生素(包括藥理活性物質(zhì))產(chǎn)生菌類群分布（截至1994年）

產(chǎn)生抗生素的微生物（二）近年來發(fā)現(xiàn)的藥理活性物質(zhì)產(chǎn)生菌類群分布(1986-1994年)

藥理活性產(chǎn)生菌種類合計%細(xì)菌放線菌霉菌其他免疫調(diào)節(jié)87532011514.3抗炎癥546270789.7抗膠原病260081.0抗神經(jīng)疾病126430708.7降血壓127130415.1血管擴(kuò)張139280688.4抗血凝917201475.8抗過氧化83340455.6降膽固醇2593510513.0抗分解代謝042121556.8胃激素045091.1性激素21040162.0作用于細(xì)胞動力學(xué)4573309411.7混合作用123301556.8合計444103448806100%5.550.942.71.0100.1產(chǎn)生抗生素的微生物（三）產(chǎn)抗生素的放線菌主要屬及產(chǎn)生的主要抗生素屬形態(tài)特征二氨基己二酸構(gòu)型產(chǎn)生的主要抗生素鏈霉菌屬(Streptomyces)在氣生菌絲上形成長孢子鏈LL-鏈霉素，卡那霉素，四環(huán)素，林肯霉素，絲裂霉素，博萊霉素，頭霉素，棒酸，兩性霉素，除蟲菌素輪枝鏈霉菌屬(Streptoverticillium)在營養(yǎng)菌絲上形成輪枝氣生菌絲LL-北里霉素，結(jié)核放線菌素諾卡氏菌屬(Nocardia)形態(tài)多樣性，營養(yǎng)菌絲易斷開內(nèi)消旋利福霉素，瑞斯托菌素，諾卡菌素小單孢菌屬(Micromonospora)一般不生成氣生菌絲，單個孢子著生于營養(yǎng)菌絲上內(nèi)消旋慶大霉素，紫蘇霉素，薔薇霉素馬杜拉放線菌屬(Actinomadura)在氣生菌絲上形成短孢子鏈內(nèi)消旋馬杜拉菌素，洋紅霉素鏈孢囊菌屬(Streptosporangium)在氣生菌絲上形成孢子囊內(nèi)消旋孢綠菌素，孢囊霉素游動放線菌屬(Actinoplanes)在營養(yǎng)菌絲上形成毛狀孢子囊，孢子有鞭毛，能游動內(nèi)消旋替考拉寧，阿克他菌素，阿卡糖產(chǎn)生抗生素的微生物（四）屬革蘭氏染色細(xì)胞形態(tài)需氧性產(chǎn)生的主要抗生素芽孢桿菌屬(Bacillus)陽性桿菌，形成芽孢好氧桿菌肽，短桿菌素，多粘菌素，粘桿菌素產(chǎn)抗生素的細(xì)菌主要屬及產(chǎn)生的主要抗生素產(chǎn)抗生素的真菌主要屬及產(chǎn)生的主要抗生素屬分類位置特征產(chǎn)生的主要抗生素青霉屬(Penicillium)不完全菌綱無性，孢子有絲分裂青霉素，灰黃霉素，霉酚酸支頂孢屬(Acremonium)不完全菌綱無性，孢子有絲分裂頭孢菌素，淺藍(lán)菌素11.β-內(nèi)酰胺抗生素

分子中含有β-內(nèi)酰胺環(huán)并具有抗菌作用的一類化學(xué)物質(zhì)。ab一、β-內(nèi)酰胺抗生素的分類

青霉烷(penams)

青霉烯(penems)

頭孢烯(cephems)

碳青霉烯(carbapenems)

碳頭孢烯(carbacephems)

氧頭孢烯(oxocephems)

氧青霉烷(oxopenams)單環(huán)-內(nèi)酰胺(monobactams)

青霉烷砜(penicillanicacidsulfone)青霉烷類（~cillin，~西林）頭孢烯類（cef~，頭孢~）青霉烯類（~penem，~配能）氧頭孢烯類（~oxef，~氧頭孢）碳頭孢烯類（~carbef，~碳頭孢）單環(huán)內(nèi)酰胺類（~onam，~喃）-內(nèi)酰胺酶抑制劑類（-lactamaseinhibitors）復(fù)合-內(nèi)酰胺抗生素（-內(nèi)酰胺抗生素+-內(nèi)酰胺酶抑制劑）二、β

