大环内酯类抗生素 (3).ppt

关于大环内酯类抗生素(3)现在学习的是第1页，共47页第一节 概述一、含义：大环内酯类抗生素一、含义：大环内酯类抗生素(Macrolides antibiotics)是以一个大环内酯为母体通过是以一个大环内酯为母体通过羟基，以苷键和羟基，以苷键和13个分子的糖相联结的一个分子的糖相联结的一类抗生物质。类抗生物质。大环内酯，或称巨环内酯，这个大环亦是连结大环内酯，或称巨环内酯，这个大环亦是连结一个或多个脱氧糖（多是红霉糖及脱氧糖胺）一个或多个脱氧糖（多是红霉糖及脱氧糖胺）的内酯环，内酯环可以是由的内酯环，内酯环可以是由12、14、15或或16个单元组成。个单元组成。现在学习的是第2页，共47页二、分类二、分类（一）多氧大环内酯抗生素（一）多氧大环内酯抗生素14元元 大大 环环 内内 酯酯 类类，包包 括括红红霉霉素素(erythromycin)、竹竹 桃桃 霉霉 素素(oleandomycin)、克克 拉拉 霉霉 素素(clarithromycin)、罗罗 红红 霉霉 素素(roxithromycin)、地地 红红 霉霉 素素(dirithromycin)、泰泰 利利 霉霉 素素(telithromycin)和和喹红霉素喹红霉素(cethromycin)等。等。15元大环内酯类，包括元大环内酯类，包括阿奇霉素阿奇霉素(azithromycin)。16元元大大环环内内酯酯类类包包括括麦麦迪迪霉霉素素(medecamycin)、乙乙酰酰麦麦迪迪霉霉素素(acetylmedecamycin)、吉吉他他霉霉素素(kitasamycin)、乙乙酰酰吉吉他他霉霉素素(acetylkitasamycin)、交交 沙沙 霉霉 素素(josamycin)、螺螺 旋旋 霉霉 素素(spiramycin)、乙乙酰酰螺螺旋旋霉霉素素(acetylspiramycin)、罗罗他他霉霉素素(rokitamycin)等。等。现在学习的是第3页，共47页红霉素红霉素现在学习的是第4页，共47页竹桃霉素竹桃霉素现在学习的是第5页，共47页泰利霉素泰利霉素Telithromycin现在学习的是第6页，共47页麦迪霉素麦迪霉素 吉他霉素吉他霉素现在学习的是第7页，共47页乙酰螺旋霉素乙酰螺旋霉素 现在学习的是第8页，共47页交沙霉素交沙霉素 Josamycin现在学习的是第9页，共47页作用机制 一般认为：大环内酯类可结合到50S亚基23SrRNA的特殊靶位，阻止肽酰基阻止肽酰基tRNA从从mRNA的的“A”位移向位移向“P”位，使氨酰基位，使氨酰基tRNA不能结合到不能结合到“A”位，位，选择抑制细菌蛋白质的合成。现在学习的是第10页，共47页大环内酯类抗生素与大环内酯类抗生素与50S50S核糖体亚单位可逆性地结合，阻断肽链的延伸核糖体亚单位可逆性地结合，阻断肽链的延伸 MLSMLSB B类抗生素对类抗生素对50S50S核糖体亚基结合位点的拓模式核糖体亚基结合位点的拓模式 现在学习的是第11页，共47页（二）多烯大环内酯类抗生素（二）多烯大环内酯类抗生素结构特征：结构特征：26-28元大环内酯。也可以根据元大环内酯。也可以根据共轭双键的数量进行分类。共轭双键的数量进行分类。作用机理：与真菌细胞膜的固醇类成分结作用机理：与真菌细胞膜的固醇类成分结合，从而改变细胞膜的通透性，导致致病合，从而改变细胞膜的通透性，导致致病菌的死亡。菌的死亡。