3.1微生物制药

新 微 生 物 药 物 的 筛 选 流 程
微生物分类学
分离微生物
采集样品
抗生素发酵（选用不同培养基及培养条件） 抗生素发酵（选用不同培养基及培养条件）
—全发酵液、上清液或菌丝体浸泡液（或粗提品等） 全发酵液、上清液或菌丝体浸泡液（或粗提品等） 全发酵液
筛选方法的建立 生物合成 作用机制 机制
筛选（采用微生物学、生物化学、 筛选（采用微生物学、生物化学、 生物学或化学方法等进行测定） 生物学或化学方法等进行测定）
棒酸 橄榄酸
带小棒链霉菌（ 带小棒链霉菌（ Str.clavuligerus） ） 橄榄链霉菌（ 橄榄链霉菌（Str.olivaceus） ）
——主要是抗细菌抗生素，有抗G+和G-细菌活性， 主要是抗细菌抗生素，有抗G+和 细菌活性， 主要是抗细菌抗生素 G+ 抑制细菌细胞壁合成。 抑制细菌细胞壁合成。
具有广谱抗细菌活性，临床应用多。 具有广谱抗细菌活性，临床应用多。 抑制细菌蛋白质合成。 抑制细菌蛋白质合成。 产生菌主要为链霉菌属和小单孢菌属。 产生菌主要为链霉菌属和小单孢菌属。
抗菌药物 四环素tetracycline 生绿链霉菌（Str. viridifaciens） 生绿链霉菌（ 四环素 ） 吸水链霉菌（ 吸水链霉菌（Str. hygroscopicus） ） 氧四环素/土霉素 龟裂链霉菌（ 氧四环素 土霉素 龟裂链霉菌（Str. rimosus） ） terramycin 褐黄链霉菌（ 褐黄链霉菌（Str. gilvus） ） 氯四环素/金霉素 金霉素链霉菌LSB2201 氯四环素 金霉素 金霉素链霉菌 aureomycin （Str. aurofaciens） ） 佐山链霉菌（ 佐山链霉菌（Str. sayamaensis） ）
1、治疗疾病 （1）控制细菌感染性疾病 ） （2）抑制肿瘤生长 ） （3）调节人体生理功能 ） （4）器官移植 ） （5）控制病毒性感染 ）
2、预防疾病 谨慎运用预防药物，尤其是抗菌药物。 谨慎运用预防药物，尤其是抗菌药物。
3、其他应用领域
畜牧业上的应用——禽畜感染性疾病控制，用作饲料添加剂 禽畜感染性疾病控制， 畜牧业上的应用 禽畜感染性疾病控制 农业上的应用——植物保护，促进或抑制植物生长 植物保护， 农业上的应用 植物保护 食品保藏中的应用——罐装食物的防腐剂 食品保藏中的应用 罐装食物的防腐剂 工业上的应用——防霉，提高特定发酵产物的产量 防霉， 工业上的应用 防霉 作为研究工具的应用——生物化学和分子生物学的研究工具， 生物化学和分子生物学的研究工具， 作为研究工具的应用 生物化学和分子生物学的研究工具 建立药物筛选与评价模型等
产生氨基糖苷类抗生素的放线菌 抗菌药物 链霉素streptomycin 链霉素 产生菌 灰色链霉菌（ 灰色链霉菌（Str.griseus） ） 枝链霉菌（ 枝链霉菌（Str.rameus） ） 鲜黄链霉菌（ 鲜黄链霉菌（Str.galbus） ） 比基尼链霉菌（ 比基尼链霉菌（Str.bikiniensis） ） 新霉素neomycin 新霉素 巴龙霉素Paromomycin 巴龙霉素 卡那霉素kanamycin 卡那霉素 庆大霉素gentamicin 庆大霉素 弗氏链霉菌（ 弗氏链霉菌（Str.fradiae） ） 小串链霉菌NRRL 2455（Str.catenulae） 小串链霉菌 （ ） 卡那霉素链霉菌（ 卡那霉素链霉菌（Str.kanamyceticus） ） 绛红色小单孢菌NRRL 2953 绛红色小单孢菌 （Micromonospora purpurea） ） 棘孢小单孢菌NRRL 2985(M. Echinospora) 棘孢小单孢菌 大观霉素spectinomycin 壮观链霉菌（Str.spectabilis） 壮观链霉菌（ 大观霉素 ）
8、药物的相互作用 、
累加作用（相互无关） 累加作用（相互无关） 协同作用（相互促进） 协同作用（相互促进） 拮抗作用（相互抑制） 拮抗作用（相互抑制）
二、微生物药物的分类
1、根据产生药物的生物来源进行分类 、
①放线菌产生的抗生素
链霉素；四环素； 链霉素；四环素；红霉素等
②真菌产生的抗生素 ③细菌产生的抗生素