-內(nèi)酰胺抗生素的命名三、青霉素的分類類別抗菌譜舉例天然青霉素不產(chǎn)生青霉素酶的G(+)細(xì)菌（包括除擬桿菌以外的厭氧菌）和螺旋菌青霉素G(Benzylpenicillin)青霉素V(Phenoxymethylpenicillin)氨基青霉素不產(chǎn)生-內(nèi)酰胺酶的G(+)和G(-)細(xì)菌（包括除擬桿菌以外的厭氧菌）氨芐西林(Ampicillin)阿莫西林(Amoxicillin)海他西林(Hetacillin)耐青霉素酶青霉素用于上述青霉素耐藥菌感染，但對MRSA無效甲氧西林(Methicillin)氯唑西林(Cloxacillin)雙氯西林(Dicloxacillin)萘夫西林(Nafcillin)苯唑西林(Oxacillin)擴(kuò)大抗菌譜的青霉素（抗綠膿桿菌）對G(+)細(xì)菌的活性不如天然青霉素和氨基青霉素，故主要用于綠膿桿菌感染阿洛西林(Azlocillin)羧芐西林(Carbenicillin)美洛西林(Mezlocillin)哌拉西林(Piperacillin)替卡西林(Ticarcillin)脒基青霉素主要用于G(-)細(xì)菌引起的泌尿道感染脒基西林(amidinocillin)四、頭孢菌素的分類類別抗菌譜注射口服第一代Staphylococci(不包括MRSA)Streptococci(不包括Enterococci)Ecoli,Proteus,Klebsiella頭孢噻吩(Cephalothin)頭孢唑啉(Cefazolin)頭孢氨芐(Cephalexin)頭孢拉定(Cephradine)頭孢羥氨芐(Cefadroxil)第二代同第一代，另加Haemophilus(包括-內(nèi)酰胺酶產(chǎn)生菌)頭孢孟多(Cefamandole)頭孢呋肟(Cefuroxime)頭孢克洛(Cefaclor)頭孢丙烯(Cefprozil)頭孢呋肟(Cefuroxime)氯碳頭孢(Loracarbef)第二代同上另加Bacteroides頭孢西丁(Cefoxitin)

第三代同第二代，另加除Pseudomonas以外的其它大多數(shù)G(-)桿菌頭孢他美(Cefotaxime)頭孢曲松(Ceftriaxone)頭孢泊肟(Cefpodoxime)頭孢布烯(Ceftibuten)頭孢克肟(Cefixime)第三/四代同上另加Pseudomonas頭孢他啶(Ceftazidime)頭孢吡肟(Cefepime)頭孢匹羅(Cefpirome)生物合成的-內(nèi)酰胺抗生素

五、生物合成與代謝調(diào)控分類抗生素主要的產(chǎn)生菌真菌放線菌G(-)細(xì)菌青霉烷青霉素產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)點(diǎn)青霉(P.notatum)納地青霉(P.nalgiovense)構(gòu)巢曲霉(Aspergillusnidulans)頭孢-3-烯頭孢菌素C7-甲氧基頭孢菌素C頭霉素C頭霉素A和B頭細(xì)菌素噬幾丁菌素枝頂頭孢(Cephlosporiumacremonium)*桃色擬青霉（Paecilomycespersicinus）利波曼鏈霉菌(Streptomyceslipmanii)帶小棒鏈霉菌(S.clavuligerus)卡特利鏈霉菌(S.cattleya)耐內(nèi)酰胺諾卡氏菌(NocardiaLactamdurans)灰色鏈霉菌(S.griseus)產(chǎn)內(nèi)酰胺溶桿菌(Lysobacterlactamgenus)黃桿菌(Flavobacteriumsp.)棒烷棒酸棒霉素纈棒烷帶小棒鏈霉菌(S.clavuligerus)利波曼鏈霉菌(S.lipmanii)吸水鏈霉菌(S.hygroscopicus)抗生素鏈霉菌(S.antibioticus)碳青霉烯噻烯霉素表噻烯霉素橄欖酸1-碳青霉-2-烯-3-羧酸卡特利鏈霉菌(S.cattleya)帶小棒鏈霉菌(S.clavuligerus)橄欖鏈霉菌(S.olivaceus)胡蘿卜軟腐歐文氏菌(Erwiniacarotovora)粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratiamarcescens)單環(huán)-內(nèi)酰胺諾卡殺菌素均勻諾卡氏菌津山亞種(Nocardiauniformissubsp.Tsuyamanensis)單菌胺放射形土壤桿菌(Agrobacteriumradiobacter)嗜酸假單胞菌(Pseudomonasacidophila)青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（一）青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（二）青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（三）碳源調(diào)控（葡萄糖效應(yīng)）：代謝快的碳源青霉素、頭孢菌素、棒酸發(fā)酵NH4+調(diào)控：NH4+