无抗细菌活力，有抗酵母、霉菌和丝状真无抗细菌活力，有抗酵母、霉菌和丝状真菌的活力。菌的活力。现在学习的是第12页，共47页现在学习的是第13页，共47页（三）蒽沙大环内酯类抗生素（三）蒽沙大环内酯类抗生素环桥类抗生素，其脂肪链的结构和立体化环桥类抗生素，其脂肪链的结构和立体化学与大环内酯类相似。如利福霉素。（一学与大环内酯类相似。如利福霉素。（一个脂及链桥经过酰胺键与芳香基团平面两个脂及链桥经过酰胺键与芳香基团平面两个不相邻位置相连接）个不相邻位置相连接）抗菌作用强大。对抗菌作用强大。对G G+菌和某些菌和某些G G-菌、支原体菌、支原体等有较强的作用。等有较强的作用。现在学习的是第14页，共47页大环内酯类抗生素大环内酯类抗生素的结构特性的结构特性 1 1、化化学学结结构构差差异异大大，但但其其抗抗菌菌机机制制和和细细菌菌耐耐药药性性机机制制非非常相似；常相似；2 2、抗抗菌菌谱谱较较窄窄，对对革革兰兰氏氏阳阳性性球球菌菌（特特别别是是葡葡萄萄球球菌、链球菌和肠球菌）和杆菌以及革兰阴性球菌有效；菌、链球菌和肠球菌）和杆菌以及革兰阴性球菌有效；3 3、这些药物尤其是氯林可霉素对厌氧菌也有效；这些药物尤其是氯林可霉素对厌氧菌也有效；4 4、革革兰兰氏氏阴阴性性杆杆菌菌通通常常对对这这类类药药物物不不敏敏感感，但但某某些肠杆菌和嗜血杆菌在体外对阿齐霉素敏感；些肠杆菌和嗜血杆菌在体外对阿齐霉素敏感；现在学习的是第15页，共47页5 5、对胃酸很不稳定，对胃酸很不稳定，pH4pH4时几乎无抗菌活性；时几乎无抗菌活性；6 6、血药浓度较低，组织（如肺、痰、皮下组织、胆血药浓度较低，组织（如肺、痰、皮下组织、胆汁、前列腺等）中浓度相对较高，不易透过血脑屏汁、前列腺等）中浓度相对较高，不易透过血脑屏障；障；7 7、主要经胆汁排泄，对胆道感染效果好。主要经胆汁排泄，对胆道感染效果好。现在学习的是第16页，共47页当前大环内酯类抗生素结构改造的研究方向(1)继续修饰红霉素化学结构；继续修饰红霉素化学结构；(2)寻找具有抗菌特点的新大环内酯；寻找具有抗菌特点的新大环内酯；(3)探索具有抗菌活性以外其他生理活性的物质；探索具有抗菌活性以外其他生理活性的物质；(4)开辟新用途。开辟新用途。现在学习的是第17页，共47页新大环内酯类新大环内酯类 本类药物的特点有：本类药物的特点有：对胃酸稳定，口对胃酸稳定，口服生物利用度高；服生物利用度高；血药浓度高，组织渗血药浓度高，组织渗透性好；透性好；半衰期较长，用药次数少；半衰期较长，用药次数少；抗菌谱广，对革兰阴性菌和某些细胞内抗菌谱广，对革兰阴性菌和某些细胞内衣原体的抗菌活性增强；衣原体的抗菌活性增强；对金葡菌、化对金葡菌、化脓性链球菌具有良好的抗生素后效应；脓性链球菌具有良好的抗生素后效应；不良反应较天然品少而轻不良反应较天然品少而轻。现在学习的是第18页，共47页第二节第二节 红霉素红霉素 1结构结构 红霉素是红霉素是由红霉内酯与由红霉内酯与去氧氨基己糖去氧氨基己糖(desosamme)和和红霉糖缩合而红霉糖缩合而成的碱性苷。成的碱性苷。红霉素红霉素 erythromycin红霉素是由红色链丝菌培养液中分红霉素是由红色链丝菌培养液中分离出来的一种抗生素，离出来的一种抗生素，1952年发现，年发现，1953年首次上市。年首次上市。