【文章內(nèi)容簡介】 ? + H2O ? 青霉素水解生成青霉噻唑酸和青霉酮酸 NSNH 2OC H 3C H 3C O O HNHNSOCH 3CH 3CO O HCO O HNNSOHCH 3CH 3CO O HCO O HNHO CO O H左：咪唑烷酮型，右：咪唑啉型 NH 2C O O HC H 325 ??66A P AA P A羧化生成羧化生成88HP A ( 8HP A ( 8羥基青霉咪唑酸，羥基青霉咪唑酸，88h y dr o x y p e n i l l i c a c i d)h y dr o x y p e n i l l i c a c i d)????+ C O+ C O22??LLaa氨基己二酸環(huán)化生成氨基己二酸環(huán)化生成O P C ( 6O P C ( 6氧哌啶氧哌啶22羧酸羧酸, 6, 6o x o pi pe r i di n eo x o pi pe r i di n e22c a r bo x y l a t e )c a r bo x y l a t e )????+ H+ H22O O ??青霉素水解生成青霉噻唑酸和青霉酮酸青霉素水解生成青霉噻唑酸和青霉酮酸NSNH2OC H3C H3C O O HNHNSOC H3C H3C O O HC O O HNNSOHC H3C H3C O O HC O O HNHOCO O H左：咪唑烷酮型，右：咪唑啉型NH2C O O HC H3青霉素生物合成中副產(chǎn)物的生成 26 由葡萄糖生物合成青霉素 V的理論轉(zhuǎn)化得率 OPC生成率 Mol (OPC)/mol (青霉素 V) 半胱氨酸生物合成途徑 青霉素 V理論得率 mol (青霉素 V)/mol (葡萄糖 ) 0 轉(zhuǎn)硫 a b 0 直接硫化 a b 轉(zhuǎn)硫 a 轉(zhuǎn)硫 a 轉(zhuǎn)硫 a b H et al., 1995； b. Hersbach GJM et al., 1984. OPC： L－ α－ 氨基己二酸環(huán)化成 6－氧哌啶－ 2－羧酸（ OPC） 27 棒酸的生物合成途徑 CEAS=羧乙基精氨酸合成酶， bLS=b內(nèi)酰胺合成酶， CAS=棒胺酸合成酶（包括CAS1和 CAS2兩個同功酶）， PAH=原棒胺酸脒基水解酶， CAD=棒醛脫氫酶。 N2(2羧乙基 )精氨酸 脫氧胍基原棒胺酸 胍基原棒胺酸 原棒胺酸 棒胺酸 棒酸 9醛（棒醛） 棒酸 (CEAS) 28 生物合成中的調(diào)控反應(yīng) ? 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 29 第四節(jié) 青霉素提煉 稀釋、消毒、酸化 重 液 回 收 溶 媒加 入 普 魯 卡 因一 、 青 霉 素 提 煉 工 藝 流 程 圖 ：發(fā) 酵 液 預(yù) 處 理 液 板 框 過 濾 濾 液 儲 罐 B A 提取 脫 色 過 濾 B A 脫 色 液 結(jié) 晶 離 心 分 離 含 １ ％ 水的 異 丙 醇 洗 滌 甩 濾 無 水 異 丙 醇 洗 滌 甩 干 搖 擺 機 粉 碎 烘 干 工 業(yè) 鉀 鹽 成 品二 、 從 工 業(yè) 鉀 鹽 制 備 普 魯 卡 因 青 霉 素 流 程（ 工 業(yè) 鉀 鹽 + 水 + N a C l + N a2H P O4+ H3P O4） 緩 沖 液 無 菌 過 濾 結(jié) 晶罐 結(jié) 晶 過 濾 無 熱 源 水 洗 滌 丁 醇 洗 ２ 次 乙 酸 乙 脂 頂 洗兩 次 烘 干 氣 流 粉 碎 氧 消 成 品 30 第五節(jié) 青霉素溶媒萃取收率計算（ pH收率關(guān)系） 31 第六節(jié) 半合成青霉素 132 附： 青霉素發(fā)展途徑圖解 33 NOSC O O RH NCOR1C H2C N HNSC O O HOOC HN H2C HN H2H O氨 芐 P羥 氨 芐 PO C H2O C HC H3O C HH2CC H3（ P 。 