青霉素、頭孢菌素發(fā)酵氨基酸調(diào)控：賴氨酸青霉素、頭孢菌素發(fā)酵，蛋氨酸頭孢菌素發(fā)酵pH調(diào)控（影響通透酶）磷酸鹽調(diào)控（一般與碳源調(diào)控相聯(lián)系）注：“”表示抑制或阻遏，“”表示促進(jìn)或刺激。調(diào)控反應(yīng)的控制：用流加方法控制效應(yīng)物在發(fā)酵液中的殘留濃度生物合成中的調(diào)控反應(yīng)六、青霉素的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程—發(fā)酵工藝流程—提煉青霉素發(fā)酵的主要工藝控制點(diǎn)操作變量工藝控制點(diǎn)操作變量工藝控制點(diǎn)發(fā)酵罐容積150~200m3發(fā)酵溫度~25℃裝料率~80%發(fā)酵液pH~6.5攪拌輸入功率3~4kW/m3初始菌體濃度1.5~1.8kg(干重)/m3通氣率40~60Nm3/(m3·h)葡萄糖料液濃度~450kg/m3空氣壓力（表壓）0.2MPa葡萄糖補(bǔ)加率1.0~2.5kg/(m3·h)發(fā)酵液上方壓力（表壓）0.03~0.06MPa發(fā)酵液中銨氮濃度0.25~0.34kg/m3液相氧體積傳遞系數(shù)(kLa)200h-1發(fā)酵液中苯乙酸濃度~0.1kg/m3發(fā)酵液中溶氧濃度>30%飽和度發(fā)酵時間180~240h青霉素生產(chǎn)菌種

—產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)的分生孢子青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（一）

★生產(chǎn)菌種的長期保存要采用孢子懸浮液液氮低溫(-196℃)存放或真空冷凍干燥管冷藏(4℃)的方法，而不采用傳統(tǒng)的沙土管保藏方法，以便在較長時間(5-10年)內(nèi)保持菌種的存活和生產(chǎn)能力穩(wěn)定?！锃傊泵娣N子(孢子)密封后在4-15℃下可以短時間保存，但最好不要超過3個月?！锩祖咦拥幕|(zhì)可以是大米或小米，培養(yǎng)成熟后密封可以在4-15℃下保存不超過3個月；如果在密封前真空干燥，則可以保存不超過6個月。★種子罐以達(dá)到對數(shù)生長的后期為培養(yǎng)成熟指標(biāo)，不能隨意延長或縮短培養(yǎng)時間；同時要考慮培養(yǎng)液的流動性，以不影響通過管道向發(fā)酵罐接種的速度為宜。★發(fā)酵罐的發(fā)酵條件要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行控制，特別是各項(xiàng)補(bǔ)料要適應(yīng)工藝對溶氧、pH及維持量的要求，不能過量，也不能不足；為了減少過程空氣濕度對發(fā)酵液體積的影響，在濕度偏高或偏低的季節(jié)，要適當(dāng)提高或降低用于補(bǔ)料的糖液濃度。★氨水既作為發(fā)酵的氮源，又用來調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH，它的補(bǔ)入要根據(jù)發(fā)酵液的pH和銨氮含量與補(bǔ)硫酸銨協(xié)調(diào)進(jìn)行?！锩祖咦拥幕|(zhì)可以是大米或小米，培養(yǎng)成熟后密封可以在4-15℃下保存不超過3個月；如果在密封前真空干燥，則可以保存不超過6個月?！锍N子制備和發(fā)酵過程要嚴(yán)防雜菌侵入外，提取的各工序也應(yīng)盡量保持無菌，因?yàn)槲廴炯?xì)菌極有可能產(chǎn)生能破壞青霉素的青霉素酶；特別是過濾，由于操作時間長，料液營養(yǎng)豐富，容易滋生雜菌，故必須定期對設(shè)備和過濾介質(zhì)進(jìn)行清洗和滅菌，必要時可在過濾前加入4‰福爾馬林防腐。青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（二）青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（三）★青霉素對熱、酸、堿都不穩(wěn)定，而萃取操作正好處于不穩(wěn)定pH范圍內(nèi)，故萃取過程要盡量降低溫度，縮短時間，以減少青霉素的降解；離心萃取速度快，青霉素在不穩(wěn)定pH下維持時間短，是目前生產(chǎn)上普遍采用的方法。★由于一次萃取對象的發(fā)酵濾液中含有不少可溶性蛋白質(zhì)，容易在萃取界面形成乳化層，影響萃取和相分離，故應(yīng)盡可能提高發(fā)酵液過濾質(zhì)量，并在萃取過程中加入適量破乳劑。★結(jié)晶操作要掌握好晶體形成的速度，以達(dá)到理想的晶形和晶粒大??；為此，必須控制結(jié)晶時的溫度和結(jié)晶反應(yīng)劑加入的速度，并保持適當(dāng)轉(zhuǎn)速的攪拌。★提取過程中使用的過程水、溶媒及其它原輔料，都要有嚴(yán)格的質(zhì)量要求，設(shè)備、周圍環(huán)境和操作人員也要嚴(yán)格保持清潔，以避免帶進(jìn)雜質(zhì)和雜菌，影響產(chǎn)品質(zhì)量。7.頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)菌種：枝頂頭孢(Cephalosporiumacremonium)，又稱產(chǎn)黃枝頂孢(Acremoniumchrysogenum)。生產(chǎn)流程：枝頂頭孢斜面培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng)種子罐發(fā)酵過濾超濾吸附解吸吸附解吸鋅絡(luò)合結(jié)晶過濾干燥頭孢菌素鋅鹽工藝控制點(diǎn)：發(fā)酵液殘油：微量，但離心后肉眼可見；銨氮：0.5～0.7g/L；pH：～6.5。原料消耗：物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)氧80－160玉米漿50－75豆油70－130無機(jī)鹽17－23糖30－120氨10－20Cephalosporiumacremonium