现在学习的是第19页，共47页种类种类包括包括A、B和和C、D、E 三者的差别三者的差别A：C-12=-OH C-3=-OCH3B：C-12=-H C-3=-OCH3C：C-12=-OH C-3=-OH现在学习的是第20页，共47页2、物理性质o为白色或类白色的结晶或粉末。无臭，味苦。为白色或类白色的结晶或粉末。无臭，味苦。o红霉素是一个碱性化合物，能和无机或有机酸类形成红霉素是一个碱性化合物，能和无机或有机酸类形成在水中溶解度较大的盐类。在水中溶解度较大的盐类。o 红霉素碱可以有三种不同的结晶形式：红霉素碱可以有三种不同的结晶形式：o它们的结晶水含量和熔点都各不相同，其中有两个晶形它们的结晶水含量和熔点都各不相同，其中有两个晶形的熔点为的熔点为130-132，另一个为，另一个为190-192。o风干红霉素含水量为风干红霉素含水量为7-10。当晶体完全失水后，就变。当晶体完全失水后，就变成无定形粉末，但仍不失去活性。成无定形粉末，但仍不失去活性。现在学习的是第21页，共47页3、溶解性和稳定性、溶解性和稳定性 红霉素碱易溶于醇类、醚、丙酮、氯仿和红霉素碱易溶于醇类、醚、丙酮、氯仿和醋酸乙酯、醋酸戊酯，不易溶于水。醋酸乙酯、醋酸戊酯，不易溶于水。因此工业上利用此性质加温至因此工业上利用此性质加温至4555并并保温，保温，使红霉素碱从水中析出结晶。使红霉素碱从水中析出结晶。干燥条件比较稳定。在干燥条件比较稳定。在pH6-8水溶液中也较水溶液中也较为稳定。为稳定。现在学习的是第22页，共47页4 化学性质化学性质红霉素在碱性条件下，内酯环易破裂，加酸后，也不再成红霉素在碱性条件下，内酯环易破裂，加酸后，也不再成环。环。现在学习的是第23页，共47页现在学习的是第24页，共47页二、红霉素的生物合成二、红霉素的生物合成n n1.红霉素内酯的生物合成红霉素内酯的生物合成n n2.糖的生物合成糖的生物合成n n3.红霉素生物合成红霉素生物合成现在学习的是第25页，共47页二、二、二、二、红霉素的生物合成红霉素的生物合成红霉素的生物合成红霉素的生物合成dTDP=脱脱氧氧胸胸苷苷二二磷磷酸酸，erythronolide=红红霉霉内内酯酯，mycarose=碳霉糖，碳霉糖，desosamine=脱氧红霉糖胺脱氧红霉糖胺2.7.1.1=己己糖糖激激酶酶，2.7.1.2=葡葡萄萄糖糖激激酶酶，5.4.2.2=葡葡萄萄糖糖磷磷酸酸变变位位酶酶，2.7.7.24=葡葡萄萄糖糖-1-磷磷酸酸胸胸苷苷酰酰基基转转移移酶酶，4.2.1.46=dTDP-葡萄糖葡萄糖-4,6-脱水酶，脱水酶，2.3.1.94=红霉内酯合酶红霉内酯合酶现在学习的是第26页，共47页红霉素生源结构图：现在学习的是第27页，共47页三、三、红霉素的生产工艺红霉素的生产工艺n n 红霉素是红霉素是红霉素是红霉素是19521952年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到年由麦夸尔等于菲律宾群岛找到的红霉素链霉菌所产生的代谢产物。的红霉素链霉菌所产生的代谢产物。的红霉素链霉菌所产生的代谢产物。的红霉素链霉菌所产生的代谢产物。n n目前仍然采用该菌的变株来生产红霉素游离目前仍然采用该菌的变株来生产红霉素游离目前仍然采用该菌的变株来生产红霉素游离目前仍然采用该菌的变株来生产红霉素游离碱，再由其制成各种盐类或酯类，如乳糖酸碱，再由其制成各种盐类或酯类，如乳糖酸碱，再由其制成各种盐类或酯类，如乳糖酸碱，再由其制成各种盐类或酯类，如乳糖酸红霉素、红霉素硬脂酸酯、红霉素碳酸乙酯红霉素、红霉素硬脂酸酯、红霉素碳酸乙酯红霉素、红霉素硬脂酸酯、红霉素碳酸乙酯红霉素、红霉素硬脂酸酯、红霉素碳酸乙酯和无味红霉素等。