【正文】 1 = O HR 2 = S C H 2 C H 2 N H 21976年美國(guó) Merck公司從牛鏈霉菌發(fā)酵液中發(fā)現(xiàn)的一種活性很強(qiáng)的廣譜抗生素和 β內(nèi)酰胺酶抑制劑 ——硫霉素。 棒酸本身抗菌活性很弱，但與其它 β內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素合用有協(xié)同作用，能保護(hù)這些抗生素免受產(chǎn)酶細(xì)菌鈍化而大大減少劑量，提高療效。它們對(duì)Ｇ － 有較強(qiáng)的抗菌作用，對(duì)Ｇ － 產(chǎn)生的各類(lèi) β內(nèi)酰胺酶均很穩(wěn)定，臨床上用來(lái)治療一些對(duì)氨芐青霉素及其他耐頭孢菌素的Ｇ － 引起的嚴(yán)重感染。 7位的甲氧基最具特色，對(duì) β內(nèi)酰胺酶都有高度的穩(wěn)定性。 頭霉素 C產(chǎn)生菌在自然界中很罕見(jiàn)，且產(chǎn) A、 B菌從不產(chǎn)生C，反之亦然。 38 第七節(jié) 非典型 β內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素 一、頭霉素及其 7甲氧基頭孢菌素 NC O O HC H2O C O ROOC H3頭 霉 素 A : R =COC H3C H O S O H3頭 霉 素 B : R =頭 霉 素 C : R = N H2SC HO O C+H3N( C H2)3 C N HOCOC H3C H O H1971年從鏈霉素中發(fā)現(xiàn)頭孢菌素 C結(jié)構(gòu)類(lèi)似物 ——頭霉素 A、 B和 C。隨后還在除氨基以外苯核（特別是雜環(huán)）側(cè)鏈的 α位引入電負(fù)性強(qiáng)的官能團(tuán)，如 COOH， SO3H等，發(fā)現(xiàn)也能增加抗 G－ 細(xì)菌的能力。因而推測(cè)側(cè)鏈氨基存在對(duì) G－ 的作用具有重要意義。 37 4．廣譜青霉素：主要是受青霉素 N的啟發(fā)。 3．窄譜青霉素：只對(duì) G＋ 有效（如青霉素 G及以后對(duì)付耐藥的金黃色葡萄球菌而發(fā)展起來(lái)的苯唑青霉素、氯苯唑青霉素和甲氧青霉素等）或?qū)?G－有效（如氮卓脒青霉素），故稱(chēng)窄譜青霉素。 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(duì)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(guò)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。 Abraham比較了 PenG及 PenV對(duì)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(tuán)的存在，第一次指出了側(cè)鏈吸電子基團(tuán)對(duì)青霉素穩(wěn)定性的影響。因此側(cè)鏈 R的性質(zhì)對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)生有重要影響。 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(kuò) 大 ， 對(duì) 綠膿 桿 菌 有 效口 服 吸 收可 口 服 ， 對(duì) 葡 萄 球 菌 P酶 穩(wěn) 定 ， 對(duì) G＋有 效口 服 吸 收廣 譜 化對(duì) 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(duì)側(cè)鏈進(jìn)行化學(xué)改造，合成了上萬(wàn)個(gè)衍生物，取得了驚人的進(jìn)展和改進(jìn)，除了過(guò)敏反應(yīng)未得到克服外，抗菌譜窄、不耐酸、不耐酶的缺點(diǎn)基本上得到克服，典型代表如上圖。 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(lài)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。 