的氣生菌絲和孢子囊Cephalosporiumacremonium的菌絲和節(jié)孢子節(jié)孢子8.半合成青霉素和頭孢菌素的生產(chǎn)6-氨基青霉烷酸（6-APA）的酶法生產(chǎn)青霉素G6-APA苯乙酸青霉素酰胺酶作用點(diǎn)

6-氨基青霉烷酸（6-APA）的酶法生產(chǎn)工藝流程：E.coli

或Bacillusmegaterium

培養(yǎng)青霉素酰胺酶分離、純化酶包埋6-APA

青霉素G鉀磷酸鹽緩沖液*固定化酶柱萃取結(jié)晶(*pH8.4)苯乙酸結(jié)晶萃取母液

以上各步的收得率為：青霉素G裂解95%～96%，6-APA分離和純化97%，苯乙酸分離和純化80%。生產(chǎn)1kg6-APA約需2kg青霉素G鉀?；厥盏谋揭宜峥捎米髑嗝顾匕l(fā)酵前體。固定化酶柱可反復(fù)使用，使用次數(shù)不少于500次。7-氨基脫乙酰氧頭孢烯酸（7-ADCA）的生產(chǎn)

酯化氧化擴(kuò)環(huán)重排水解結(jié)晶裂解青霉素G脫乙酰氧頭孢菌素G青霉素酰胺酶7-ADCA苯乙酸注：裂解所用的酶與制備6-APA的酶是同一種酶，并采用同樣的方法固定、裝柱。按目前的生產(chǎn)水平，生產(chǎn)1kg7-ADCA大約需要消耗2.5kg青霉素G鉀。苯乙酸的回收率為75%-80%。7-氨基頭孢烯酸（7-ACA）的生產(chǎn)

D-氨基酸氧化酶（Trigonopsisvariabilis,Fusariumsolani）

脫羧

GL-7-ACA酰胺酶(Pseudomonassp.)頭孢菌素C-酮己二酰-7-氨基頭孢烯酸

戊二酰-7-氨基頭孢烯酸(GL-7-ACA)7-ACA單、雙箭頭分別表示由Penicilliumchrysogenum發(fā)酵和由固定化Pseudomonas酰胺酶進(jìn)行的反應(yīng)用基因重組Penicilliumchrysogenum菌株生產(chǎn)頭孢菌素中間體

β-內(nèi)酰胺抗生素側(cè)鏈—對羥基苯甘

氨酸的酶法生產(chǎn)PseudomonasstriataSP2262(海因酶)DL-對羥基苯海因(DL-HPH)PseudomonasstriataSP2262(水解酶)反應(yīng)中間體D-對羥基苯甘氨酸(D-HPG)幾種半合成β-內(nèi)酰胺抗生素的酶法合成苯甘氨酸甲酯6-APA轉(zhuǎn)?；皋D(zhuǎn)?；皋D(zhuǎn)?；副揭掖妓峒柞ケ礁拾彼峒柞?-ADCA7-TACA