V ）苯 乙 氧 P苯 丙 氧 PC HC O O HHCSHC羧 芐 P黃 芐 p羧 噻 吩 PS O3HC O O H注 ： （ * 表 示 可 口 服 ）半 合 成 青 霉 素芐 P抗 菌 譜 擴 大 ， 對 綠膿 桿 菌 有 效口 服 吸 收可 口 服 ， 對 葡 萄 球 菌 P酶 穩(wěn) 定 ， 對 G＋有 效口 服 吸 收廣 譜 化對 綠 膿 桿 菌 有 效 性 增 加C HN H CONNOOC H2C H3( 氧 哌 嗪 P )C HN H CNNOO H（ 萘 啶 嗪 P ）C HH N CN N HN HNOOH3CC HN H CONN( 唑 酮 P )( 三 嗪 P )OC CN C C H3OC lCCC lNC C H3OOC H3OC H3雙 氯 苯 唑 P甲 氧 P乙 氧 萘 P苯 唑 PO C H2C H3青 霉 素 發(fā) 展 途 徑 圖 解C HCH2O COCC H3C H3C H3C H吡 呋 氨 芐 P氨 芐 p 肽 脂N H2OOHNSONC H3C H3C O O HH HH氮 唑 脒 青 霉 素CHNR aR bR :R1 :R :R1 :34 “青霉素發(fā)展圖 ” 是從 6APA的發(fā)現(xiàn)到?；纫雮?cè)鏈，前后經(jīng)歷了多年的研究，主要是對側(cè)鏈進(jìn)行化學(xué)改造，合成了上萬個衍生物，取得了驚人的進(jìn)展和改進(jìn)，除了過敏反應(yīng)未得到克服外，抗菌譜窄、不耐酸、不耐酶的缺點基本上得到克服，典型代表如上圖。 1．耐酸青霉素：青霉素遇酸分解為無活性的青霉烯酸及青霉酸，這主要是涉及 側(cè)鏈酰胺基的電子轉(zhuǎn)移 。因此側(cè)鏈 R的性質(zhì)對反應(yīng)的產(chǎn)生有重要影響。很明顯，假如側(cè)鏈有吸電子基團存在，防止電子轉(zhuǎn)移，勢必增加化合物對酸的穩(wěn)定性。 Abraham比較了 PenG及 PenV對酸穩(wěn)定性的差異，解釋了后者穩(wěn)定的原因在于吸電子基團的存在，第一次指出了側(cè)鏈吸電子基團對青霉素穩(wěn)定性的影響。 凡是側(cè)鏈 α位有吸電子基團存在的青霉素衍生物，均對酸穩(wěn)定，腸胃道能吸收者都可以口服，若取代基極性很強，親脂性差（如 COOH,SO3H），則口服不吸收。 35 青霉素 G與青霉素 V的結(jié)構(gòu)比較 NSOO HHH NOOp e n i c i l l i n GNSOO HHH NOOOp e n i c i l l i n V36 2．耐酶青霉素：細(xì)菌對青霉素產(chǎn)生耐藥性的主要原因是：產(chǎn)生 β內(nèi)酰胺酶，將內(nèi)酰胺環(huán)水解為青霉噻唑酸，其水解過程青霉素必須與酶活性中心相結(jié)合，因此，如果側(cè)鏈增大（取代苯、萘、異噁唑等），產(chǎn)生立體效應(yīng)，阻礙了酶與底物的結(jié)合，則青霉素不被水解，保持其抗菌活力。不言而喻，如果側(cè)鏈取代基不大，則不起阻礙作用，如氨芐青霉素及其脂類衍生物、苯氧乙基青霉素等，雖然耐酸，但不耐酶，故對產(chǎn)