抗生素发酵工程..
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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）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类 亚类
青霉素类
抗生素发酵工程
主讲人：王亚萍 组长：冀冰 组员：王悦 王亚萍 王奕波 华姿 李雨菲
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：
(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
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
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)
返回
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
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)
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
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）
据世界卫生组织(WHO)1999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。
大环内酯 14员环 类 (Macro- 15员环 lactones) 16员环
>20员
R R H3C HO HO H3C O C H3
2
3
CH 3 CH 3 R O
1
H3C HO O O
N
C H3 CH3
C H3 O CH 3 O
OCH 3 C H3 OH C H3
O 红霉素A 克拉霉素
罗红霉素 H
2 3 4
OH
NHR 5 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
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
氟红霉素 H
R1
H
CH3
R2
R3
O
H
O
H
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 R R R N 古斯莫司，乌苯美司，二丙膦 CH 3 H H
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）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类 亚类
青霉素类
抗生素发酵工程
主讲人：王亚萍 组长：冀冰 组员：王悦 王亚萍 王奕波 华姿 李雨菲
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：
(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
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
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)
返回
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
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)
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
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）
据世界卫生组织(WHO)1999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。
大环内酯 14员环 类 (Macro- 15员环 lactones) 16员环
>20员
R R H3C HO HO H3C O C H3
2
3
CH 3 CH 3 R O
1
H3C HO O O
N
C H3 CH3
C H3 O CH 3 O
OCH 3 C H3 OH C H3
O 红霉素A 克拉霉素
罗红霉素 H
2 3 4
OH
NHR 5 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
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
氟红霉素 H
R1
H
CH3
R2
R3
O
H
O
H
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 R R R N 古斯莫司，乌苯美司，二丙膦 CH 3 H H