氨芐西林

頭孢氨芐

頭孢羥唑

+++臨床應(yīng)用的主要β-內(nèi)酰胺抗生素

—青霉烷類（一）分類通用名R1R2發(fā)明年代天然芐青霉素(Benzylpenicillin)，青霉素G(penicillinG)－H1928天然耐酸苯氧甲基青霉素(Phenoxymethylpenicillin)青霉素V(penicillinV)－H1953耐酸苯氧乙基青霉素(Pheneticillin)－H1960耐酶甲氧西林(Methicillin)－H1960(現(xiàn)已停止臨床應(yīng)用）分類通用名R1R2發(fā)明年代耐酶氯唑西林(Cloxacillin)－H1962雙氯西林(Dicloxacillin)－H1964廣譜氨芐西林(Ampicillin)－H1961臨床應(yīng)用的主要β-內(nèi)酰胺抗生素

—青霉烷類（二）9.氨基糖苷抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)

氨基糖苷(aminoglycosides)又稱氨基環(huán)(aminocyclitols)，是分子中含有氨基糖并與氨基環(huán)醇及其他氨基糖或中性糖以糖苷鍵相連接的一類廣譜抗生素。由于含有多個氨基和許多羥基，故這類物質(zhì)有較好的水溶性，且水溶液呈堿性。這類抗生素對革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌以及抗酸菌都有殺菌作用，但對厭氧菌無效。氨基糖苷類抗生素口服不吸收，胃腸道外給藥后經(jīng)腎、尿排泄。這類抗生素有較強(qiáng)的腎毒性與耳神經(jīng)毒性，故嬰幼兒忌用。天然品種及生產(chǎn)菌種：通用名漢譯名產(chǎn)生菌發(fā)現(xiàn)年給藥途徑Streptomycin鏈霉素Streptomycesgriseus1944肌注Kanamycin卡那霉素S.Kanamyceticus1957肌注Bekanamycin卡那霉素BS.kanamyceticus1957肌注Tobramycin妥布霉素S.tenebrarius1967肌注或靜滴Fradiomycin*新霉素S.fradiae1948口服Ribostamycin核糖霉素S.ribosidificus1970肌注Spectinomycin大觀霉素S.spectabilis1961肌注Gentamicin慶大米星Micromonosporapurpurea1963肌注或靜滴Micronomicin小諾米星M.sagamiensis1974肌注或靜滴Sisomicin紫蘇米星M.inyoensis1970肌注或靜滴Astromicin**阿斯米星M.olivasterospora1976肌注或靜滴*又稱Neomycin,**又稱Fortimicin（佛替米星）半合成品種：通用名漢譯名來源發(fā)現(xiàn)年給藥途徑Dibekacin地貝卡星卡那霉素1944肌注或靜滴Amikacin阿米卡星卡那霉素1957肌注或靜滴Arbekacin阿貝卡星卡那霉素1957肌注或靜滴Isepamicin異帕米星慶大米星1967肌注或靜滴Netilmixin奈替米星慶大米星1948肌注或靜滴Etimicin*衣替米星慶大米星1970肌注或靜滴*我國江蘇微生物研究所學(xué)者獨(dú)創(chuàng)品種①鏈霉素鏈霉素Streptomycin鏈霉胍鏈霉糖L-葡糖胺鏈霉素在低濃度時有抑菌作用，高濃度時則有殺菌作用。臨床應(yīng)用鏈霉素主要是治療結(jié)核桿菌和某些細(xì)菌引起的疾病。鏈霉素生產(chǎn)菌種主要有三個：①灰色鏈霉菌;②比基尼鏈霉菌（Streptomycesbikiniensis）;③灰肉鏈霉菌（Streptomycesgriseocarneus）鏈霉素發(fā)酵的控制要點(diǎn)：①碳源以葡萄糖最合適。菌種的蛋白酶活力較高。氮源可用有機(jī)氮（黃豆餅粉、玉米漿等）和無機(jī)氮。