1、 微生物学与免疫学在药学中的应用微生物学与免疫学在药学中的应用 初级代谢产物初级代谢产物:微生物自身生长繁殖所必需的物质:氨基酸,核苷酸,维生素次级代谢产物次级代谢产物:与微生物自身的基本生命活动无关,但对其他生物有不同的生理活性作用,是新药开发的重要资源 抗生素、酶抑制剂、受体拮抗剂，免疫调节剂 第一节第一节 抗生素抗生素（1）抗生素的概念）抗生素的概念 抗生素抗生素（antibioticsantibiotics）：是生物（微生物、：是生物（微生物、动植物）在其生命活动过程中所产生的（或由其动植物）在其生命活动过程中所产生的（或由其他方法获得的）能在他方法获得的）能在低微浓度低微浓度下下有选
2、择有选择地抑制或地抑制或影响它种生物机能的化学物质。习惯上将那些由影响它种生物机能的化学物质。习惯上将那些由微生物产生的微生物产生的极微量极微量既具有既具有选择性地抑制选择性地抑制其他其他微微生物生物或或肿瘤细胞肿瘤细胞的天然有机物称抗生素。的天然有机物称抗生素。（2）医疗用抗生素的特点）医疗用抗生素的特点 1、差异毒力差异毒力 2、生物活性强，有不同的抗菌谱、生物活性强，有不同的抗菌谱 MICMIC：最低抑菌浓度。抑制微生物生长所需最：最低抑菌浓度。抑制微生物生长所需最 低浓度。低浓度。抗菌谱抗菌谱：抑制或杀灭微生物的范围和所需剂量。：抑制或杀灭微生物的范围和所需剂量。广谱抗生素：范围广。广
3、谱抗生素：范围广。窄谱抗生素：范围窄。窄谱抗生素：范围窄。二、抗生素的分类二、抗生素的分类1、根据产生和来源分类、根据产生和来源分类（1）细菌产生的抗生素细菌产生的抗生素：多粘菌素、短杆菌肽多粘菌素、短杆菌肽（2）放线菌抗生素放线菌抗生素：链霉素、卡那霉素、四环链霉素、卡那霉素、四环素素（3）真菌抗生素真菌抗生素：青霉素、头孢菌素青霉素、头孢菌素（4）植物和动物抗生素植物和动物抗生素：蒜素、鱼素蒜素、鱼素2、根据抗生素的化学结构、根据抗生素的化学结构（1）内酰胺类：青霉素、头孢菌素内酰胺类：青霉素、头孢菌素（2）氨基糖苷类：链霉素、卡那霉素）氨基糖苷类：链霉素、卡那霉素（3）大环内酯类：红霉素
4、、麦迪霉素）大环内酯类：红霉素、麦迪霉素（4）四环类：四环素、金霉素、土霉素）四环类：四环素、金霉素、土霉素（5）多肽类：多粘菌素、杆菌肽）多肽类：多粘菌素、杆菌肽3 功能分类 抗微生物感染的抗生素 传统的抗生素一般都是这一类，内酰胺类，内酰胺类，氨基糖苷类，大环内酯类，四环类氨基糖苷类，大环内酯类，四环类 抗肿瘤的抗生素 放线菌素D阻断mRNA合成，用于绒毛膜上皮癌，睾丸肿瘤，神经母细胞瘤，恶性淋巴瘤的治疗 平阳霉素破坏DNA，用于皮肤癌，食管癌，宫颈癌的治疗 第二节第二节 抗生素产生菌的分离和筛选抗生素产生菌的分离和筛选1、从自然界分离并、从自然界分离并筛选筛选新抗生素产生菌。新抗生素产生
5、菌。2、改造改造现有的已知抗生素产生菌，再经筛现有的已知抗生素产生菌，再经筛 选获得新抗生素产生菌。选获得新抗生素产生菌。3、从已知的抗生素进行、从已知的抗生素进行结构改造结构改造，经筛选，经筛选 获得新的半合成抗生素。获得新的半合成抗生素。4、采用、采用新的筛选新的筛选方法，方法，5、现代、现代分子生物学技术设计分子生物学技术设计产生新抗生素产生新抗生素一、土壤微生物的分离一、土壤微生物的分离1 采土采土从自然界筛选从自然界筛选2 2 分离菌株分离菌株二、筛选二、筛选1、筛选模型：筛选工作中所使用的试验菌。、筛选模型：筛选工作中所使用的试验菌。G+G+球菌球菌：金黄色葡萄球菌：金黄色葡萄球菌
6、 G+G+杆菌杆菌：枯草芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌 G-G-杆菌杆菌：大肠杆菌：大肠杆菌 结核分枝杆菌结核分枝杆菌：耻垢分枝杆菌：耻垢分枝杆菌 酵母样菌酵母样菌：白假丝酵母：白假丝酵母 丝状真菌丝状真菌：曲霉：曲霉 病毒、肿瘤细胞病毒、肿瘤细胞：phagephage2、筛选方法筛选方法 抗菌抗生素：琼脂扩散法抗菌抗生素：琼脂扩散法 抗肿瘤抗生素：精原细胞核分裂抑制法等抗肿瘤抗生素：精原细胞核分裂抑制法等 抗病毒抗生素：组织培养法等抗病毒抗生素：组织培养法等三、早期鉴别三、早期鉴别 1 抗生素产生菌的鉴别抗生素产生菌的鉴别 2 抗生素的鉴别抗生素的鉴别四、分离精制四、分离精制五、临床前试验研究五、临
7、床前试验研究 药品临床前研究质量管理规范药品临床前研究质量管理规范 GLP六、临床试验六、临床试验 药品临床试验质量管理规范药品临床试验质量管理规范 GCPGCP第三节第三节 抗生素的制备抗生素的制备两个阶段：发酵和提取两个阶段：发酵和提取一般流程：一般流程：菌种菌种 孢子制备孢子制备 种子制备种子制备 发酵发酵 发酵液预处理及压缩发酵液预处理及压缩 提取及精制提取及精制 成品检验成品检验 成品包装成品包装FERMENTATIONProcess ControlFermentation engineering上游工程上游工程UPSTREAM PROCESSES下游工程下游工程DOWNSTREAM