青霉素、 青霉素、头孢霉素等 多粘菌素等
④植物或动物的抗生素
被子植物蒜中制得的蒜素；从动物脏器中制得的鱼素等。 被子植物蒜中制得的蒜素；从动物脏器中制得的鱼素等。
2、根据药物的作用对象进行分类 、
① 广谱抗菌药物 氨苄青霉素、氯霉素、红霉素 氨苄青霉素、氯霉素、 ② 抗革兰氏阳性菌药物 青霉素 ③ 抗革兰氏阴性菌药物 链霉素 ④ 抗真菌药物 制霉菌素、放线菌酮 制霉菌素、 ⑤ 抗病毒药物 艾霉素、四环类抗生素 艾霉素、 ⑥ 抗肿瘤药物 丝裂霉素、阿霉素 丝裂霉素、 抗原虫、 ⑦ 抗原虫、昆虫药物 嘌呤霉素、巴龙霉素 嘌呤霉素、 ⑧ 除草剂 杀草霉素、 杀草霉素、双丙氨膦 ⑨ 酶抑制剂 氨肽酶 、B抑制剂、碱性磷酸酶抑制剂 氨肽酶A、 抑制剂 抑制剂、 ⑩ 免疫调节剂 环孢霉素、FK506 环孢霉素、
4、毒性 、
药物对宿主生物细胞的抑制或杀死作用，通 药物对宿主生物细胞的抑制或杀死作用， 常用半致死剂量（ 常用半致死剂量（lethal dose，LD50）表示。 ， 表示。
5、化疗指数 、
判断一种药物的安全性和有效性的综合指标。 判断一种药物的安全性和有效性的综合指标。
CI（化疗指数）＝ （化疗指数）＝
⑦喹诺酮类抗生素
庆大霉素
杆菌肽
四环素
红霉素
4、根据抗生素的作用机制分类
①抑制细胞壁合成的抗生素 抑制细胞壁合成的抗生素 ②影响细胞膜功能的抗生素
头孢霉素、 头孢霉素、青霉素 多烯类抗生素
③抑制病原菌蛋白质合成的抗生素 ④抑制核酸合成的抗生素
丝裂霉素C 丝裂霉素 抗霉素
Hale Waihona Puke Baidu
四环素
⑤抑制生物能作用的抗生素
2、抑制谱 、
药物能够选择性抑制/影响（ 值较低） 药物能够选择性抑制 影响（即MIC值较低）的 影响 值较低 生物或生物分子的范围。 生物或生物分子的范围。 不同的药物抑制谱的差别很大。 不同的药物抑制谱的差别很大。
药 敏 实 验 抑 菌 圈 与 MIC 的 关 系
3、药物活性 、
指药物对病原体作用的强弱。 指药物对病原体作用的强弱。 一般可用体外和体内两种方法来测定。 一般可用体外和体内两种方法来测定。体外试验 对于临床用药具有重要的指导意义。 对于临床用药具有重要的指导意义。 药物活性用效价单位表示。效价单位定义为每 药物活性用效价单位表示。效价单位定义为每ml 或每mg测试药物中所含某种有效成分的多少。 或每 测试药物中所含某种有效成分的多少。 测试药物中所含某种有效成分的多少
杆菌肽
四环素 庆大霉素 金霉素
环丙沙星
5、根据抗生素的生物合成途径分类
①氨基酸、肽类衍生物 氨基酸、 ②糖类衍生物
链霉素
头孢霉素、 头孢霉素、青霉素
③以乙酸、丙酸为单位的衍生物 以乙酸、
红霉素
三、微生物药物的应用
1、治疗疾病
选用药物需要考虑的因素： 选用药物需要考虑的因素： A. B. C. D. E. 抑制谱 毒副作用 药代动力学 流行病学和耐药性 联合用药
狭义微生物药物——微生物在其生命活动过程中 微生物在其生命活动过程中 狭义微生物药物 产生的， 产生的，能以极低浓度选择地抑制或影响其他生 物机能的低分子量的代谢物。 物机能的低分子量的代谢物。
一、微生物药物的几个相关基本概念
1、最小抑制浓度 、 （minimum inhibitory concentration，MIC） ， ）
第二章 微生物制药
一、微生物药物的几个相关基本概念 二、微生物药物的分类 三、微生物药物的应用 四、药源微生物及微生物药物的筛选技术 五、微生物药物的发酵生产技术 六、微生物药物的分离、精制和鉴别 微生物药物的分离、 七、废弃物的综合利用和环境保护
广义微生物药物——能以极低浓度有选择地抑制 能以极低浓度有选择地抑制 广义微生物药物 和影响其他生物机能的微生物或微生物的代谢物。 和影响其他生物机能的微生物或微生物的代谢物。
——阳性样品 阳性样品
早期鉴别 ——可能为新物质 可能为新物质 化合物的分离 化 化性质及生物学性质的测定 新物质 测定 —— 性
全合成 发
天然的微生物药物是微生物的次级代谢产物。 天然的微生物药物是微生物的次级代谢产物。