游離氨基酸有促進(jìn)菌絲生長和鏈霉素生物合成的作用；②葡萄糖代謝速率受氧傳遞程度和磷酸鹽濃度的調(diào)節(jié)，高濃度磷酸鹽加速葡萄糖的利用，大量長菌，但抑制鏈霉素的合成。通氧不足，葡萄糖降解速度加快，積累丙酮酸和乳酸。因此鏈霉素發(fā)酵需在高氧傳遞水平和適當(dāng)?shù)偷牧姿猁}濃度條件下進(jìn)行；③適當(dāng)?shù)蜐舛鹊匿@氮，控制適量Fe2+濃度以及pH適當(dāng)偏堿性等，為鏈霉素生物合成創(chuàng)造有利條件。②新霉素新霉素(neomycin)是瓦克斯曼等人于1949年發(fā)現(xiàn)并已在臨床上應(yīng)用的第二個氨基糖苷類抗生素，新霉素在低濃度下就能抑制包括結(jié)核桿菌在內(nèi)的許多革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌，對銅綠假單胞菌和變形桿菌的抑制能力較差，對真菌、原蟲、病毒無效。新霉素產(chǎn)生菌為弗氏鏈霉菌（S.fradiae）,其形態(tài)特征為：營養(yǎng)菌絲呈黃橙色，氣生菌絲呈白色或粉紅色，孢子絲直、有鉤、緊圈，分生孢子呈桿狀至卵圓。新霉素發(fā)酵工藝要點(diǎn)：①種子培養(yǎng)基由淀粉、葡萄糖、花生餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母膏、硫酸銨組成。調(diào)pH7.5，再加入碳酸鈣,35℃培養(yǎng)30-40小時；②發(fā)酵培養(yǎng)基以秈米粉酶解液及葡萄糖為主要碳源，以花生餅粉、黃豆餅粉、液胨、酵母粉、硫酸銨為主要氮源，于35℃發(fā)酵約10天；③還原糖（維持在1.0％-1.5％）作為控制加糖量的參數(shù)。當(dāng)氨氮低于15mg／100ml時應(yīng)及時添加硫銨（每次0.05％左右），補(bǔ)料宜少量多次。發(fā)酵中途(約110小時)補(bǔ)加酵母粉－次。③卡那霉素與妥布霉素R1R2R3R4卡那霉素OHOHOHH卡那霉素BNH2OHOHH妥布霉素NH2HOHH地貝卡星NH2HHH阿米卡星OHOHOH阿貝卡星NH2HH卡那霉素是1975年由日本梅澤教授發(fā)現(xiàn)的一種廣譜抗生素，其抗菌譜與慶大霉素相似，但活性比慶大霉素小4-6倍，對耐鏈霉素的結(jié)核桿菌也有抑制作用?？敲顾禺a(chǎn)生菌是卡那鏈霉菌。我國生產(chǎn)所用的菌種是1965年從云南西雙版納土壤中分離得到的?？敲顾匕l(fā)酵工藝要點(diǎn)：①酵培養(yǎng)基為淀粉、葡萄糖、黃豆餅粉、麥芽粉、淀粉酶、硝酸鈉、硫酸鋅等；②隔24h補(bǔ)水－次，共約４次（總量為發(fā)酵液的20％-28％）；③種子培養(yǎng)于27℃培養(yǎng)40-50h，通氣量１；１。發(fā)酵則為27-28℃，100-110h，邐氣量１：0.8。10.大環(huán)內(nèi)酯抗生素大環(huán)內(nèi)酯抗生素(Macrolides)是由作為配糖體(aglycone)的多元環(huán)內(nèi)酯與脫氧糖、氨基糖或甲基化糖以糖苷鍵相聯(lián)接的一類抗菌化合物總稱。這類化合物通過與細(xì)菌核蛋白體50S亞基的23SrRNA結(jié)合，抑制肽酰基轉(zhuǎn)移酶，從而導(dǎo)致對革蘭氏陽性、陰性細(xì)菌、枝原體及衣原體都有很好的抗菌活性，屬于抑菌型抗生素。大環(huán)內(nèi)酯抗生素的脂肪酸酯對胃酸穩(wěn)定，并能改善在腸道內(nèi)的吸收，提高口服給藥后的血藥濃度。這類抗生素的毒副作用較低，主要有過敏、消化道障礙和肝障礙等，但紅霉素的代謝產(chǎn)物對位于肝微體上的藥物代謝酶——細(xì)胞色素P450-3A4有抑制作用，從而增強(qiáng)其肝臟副作用。大環(huán)內(nèi)酯抗生素之間有交叉耐藥性天然大環(huán)內(nèi)酯抗生素化學(xué)類型抗生素名稱產(chǎn)生菌發(fā)現(xiàn)年14元環(huán)紅霉素(erythromycin)Sccharopolysporaerythraea