8、 PROCESSES发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程上游工程、发酵工程、下游工程一、发酵阶段一、发酵阶段（一）现代抗生素发酵的一般特点（一）现代抗生素发酵的一般特点 1 需氧发酵需氧发酵 2 深层发酵深层发酵 3 纯种发酵纯种发酵（二）一般生产流程（二）一般生产流程 1 1 孢子制备孢子制备 2 2 种子制备种子制备 3 3 发酵发酵 （1 1）无菌操作）无菌操作 （2 2）营养需要）营养需要 （3 3）PHPH （4 4）温度）温度 （5 5）前体）前体 （6 6）通气、搅拌、消沫）通气、搅拌、消沫 （7 7）发酵终点判断）发酵终点
9、判断发酵培养发酵培养种子培养种子培养菌种菌种发酵的流程空气空气空气净化处理空气净化处理保藏菌种保藏菌种斜面活化斜面活化扩大培养扩大培养种子罐种子罐主发酵主发酵碳源、氮源、碳源、氮源、无机盐等营养无机盐等营养物质物质灭菌灭菌产物分离纯化产物分离纯化成品成品菌种筛选菌种筛选摇瓶试验摇瓶试验发酵罐试验发酵罐试验二、发酵液预处理及提取阶段二、发酵液预处理及提取阶段（一）发酵液预处理（一）发酵液预处理（二）提取（二）提取 1 溶媒萃取法溶媒萃取法 2 例子交换法例子交换法 3 沉淀法沉淀法 4 吸附法吸附法第五节第五节 抗生素的主要作用机制抗生素的主要作用机制 细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。细菌因细细菌
10、细胞壁的主要成分是肽聚糖。细菌因细胞壁中肽聚糖的含量的多少而主要分为革兰氏阳胞壁中肽聚糖的含量的多少而主要分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。性菌和革兰氏阴性菌。如环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、青霉素如环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、青霉素损伤细菌细胞膜影响其功能的抗菌药损伤细菌细胞膜影响其功能的抗菌药物主要是抗革兰氏阴性杆菌的多肽类抗生物主要是抗革兰氏阴性杆菌的多肽类抗生素（多黏菌素类）和抗真菌的多烯类抗生素（多黏菌素类）和抗真菌的多烯类抗生素。如两性霉素素。如两性霉素B、多黏菌素、多黏菌素凡能阻碍细胞浆内蛋白质合成的药物，均可凡能阻碍细胞浆内蛋白质合成的药物，均可抑制细菌的生长繁殖或杀死细菌。主要作
11、用位点抑制细菌的生长繁殖或杀死细菌。主要作用位点是核糖体蛋白，从而影响蛋白质的起始、延长、是核糖体蛋白，从而影响蛋白质的起始、延长、终止等环节。终止等环节。如：如：链霉素（作用与链霉素（作用与30s亚基）亚基）四环素（四环素（t-RNA）红霉素（作用与红霉素（作用与50s亚基）亚基）30S132GTP123GTPInitiation FactorsmRNA312GTP30S Initiation Complexf-met-tRNASpectinomycinAminoglycosides12GDP+Pi70S70S Initiation ComplexAPReview of Initiation
12、 of Protein SynthesisReview of Elongation of Protein SynthesisGTPAPTu GTPTu GDPTsTsTu+GDPTsPiP ATetracyclineAPG GTPG GDP+PiGGDPAP+ErythromycinFusidic AcidChloramphenicol细胞壁细胞壁合合叶酸代谢叶酸代谢细胞膜细胞膜DNADNA复制复制RNARNA复制复制蛋白质蛋白质合成合成蛋白质蛋白质合成合成 微生物在其他药物生产中的应用微生物在其他药物生产中的应用l维生素：V-C，V-B2，VB12l氨基酸：谷氨酸、赖氨酸l酶及其酶抑制剂：链
13、激酶、天冬氨酸酶；抑肽素、泛涎菌素l甾体化合物的第二节 微生物产生的酶抑制剂 凡是使酶活性降低甚至丧失但又不使酶蛋白变性的物质称为酶抑制剂 蛋白相关的酶抑制剂：基质金属蛋白酶抑制剂抗肿瘤 HIV蛋白酶抑制剂抗HIV 糖类相关的酶抑制剂阿卡波糖 脂类相关的酶抑制剂美伐他丁第三节 微生物产生的受体拮抗剂 受体是存在于细胞膜或细胞质内的一种特异性物质，是一类介导细胞信号转导的功能蛋白，能与相应的配体结合产生相应的生理效应 与血压有关的受体拮抗剂 血管紧张素受体拮抗剂可治疗高血压与血栓形成有关的受体拮抗剂 vWF受体拮抗剂 纤维蛋白原受体拮抗剂炎症相关的受体拮抗剂 白三烯受体拮抗剂 速激肽受体拮抗剂 可抗过敏和消炎第四节 微生物产生的免疫调节剂 免疫抑制剂：环孢素A，FK506 免疫增强剂：卡介苗，乌苯美司