次级代谢产物的合成在微生物不同类群中的分布是普遍的，但不是随机的， 次级代谢产物的合成在微生物不同类群中的分布是普遍的，但不是随机的， 有些菌类群的产物较多； 有些菌类群的产物较多； 能够较为丰富的产生次级代谢产物的细菌通常是那些具有细胞分化能力的 类群； 类群； 在不同属、同属不同种、同种不同菌株之间， 在不同属、同属不同种、同种不同菌株之间，产生次级代谢产物的能力和 代谢产物的种类是不同的； 代谢产物的种类是不同的； 某种生物活性次级代谢产物的合成与菌株生活的生态环境可能有密切的联 系； 土壤是微生物的大本营，也是分离生物活性代谢物的良好资源； 土壤是微生物的大本营，也是分离生物活性代谢物的良好资源； 在一些新的微生物类群， 在一些新的微生物类群，即研究较少的类群种分离新型活性代谢产物的可 能性要大得多； 能性要大得多； 极端环境， 极端环境，或特异环境下生活的微生物往往可以产生一些新奇作用机制或 化学结构的次级代谢物。 化学结构的次级代谢物。
3、根据抗生素的化学结构分类
①β－内酰胺类抗生素 头孢霉素、青霉素 内酰胺类抗生素 头孢霉素、 ②氨基糖苷类的抗生素 ③大环内酯类的抗生素 ④四环类抗生素
链霉素、 链霉素、庆大霉素 红霉素、 红霉素、麦迪霉素
四环素、 四环素、土霉素
多粘菌素、 ⑤多肽类抗生素 多粘菌素、杆菌肽
⑥蒽环类抗生素
阿霉素、 阿霉素、柔红霉素 环丙沙星、 环丙沙星、诺氟沙星
（一）微生物药物的产生菌
主要包括放线菌、真细菌和丝状真菌等。 主要包括放线菌、真细菌和丝状真菌等。
1、放线菌 、 应用于临床的微生物药物大部分来源于 放线菌的次级代谢产物。 放线菌的次级代谢产物。 放线菌产生的抗菌药物中化学类别较多。 放线菌产生的抗菌药物中化学类别较多。
（1）抗菌药物产生菌 ） β-内酰胺类 内酰胺类 氨基糖苷类 大环内酯类 四环素类 紫霉素类 糖肽类 多烯类 其他抗细菌抗生素
产生β-内酰胺类抗生素的放线菌 产生 内酰胺类抗生素的放线菌 抗菌药物 头霉素C 头霉素 产生菌 耐内酰胺链霉菌 （Streptomyces lactamdurans） ） 带小棒链霉菌（ 带小棒链霉菌（Str.clavuligerus） ） 诺卡菌素A 均匀诺卡菌 诺卡菌素 （Nocardia uniformis） ） 硫霉素 卡特利链霉菌 （Str.cattleya） ） 由硫霉素半合成的亚胺硫 霉素——亚胺培南 霉素 亚胺培南 （imipenem）在临床治疗 ） 耐药菌感染中有较好疗效 抑制青霉素酶 抑制内酰胺酶 备注
C（明显疗效的最低给药剂量） （明显疗效的最低给药剂量）
T（治疗对象对药物不呈现明显毒性反应的最大耐受剂量） （治疗对象对药物不呈现明显毒性反应的最大耐受剂量）
6、抑制曲线 、
药物对作用对象的抑制活性随时间变化的曲线。 药物对作用对象的抑制活性随时间变化的曲线。
7、药物敏感性 、
药物对其所作用的对象的抑制活性的高低。 药物对其所作用的对象的抑制活性的高低。 要求操作流程严格标准化。 要求操作流程严格标准化。
一、微生物药物的几个相关基本概念 二、微生物药物的分类 三、微生物药物的应用 四、药源微生物及微生物药物的筛选技术 五、微生物药物的发酵生产技术 六、微生物药物的分离、精制和鉴别 微生物药物的分离、 七、废弃物的综合利用和环境保护
四、药源微生物及微生物药物的筛选技术
（一）药物的产生菌 （二）新药产生菌的分离 （三）新微生物药物的筛选 （四）微生物药物产生菌的菌种改良 （五）微生物药物产生菌的保藏
药物活性测定常用的参数。 药物活性测定常用的参数。 定义为在经过一个适当时间后， 定义为在经过一个适当时间后，指示生物没有生长或生物分 子失去活性的最小药物浓度。 子失去活性的最小药物浓度。 MIC50——半抑制浓度，即抑制 ％活性的最小抑制浓度值。 半抑制浓度， 半抑制浓度 即抑制50％活性的最小抑制浓度值。 测定方法：向接种了测试菌（ 测定方法：向接种了测试菌（103～106个/ml）的培养基中 ） 添加浓度逐渐降低（减半稀释）的待测药物， 添加浓度逐渐降低（减半稀释）的待测药物，能够完全抑 制活性的最低浓度即为MIC，用mg/ml表示。 表示。 制活性的最低浓度即为 ， 表示 试管/微孔培养板、液体/固体培养基 试管 微孔培养板、液体 固体培养基 微孔培养板