1952竹桃霉素(oleandomycin)Streptomycesantibioticus

195416元環(huán)北里霉素(kitasamycin)*S.kitasatoensis

1953交沙霉素(josamycin)**S.narboensissubsp.josamyceticus

1957麥迪霉素(midecamycin)S.mycarofaciens

1971螺旋霉素(spiramycin)S.ambofaciens

1954*又稱柱晶白霉素，簡稱白霉素(leucomycin)，有A1、A3-9、A13等多組分；**又稱白霉素A3(leucomycinA3)。半合成大環(huán)內(nèi)酯抗生素化學(xué)類型抗生素名稱來源發(fā)現(xiàn)年14元環(huán)克拉霉素(clarithromycin)紅霉素1981羅紅霉素(roxithromycin)紅霉素1981地紅霉素(dirithromycin)紅霉素1977氟紅霉素(florithromycin)紅霉素三乙酰竹桃霉素(troleandomycin)竹桃霉素195815員環(huán)阿齊霉素(azithromycin)紅霉素198216員環(huán)羅他霉素(rokitamycin，丙酰白霉素)白霉素1979三岡霉素(miokamycin)麥迪霉素1974乙酰螺旋霉素(acetylspiramycin)螺旋霉素1970化學(xué)結(jié)構(gòu)—紅霉素，克拉霉素，羅紅霉素，氟紅霉素紅霉素A拉霉素羅紅霉素氟紅霉素R1HCH3HHR2O

ONOCH2O(CH2)2OCH3OR3HHHF產(chǎn)生菌：紅色糖多孢菌(Saccharopolyspora

erythraea)菌種選育：重組和表達(dá)透明顫菌(Vitreoscillasp.)血紅蛋白(VHB)基因的工程菌可減少氧的需要，大幅度提高紅霉素發(fā)酵產(chǎn)量。發(fā)酵培養(yǎng)基：碳源—淀粉，蔗糖，葡萄糖，植物油；氮源—豆餅粉，花生餅粉，棉籽餅粉，硫酸銨；前體—丙酸或丙醇；無機(jī)鹽—磷酸鹽，硫酸鎂等。發(fā)酵過程控制：碳/氮比，磷酸根和氨氮濃度，前體濃度—通過流加方法控制。紅霉素的提?。喝軇┹腿》āl(fā)酵濾液→調(diào)節(jié)pH9.8-10.2→醋酸丁酯萃取→pH4.0-4.2緩沖液反萃→調(diào)節(jié)pH9.8-10.2→醋酸丁酯二次萃取→冷卻至－5℃→加入丙酮結(jié)晶→過濾→干燥→紅霉素成品。紅霉素的發(fā)酵生產(chǎn)11.四環(huán)素類抗生素四環(huán)素類抗生素是分子中含有四個駢聯(lián)環(huán)（其中一個是苯環(huán)）并帶有黃顏色的一類廣譜抗生素的總稱，對各種G(+)細(xì)菌、除銅綠色假單胞菌以外的G(－)細(xì)菌、螺旋體、枝原體、立克次氏體和衣原體都有很好的抗菌活性。長期使用四環(huán)素類抗生素容易誘發(fā)細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，目前絕大多數(shù)大腸桿菌和痢疾桿菌，半數(shù)以上的金黃色葡萄球菌、肺炎球菌、鏈球菌等均呈現(xiàn)抗藥性，因而主要用于枝原體、立克次氏體和衣原體感染癥。四環(huán)素類抗生素的急性毒性很低，但副作用較多，有胃腸道障礙、過敏、誘發(fā)機(jī)會感染、誘發(fā)維生素缺乏、肝障礙、粒狀白細(xì)胞減少等。另外，對胎兒有致畸作用，對幼兒可致骨發(fā)育障礙和齒色素沉積，故孕婦和嬰幼兒禁用。含Ca、Mg、Al、Fe的食物和藥物可與四環(huán)素類抗生素形成鰲合物，從而降低其口服吸收率。四環(huán)素類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)臨床應(yīng)用的主要四環(huán)素類抗生素通用名R1R2R3R4產(chǎn)生菌或合成起始物發(fā)現(xiàn)年給藥途徑天然金霉素ClOHCH3HStreptomyces

aureofaciens

1948外用土霉素HOHCH3OHS.rimosus

1950外用四環(huán)素HOHCH3HS.viridofaciens

1953口服去甲基金霉素(ClOHHHS.aureofaciens1957口服半合成多西環(huán)素*HHCH3OH土霉素1966口服美他環(huán)素(甲烯土霉素)H=CHOH土霉素1961口服米諾環(huán)素**N(CH3)2HHH去甲基金霉素1967口服,注射*又稱脫氧土霉素，**又稱二甲胺四環(huán)素。R5除美他環(huán)素為CH2(NH)CH(COOH)(CH2)4NH2外，其余均為H。土霉素的發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)生菌：龜裂鏈霉菌(Streptomyces

