第10章抗生素发酵工程-PPT精选文档

据世界卫生组织(WHO)2019年统计，全世 界每年有 1400 万人死于感染病，占死亡人数 的第一位，其次是心脏病、癌症和脑疾病，分 别为750万人、700万人和550万人。 一种新的抗生素研制的费用大约需要十几亿 美金和10到15年的过程，而使用不当，3到5 年病菌就会对这种药物产生耐药性。 我国的金黄色葡萄球菌的耐青霉素比例已 经高达 90% ，造成肺炎的病菌在社区的标本 有 20% 可以耐药，而在医院内这一比例可以 达到 60% 。肺炎链球菌已有 45% 耐青霉素， 70%耐红霉素。
R1
H
CH3
R2
R3
O
H
O
H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NOCH2O(CH2)2OCH3
H
O
F
抗生素的分类（四）
类 四环素类 (Tetracyclines) 亚 类 天 然 半 合 成 多肽类 (peptides)
R1
主要品种 四环素，土霉素，金霉素，去甲基 金霉素 脱氧土霉素(多西环素)，甲烯土霉素 (米他环素)，二甲胺四环素(米诺环 素) 杆菌肽，短杆菌肽S，多粘菌素B， 粘杆菌素，卷曲霉素，结核放线菌 素，丝裂霉素，环孢素 (环孢菌素)， CH3 4 2 3 R R R N 古斯莫司，乌苯美司，二丙膦 CH3 H H
第十章
抗生素发酵工程
第一节 抗生素概论
一、抗生素的定义
传统的定义：抗生素（antibiotic）是微生物细胞产 生的能以低浓度抑制其他微生物细胞生长的化学物 质。 现代定义：抗生素是生物细胞产生的能以低浓度抑制 其他生物细胞生长或功能的化学物质 抗生素与药理活性物质的区别：
药理活性物质作用于动植物体本身的生理功能（如 免疫调节、降血脂、降血糖、降血压、抗炎、减肥、动植 物生长促进、植物生长抑制等等） 抗生素作用于动植物体内的寄生（或赘生）生物 （细菌、真菌、病毒、癌细胞等）
二、青霉素的发现者及1945年诺贝尔生理学医学奖获得者
Alexander Fleming (1881-1955)
B. Chain (19061979)
W. Florey (18981968)
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三、微生物产生抗生素
1、放线菌产生的抗生素：
链霉菌属：放线菌素、链霉素等60％种类。
小单抱菌属：红霉素（大环内酯类）、新霉素（氨基
胺类 (b 头孢烯类 Lactams) 氧头孢烯类 碳头孢烯类 青霉烯类 碳青霉烯类
单环内酰胺 类 b-内酰胺酶 抑制剂
R
H N H O
S
CH3 CH3
N
H
COO-
b-lactam ring β-内酰胺环
抗生素的分类（二）
类 亚 主要品种 类
氨基糖苷类 链霉素，卡那霉素，庆大米星(庆大 (Amino天 霉素)，小诺米星(小诺霉素)，核糖 glycosides) 霉素，妥布霉素，紫苏霉素，阿斯 然 米星(福提霉素)，大观霉素，新霉素， 春日霉素，有效霉素 半 半合成卡那霉素：阿贝卡星，阿米 合 卡星，地贝卡星；半合成紫苏霉素： 成 奈替米星；半合成庆大霉素：衣替 米星
环醇类） 诺卡氏菌属：肌霉素（氨基环醇类）、诺卡氏菌素
2、细菌产生抗生素 芽孢杆菌属：多粘芽孢杆菌和 枯草芽孢杆菌 假单胞菌属：铜绿假单胞菌（绿脓杆菌） 杆菌肽、粘杆菌素、多黏菌素等多肽类。 3、真菌产生抗生素 青霉属：青霉素、灰黄霉素。 头孢菌属： 头孢霉素
四、抗生素的分类（一）
类 亚类
青霉素类
抗生素的分类（三）
类 亚类 主要品种 红霉素，竹桃霉素，半合成红霉素克拉 霉素、罗红霉素、地红霉素、氟红霉素 阿齐霉素(半合成红霉素) 柱晶白霉素(北里霉素)，交沙霉素，麦迪 霉素，罗他霉素(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)，三冈霉素(半合成麦迪霉素)，泰洛 菌素，除虫菌素，双氢除虫菌素(半合成 除虫菌素)，环氧噻酮 藤霉素(他克莫司)，雷帕霉素(昔洛莫司)
大环内酯 14员环 类 (Macro- 15员环 lactones) 16员环
>20员
R R H 3C HO HO H 3C O CH3
2
3
CH3 CH3 R O
1
H 3C HO O O
N
C H3 CH3
CH3 O CH3 O
OCH3 CH3 OH CH3
O 红霉素A 克拉霉素
罗红霉素 H
氟红霉素 H
作用机制（二）
作用机 制 破坏微 生物细 胞质膜 功能 抗生素 多烯类 主要作用靶位
与组成真菌细胞膜的麦角固醇结合而破坏 膜功能 唑类抗真 抑制真菌羊毛固醇脱甲基酶(细胞色素P菌药物 450)，阻断麦角固醇合成 托萘酯(发 抑制真菌角鲨烯单加氧酶 癣退) 多粘菌素 类似阳离子洗涤剂的作用，破坏细菌细胞 B,粘杆菌 膜的磷脂结构 素 切断细菌电子传递系统与氧化磷酸化的偶 短杆菌肽S 联 与G(+)细菌的脂磷壁酸结合，使细胞质膜 去极化，从而破坏膜的传输功能 脂肽类
主要品种
青霉素G，青霉素V，氨苄西 林，阿莫西林，· · · · · · 头孢噻吩，头孢唑啉，头孢氨 苄，头孢羟氨苄，· · · · · · 拉氧头孢，氟氧头孢 氯碳头孢 瑞替配能，法罗配能 亚胺配能，帕尼配能，美洛配 能，比阿配能 氨曲喃，卡鲁莫喃 棒酸，舒巴坦，三唑巴坦，舒 他西林，三唑配能
b-内酰
(Daptomycin)
作用机制（三）
作用机制 抗生素 主要作用靶位 抑制蛋白 氨基糖苷类 与核糖体30S亚基和50S亚基结合，抑制 肽酰-tRNA转位 质生物合 成 四环素类 与30S亚基结合，抑制氨基脂酰基-tRNA 与mRNA密码子依赖性核糖体A位结合 氯霉素、林 作用于50S亚基中的23S核蛋白体RNA 肯霉素和大 (rRNA)，抑制肽酰基转移酶 环内酯类 春日霉素 抑制30S亚基与甲酰蛋氨酸-tRNA复合物 的形成 卷曲霉素 与30S及50S亚基结合，抑制蛋白质合成 的开始阶段和延长过程的转位 噁唑烷二酮 与50S亚基的23S rRNA结合，干扰70S 类 功能起始复合物的形成
OH NHR5 OH OH O OH O O
作用机制（一）
作用机制 抗生素 主要作用靶位
抑制细菌 b-内酰胺类 细胞壁肽 磷霉素 聚糖生物 合成 糖肽类
环丝氨酸 杆菌肽
抑制转肽酶活性，破坏肽聚糖相互交联 和肽聚糖生物合成中的UDP-N-乙酰葡糖 胺丙酮酰转移酶结合，阻断UDP-N-乙酰 葡糖胺向UDP-N-乙酰胞壁酸的转化 与D-丙氨酰-D-丙氨酸结合，抑制转糖基 和转肽反应 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，阻断肽聚糖跨膜载体十 一聚异戊二烯醇再生