和无味红霉素等。和无味红霉素等。和无味红霉素等。现在学习的是第28页，共47页一、一、生产菌种生产菌种 一、一、生产菌种生产菌种菌种特征：菌种特征：红霉素链霉菌在合成琼脂培养基红霉素链霉菌在合成琼脂培养基上生长的菌落，是由淡黄色变为微带褐的红色上生长的菌落，是由淡黄色变为微带褐的红色菌种选育：快中子效果最好。菌种选育：快中子效果最好。侧重抗噬菌体菌株的选育。侧重抗噬菌体菌株的选育。现在学习的是第29页，共47页二、二、发酵工艺及控制要点发酵工艺及控制要点砂土孢子砂土孢子母斜面母斜面子斜面子斜面种子罐种子罐繁殖繁殖罐罐发酵罐发酵罐发酵液发酵液提炼提炼红霉素发酵一般采用孢子悬液接入种子罐，红霉素发酵一般采用孢子悬液接入种子罐，经二级种子扩大培养后移入发酵罐、利用经二级种子扩大培养后移入发酵罐、利用分批补料的方式，进行发酵生产。分批补料的方式，进行发酵生产。现在学习的是第30页，共47页 1孢子制备及控制要点孢子制备及控制要点n n孢子培养一般采用淀粉、玉米浆、硫酸铵等琼孢子培养一般采用淀粉、玉米浆、硫酸铵等琼脂斜面培养基，脂斜面培养基，37，培养，培养7-8d，长成熟。，长成熟。应该避光培养。应该避光培养。n n孢子培养基中的配比适当与斜面孢子的质量和菌孢子培养基中的配比适当与斜面孢子的质量和菌种的发酵单位有重要的关系。琼脂本身的质量对种的发酵单位有重要的关系。琼脂本身的质量对孢子质量和数量也有重要的影响，而这一点常常孢子质量和数量也有重要的影响，而这一点常常为人们所忽视。为人们所忽视。现在学习的是第31页，共47页 2种子培养及控制要点n n种子培养是采用淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵和碳种子培养是采用淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵和碳种子培养是采用淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵和碳种子培养是采用淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵和碳酸钙等组成的培养基。酸钙等组成的培养基。酸钙等组成的培养基。酸钙等组成的培养基。n n各级种子于各级种子于各级种子于各级种子于28-3528-35进行培养，经一定时间后，种进行培养，经一定时间后，种进行培养，经一定时间后，种进行培养，经一定时间后，种子生长成熟，即可加入发酵罐。子生长成熟，即可加入发酵罐。子生长成熟，即可加入发酵罐。子生长成熟，即可加入发酵罐。n n种子培养基的成分和质量对孢子发芽和种子质量有重要种子培养基的成分和质量对孢子发芽和种子质量有重要种子培养基的成分和质量对孢子发芽和种子质量有重要种子培养基的成分和质量对孢子发芽和种子质量有重要关系，种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系，种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系，种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系，种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系。