rimosus)發(fā)酵培養(yǎng)基：主要成分為淀粉、黃豆餅粉、玉米漿、硫酸銨、磷酸二氫鉀、碳酸鈣、玉米油。發(fā)酵過程補(bǔ)料：酶水解淀粉，硫酸銨，氨水，消沫劑等。發(fā)酵控制要點(diǎn)：磷酸鹽、銨氮、菌絲、消沫劑濃度。對氧的需求：土霉素產(chǎn)生菌能量代謝強(qiáng)度較低，故不需要太強(qiáng)的攪拌和通氣。其他四環(huán)素類抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)四環(huán)素發(fā)酵培養(yǎng)基中避免含氯離子，金霉素發(fā)酵中需要足夠的氯離子，其余同土霉素發(fā)酵。去甲基金霉素由金霉素產(chǎn)生菌的突變株產(chǎn)生。第二節(jié)應(yīng)用微生物生產(chǎn)各類生物藥物1.微生物生產(chǎn)維生素維生素是人體自身不能合成，卻又必不可少，但需要量不大，對維持人體正常生長發(fā)育及生理功能起著重要作用的一類有機(jī)物質(zhì)的總稱。不同的生物對維生素的需要不同。對微生物的生長來說，有的維生素也是必不可少的，通常稱為微生物的生長因子。維生素的分類和功能

分類符號俗名活化型生理功能脂溶性A視黃醇視黃醛維持正常視角周期D2麥角鈣化醇1,25-二羥麥角鈣化醇調(diào)解鈣和磷酸代謝D3膽鈣化醇1,25-二羥膽鈣化醇調(diào)解鈣和磷酸代謝Ea-生育酚抗氧化K葉醌凝血酶原水溶性B1硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)a-酮酸脫羧和轉(zhuǎn)酮酶的輔酶B2核黃素黃素核苷酸(FMN,FAD)氧化還原酶的輔酶B5泛酸輔酶A酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶B6吡哆醇磷酸吡哆醛轉(zhuǎn)氨和氨基酸脫羧酶的輔酶B12鈷胺素輔酶B12異構(gòu)和甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶C抗壞血酸單加氧酶的共底物H生物素羧化和羧基轉(zhuǎn)移酶的輔酶M葉酸四氫葉酸甲?；D(zhuǎn)移酶的輔酶PP煙酸煙酰胺輔酶(NADP)氧化還原酶的輔酶化學(xué)結(jié)構(gòu)①維生素B2—核黃素(Riboflavin)C17H20N4O6=376.37理化性質(zhì)●橙黃色針狀結(jié)晶，加熱至240℃時變暗，278～282℃熔融并分解?！裎⑷苡谒痛迹瑯O易溶于稀堿（易分解）?！馵]D25－20.5～－21.5（c=5mg/ml）?！裎展庾V220～225，266，371，444，475nm。●飽和水溶液pH～6。pKa10.2，pKb1.7?！裨诎抵袑o機(jī)酸穩(wěn)定。在堿性溶液中被可見或紫外光照射形成光黃素，在酸性和中性溶液中照射后有光黃素和光色素同時生成。能夠產(chǎn)生維生素B2的微生物阿舒囊棉霉 Ashbyagossypii阿舒假囊酵母 Eremotheciumashbyii丙酮丁醇梭菌 Clostridinmacetobutylicum曲霉 Aspergillussp.假絲酵母 Candidasp.德巴利酵母 Debaryomycessp.漢遜酵母 Hansenulasp.畢赤酵母 Pichiasp.固氮菌 Azoatobactersp.芽孢桿菌 Bacillussp.

發(fā)酵法生產(chǎn)維生素B2的流程

②維生素C

維生素C又稱抗壞血酸（Ascorbicacid），是存在于水果、蔬菜中的一種維生素，尤以青菜、韭菜、塌棵菜、菠菜，柿子椒等深色蔬菜和花菜，柑桔、紅果、柚子等水果，野生的莧菜、苜蓿、刺梨、沙棘、獼猴桃、酸棗等含量豐富。維生素C主要用于牙齦腫脹出血，牙床潰爛，牙齒松動，毛細(xì)血管脆性增加，皮下、肌肉、關(guān)節(jié)出血及血腫形成等壞血病的預(yù)防和治療。同時還具有增加機(jī)體對無機(jī)鐵的吸收，降低血液中的膽固醇含量，減少靜脈中血栓的形成，增