補(bǔ) N控制：也應(yīng)參照以上原則進(jìn)行。 補(bǔ)糖：若 pH下降，糖耗快，引起 C點(diǎn)低，說(shuō)明代謝旺盛，溶氧不夠，應(yīng)以提高 CL為主（如加大氣量，提高攪拌），不可補(bǔ) C。 （提高 CL的方法有哪些？ ） 17 泡沫：前期（潛伏期）， CL高，菌未生長(zhǎng)，泡沫高，通氣攪拌、蛋白等均是氣泡產(chǎn)生的原因，屬正?，F(xiàn)象，可適當(dāng)減小通氣和攪拌。油一次性加入，則 CL大跌等（又如通 NH3后，若 CL下降，說(shuō)明呼吸代謝得到改善，可大膽通。 D o2t B. 異常 CL可能原因： 染菌： CL迅速下降，借助鏡檢、無(wú)試可以判斷； 染噬菌體： CL上升， Cc下降，發(fā)酵液迅速轉(zhuǎn)稀，應(yīng)及早處理，嚴(yán)防擴(kuò)大； 代謝異常：可能是有機(jī)酸大量積累， CL不足引起的； 控制失靈：自動(dòng)加油、通氣。 A. 正常 CL要熟悉才能比較。） ? NH2N低， pH高時(shí)：則加生理酸性物質(zhì) 【 如 (NH4)2SO4】 。） ? NH2N低， pH高時(shí)： ？ 15 補(bǔ)充：發(fā)酵代謝中間調(diào)控： PH ? NH2N 低， pH低時(shí)：通 NH3 染菌處理。 補(bǔ)料及添加前體：（少量多次，或連續(xù)滴加）（加入大蘇打 Na2S2O3可減少前體毒性） 進(jìn)罐 8~12小時(shí)液面穩(wěn)定后補(bǔ)前料；單位上升到 2500u/ml以上時(shí)，補(bǔ)前體 ~ %）； NH3氮濃度 ~%。 菌絲自溶期：菌絲衰老（應(yīng)在此之前做好放罐，保證提煉不乳化）。 生長(zhǎng)繁殖期：孢子發(fā)芽，分枝旺盛，菌濃增加快，染色深。（苯乙酸酯、醇類(lèi)，以～ ％為宜，如苯乙酸月桂醇酯。） 氮源：氨基酸、玉米漿、花生粉、豆粉、玉米胚芽粉、尿素等。 （從經(jīng)濟(jì)上考慮，主要為葡萄糖母液和工業(yè)用葡萄糖。 （液）種子：菌濃、無(wú)菌度、殘?zhí)恰?pH、鏡檢、菌絲形態(tài)等。細(xì) 胞 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 ： 分 為 6 期 ： Ⅰ － Ⅲ 長(zhǎng) 菌 絲 為 主 ； Ⅲ － Ⅴ 產(chǎn) 單 位 為 主 ； Ⅵ 放 罐 。 孢 子 顏 色 特 征 ： 黃 綠 、 綠 、 藍(lán) 綠????點(diǎn) 青 霉產(chǎn) 黃 青 霉 素產(chǎn) 黃 青 霉? ????????????黃 孢 子 絲 狀 菌絲 狀 菌綠 孢 子 絲 狀 菌綠 孢 子 球 狀 菌球 狀 菌白 孢 子 球 狀 菌白 孢 子 球 狀 菌 單 位 高 ， 但 收 率 低 ；綠 孢 子 絲 狀 菌 單 位 低 ， 但 收 率 高 。 320280 nmnm? ????? 0. 18 81c mE ％是 雜 質(zhì) ， 因 此 優(yōu) 級(jí) 品 規(guī) 定 在處 ，值 不 得 高 于 0 . 0 5320 280nm nm? ????? ??青 霉 烯 酸 在 處 有 吸 收 峰青 霉 胺 縮 醛 酸 在 處 有 吸 收 峰5 四、降解反應(yīng) 1 、 在 β 內(nèi)酰胺酶及堿性作用下 → 青霉噻唑酸280 nma??青 霉 胺 縮 醛 酸 ：失 羧 青 霉 噻 唑 酸青 霉 噻 唑 酸 甲 酯醇 Hg＋＋H＋－ CO2醇 Cu＋＋2 、 在酸 （ 性 ） 作用下 → β 內(nèi)酰胺環(huán)破裂青霉烯酸 （ 噁唑酮 ： 320 nm ）青霉酸 → 異青霉酸稀酸 （ pH 4 ）中強(qiáng)酸 pH 23 、 酸性水解的最終產(chǎn)物 ：NSOR C O N HC H3C H3C O O HH HH青 霉 素＋ 2 H 2 O（ 稀酸 ）， 100 0CR C O N H C H C H OC O O HC C H C O O HS H N H2H3CC H3＋R C O N H C H2C H O－ CO2青霉胺青霉醛酸青霉醛4 、 高度真空下 ， 分子重排形成青霉咪唑酸 ：NSOR C O N HC H3C H3C O O HH HH青 霉 素