关系。关系。关系。现在学习的是第32页，共47页3发酵生产及控制要点发酵生产及控制要点n n 红霉素发酵一般都使用复合培养基：淀粉、红霉素发酵一般都使用复合培养基：淀粉、葡萄糖为碳源；黄豆饼粉、硫酸铵为氮源以葡萄糖为碳源；黄豆饼粉、硫酸铵为氮源以碳酸钙作缓冲剂；丙酸作为前体。接种量为碳酸钙作缓冲剂；丙酸作为前体。接种量为10。培养温度为。培养温度为2835，pH值为值为7 7。现在学习的是第33页，共47页(1)(1)培养基培养基碳源：发酵培养基最适碳源是蔗糖，各种碳源的效碳源：发酵培养基最适碳源是蔗糖，各种碳源的效果大小的顺序为，蔗糖葡萄糖淀粉糊精。采果大小的顺序为，蔗糖葡萄糖淀粉糊精。采用葡萄糖和淀粉的混合碳源，其效果与使用蔗糖是用葡萄糖和淀粉的混合碳源，其效果与使用蔗糖是相似的。相似的。氮源：黄豆饼粉、玉米浆比较好。氮源：黄豆饼粉、玉米浆比较好。前体：丙酸，流加正丙醇，如表前体：丙酸，流加正丙醇，如表5-5.无机盐：铁盐有抑制作用。以无机盐：铁盐有抑制作用。以P、Mg为最主要，对促进为最主要，对促进前体的生长和生物合成有显著影响。前体的生长和生物合成有显著影响。现在学习的是第34页，共47页(2)发酵条件控制发酵条件控制 n n通气量的影响。在稀薄培养基中，通气效率较好，能够满足菌的需通气量的影响。在稀薄培养基中，通气效率较好，能够满足菌的需通气量的影响。在稀薄培养基中，通气效率较好，能够满足菌的需通气量的影响。在稀薄培养基中，通气效率较好，能够满足菌的需氧量，所以红霉素的生物合成不受通气的影响。但在丰富培养基中，氧量，所以红霉素的生物合成不受通气的影响。但在丰富培养基中，氧量，所以红霉素的生物合成不受通气的影响。但在丰富培养基中，氧量，所以红霉素的生物合成不受通气的影响。但在丰富培养基中，红霉素的产量则随通气速率的增加而提高。红霉素的产量则随通气速率的增加而提高。红霉素的产量则随通气速率的增加而提高。红霉素的产量则随通气速率的增加而提高。n npHpH值的影响：红霉素链霉菌生长的最适值的影响：红霉素链霉菌生长的最适值的影响：红霉素链霉菌生长的最适值的影响：红霉素链霉菌生长的最适pHpH值为值为值为值为6 66 67 70 0，而红霉素合成的最适而红霉素合成的最适而红霉素合成的最适而红霉素合成的最适PHPH值为值为值为值为6 67 76 69 9。n n当当当当PH6.3PH6.3时，红霉素部分失效，再低下时，生物合成停止时，红霉素部分失效，再低下时，生物合成停止时，红霉素部分失效，再低下时，生物合成停止时，红霉素部分失效，再低下时，生物合成停止n n当当当当PHPH高于高于高于高于7.27.2时，菌丝很快自溶，同时导致时，菌丝很快自溶，同时导致时，菌丝很快自溶，同时导致时，菌丝很快自溶，同时导致C C组分上升，对产品质组分上升，对产品质组分上升，对产品质组分上升，对产品质量影响很大。量影响很大。量影响很大。量影响很大。n n二氧化碳的影响：有明显的抑制红霉素生产的作用。二氧化碳的影响：有明显的抑制红霉素生产的作用。二氧化碳的影响：有明显的抑制红霉素生产的作用。二氧化碳的影响：有明显的抑制红霉素生产的作用。现在学习的是第35页，共47页三、提取和精制现在学习的是第36页，共47页1、萃取剂的选择（1）有机溶剂的选择：醋酸丁酯、二氯乙）有机溶剂的选择：醋酸丁酯、二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷。烷、氯仿、二氯甲烷。（2）缓冲溶液：醋酸、草酸、硼酸、柠檬）缓冲溶液：醋酸、草酸、硼酸、柠檬酸。酸。2、pH的选择：的选择：pH9-10用醋酸丁酯萃取，用醋酸丁酯萃取，然后再然后再pH4-5用磷酸缓冲液反萃取，萃取选用磷酸缓冲液反萃取，萃取选择性最高，红霉素最纯。择性最高，红霉素最纯。3、成盐：红霉素乳酸盐。、成盐：红霉素乳酸盐。现在学习的是第37页，共47页第三节第三节 利福霉素类抗生素利福霉素类抗生素n n利福霉素是利福霉素是1975年由意大利年由意大利Lepetit研究研究室室Sensi等发现的，他们从地中海拟无枝酸等发现的，他们从地中海拟无枝酸菌的培养液中可以得到利福霉素菌的培养液中可以得到利福霉素A、B、C、D、E五种组分五种组分。利福霉素成员虽多，但。利福霉素成员虽多，但抗菌活性不一，有实用价值者甚少抗菌活性不一，有实用价值者甚少。现在学习的是第38页，共47页一、结构一、结构n n利福霉素各结构组分上的差异在于芳香核上利福霉素各结构组分上的差异在于芳香核上侧链的不同。侧链的不同。现在学习的是第39页，共47页二、抗菌特性二、抗菌特性n n这类抗生素的毒性低、疗效高且抗菌谱较广，这类抗生素的毒性低、疗效高且抗菌谱较广，可特异性地与依赖可特异性地与依赖DNA的的RNA聚合酶作用，聚合酶作用，抑制细菌抑制细菌DNA的转录过程；而且对肿瘤的转录过程；而且对肿瘤RNA病毒的依赖病毒的依赖RNA的的DNA逆转录酶有抑逆转录酶有抑制作用。广泛应用于治疗制作用。广泛应用于治疗G(革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌)、结核病、麻风病和与艾滋病有关的分枝杆结核病、麻风病和与艾滋病有关的分枝杆菌感染。菌感染。现在学习的是第40页，共47页三、利福霉素三、利福霉素SV的生产工艺的生产工艺n n（一）生产菌种n n利福霉素产生菌是利福霉素产生菌是1975年米兰研究室从法年米兰研究室从法国拉斐尔植物园土样中分离筛选获得，当时国拉斐尔植物园土样中分离筛选获得，当时将其分类为地中海链霉菌，属于放线菌。后将其分类为地中海链霉菌，属于放线菌。后来根据生物化学分类法划入诺卡式菌属（因来根据生物化学分类法划入诺卡式菌属（因其细胞壁化学组成有消旋二氨基康二酸、阿其细胞壁化学组成有消旋二氨基康二酸、阿拉伯糖、半乳糖）拉伯糖、半乳糖）。现在学习的是第41页，共47页（二）发酵过程及工艺要点（二）发酵过程及工艺要点现在学习的是第42页，共47页1、培养基、培养基n n碳源：甘油和葡萄糖。n n氮源：黄豆饼粉，蛋白胨。n n无机盐：硝酸盐较好。n n前体：丙酸盐。0.07%。现在学习的是第43页，共47页2、培养条件、培养条件n n培养温度为28，pH7.0-7.3。n n发酵培养：n n（1）补料n n（2）溶解氧现在学习的是第44页，共47页（三）提取和精制（三）提取和精制现在学习的是第45页，共47页n n1、大环内酯类抗生素的结构特点、作用机理。大环内酯类抗生素的结构特点、作用机理。n n2、红霉素的物化特性及其生产过程物化特性及其生产过程现在学习的是第46页，共47页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第47页，共47页