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现代生物技术导论结课论文题 目抗生素的应用和现状以及发展前景姓 名 郝 军 学 号 0964103313 单 位 内科大机械工程学院机械09-3班 电 话日 期 2012、4、21 题 目：抗生素的应用和现状以及发展前景作 者：郝 军单 位：内蒙古科技大学机械学院机械设计制造及其自动化摘要：抗生素以前被称为抗菌素，事实上它不仅能杀灭细菌而且对霉菌、支原体、衣原体等其它致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，近年来通常将抗菌素改称为抗生素。抗生素可以是某些微生物生长繁殖过程中产生的一种物质，用于治病的抗生素除由此直接提取外；还有完全用人工合成或部分人工合成的。通俗地讲，抗生素就是用于治疗各种细菌感染或抑制致病微生物感染的药物。重复使用一种抗生素可能会使致病菌产生抗药性。之所以现在提出杜绝滥用抗生素此乃是原因之一。科学地使用抗生素是有的放矢。通常建议做细菌培养并作药敏试验，根据药敏试验的结果选用极度敏感药物，这样就避免了盲目性，而且也能收到良好的治疗效果。青霉素是人类发现的第一个抗生素。1928年英国细菌学家弗莱明发现了能产生青霉素的点青霉。1940年制出了青霉素的干燥制品。1943-1945年间，抗生素实现了工业化生产，以通气搅拌的深层培养法大规模发酵生产青霉素。随后，链霉素、氯霉素和金霉素等品种相继被发现并投入生产。关键词： 抗生素 ；现状 ；应用 ；发展前景1、 抗生素的概述 抗生素是青霉素、链霉素、红霉索等一类化学物质的总称。它是生物，包括微生物、植物和动物，在其生产活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物质。抗生素的生产目前主要用微生物发酵法进行生物合成。很少数抗生素如氯霉素、磷霉素等亦可用化学合成法生产。此外还可将生物合成法制得的抗生素用化学或生化方法进行分子结构改造而制成各种衍生物，称半合成抗生素，如氨苄青霉素就是半合成青霉素的一种。1二、发展现状1、研究现状 中国是抗生素使用大国，也是抗生素生产大国：年产抗生素原料大约21万吨，出口3万吨，其余自用(包括医疗与农业使用)，人均年消费量138克左右(美国仅13克)。 据20062007年度卫生部全国细菌耐药监测结果显示，全国医院抗菌药物年使用率高达74%。而世界上没有哪个国家如此大规模地使用抗生素，在美英等发达国家，医院的抗生素使用率仅为22%25%。中国的妇产科长期以来都是抗生素滥用的重灾区，上海市长宁区中心医院妇产科多年的统计显示，目前青霉素的耐药性几乎达到100%。而中国的住院患者中，抗生素的使用率则高达70%，其中外科患者几乎人人都用抗生素，比例高达97%。 另据19952007年疾病分类调查，中国感染性疾病占全部疾病总发病数的49%，其中细菌感染性占全部疾病的18%21%，也就是说80%以上属于滥用抗生素，每年有8万人因此死亡。这些数字使中国成为世界上滥用抗生素问题最严重的国家之一。 2、政策提出 反应监测组、中药组、药品质量管理组、临床药学组、学科建设与药学研究组。 其中，处方点评组的专家委员将每月收集二三级医院和社区卫生服务机构的处方点评数据。二三级医院每个月要随机抽样100张处方，进行数据分析，包括注射剂占门诊处方的比例，抗生素占门诊处方的比例，每张处方平均用药数量，每张处方平均金额等。这些数据需要上报专家委员会。 此次处方集中点评的重点监测对象是抗生素，尤其是卫生部限制使用的特殊管理类抗生素，如万古霉素，按照国家规定需要由高级职称的医师开具处方，必要时还需要院内会诊，因此在处方集中点评时将会备受专家关注。原则上，目前三级医院的门诊处方中，抗生素用量一般占整张处方用药量的15%左右。如果某些医疗机构对抗生素的用量大大超出平均水平，将2被公示和干预。此外，专家委员会还将定期对全市的各种抗生素用药进行大排名，辅助治疗的抗生素用药或中药注射剂如果位列前十名，即说明医疗机构存在不合理用药问题，将被干预和调整。 为了扭转滥用抗菌素的现状，世卫组织今年推出了6项政策一揽子计划，包括与社会多方合作并制定国家计划、加强监测和实验室能力、确保有质量保证的基本药物的连续可及、减少抗菌素在食用动物中的使用、强化感染预防与控制、支持创新和研发新工具等。 与此同时，卫生部也把抗菌素药品的使用作为考核医院政绩和工作的重要指标，并将组织全国性的督导行为，对于违纪违规的医院、医生采取严厉措施。如果有些医疗机构不执行卫生部相关规定，可能被降级。三、抗生素的应用1、作用机理抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有而人（或其它高等动植物）没有”的机制进行杀伤，有4大类作用机理： 阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡，以这种方式作用的抗生素主要是-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。 与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。 与细菌核糖体或其反应底物（如tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白质的合成这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。 阻碍细菌DNA的复制和转录，阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻, 以这种方式作用的主要是人工合成的抗菌剂喹诺酮类（如氧氟沙星）。32、应用范围2011年4月卫生部发布了以规范抗菌药物临床应用、限制不合理使用、制止滥用的2011年全国抗菌药物临床应用专项整治活动方案，后又发布了抗菌药物临床应用管理办法征求意见稿。 这一系列对抗生素的限用令正在逐步产生市场传导效应，必将对医院抗生素制剂需求造成明显抑制。业内人士普遍预计，限制级和特殊级抗生素使用量可能下降30%50%，销售额下降20%，其中，临床滥用较多、替代性较强的三代和四代头孢类、抗耐药复方制剂和喹诺酮类抗菌药物所受的影响将是最大的。四、 抗生素的分类1、根据抗生素的生物学来源分类 （1）放线菌产生的抗生素 如链霉素、四环素、红霉素、庆大霉素和利福霉素等。在已发现的抗生素中，由放线菌产生的抗生素占一半以上，特别是链霉菌属产生的抗生素最多。(2)真菌产生的抗生素 如青霉素、头孢菌素等。这些抗生素对病原菌杀菌浓度和抑菌浓度很接近，所以效率高，毒性低。 （3）细菌产生的抗生素 如多黏菌素、枯草菌素、短杆菌素等。 （4）植物和动物产生的抗生素 如蒜素和鱼素等。2、根据化学结构分类 （1）-内酰胺类抗生素 如青霉素类、头孢菌素类等。它们都含有一个四元内酰胺环，这是在当前最受重视的一类抗生素。 （2）氨基糖苷类抗生素 如链霉素、庆大霉素等。在它们的结构中既含有氨基糖苷，也可以含有氨基环醇的结构。 （3）大环内酯类抗生素 如红霉素、螺旋霉素等。它们的结构中含有一个大环内酯作配糖体，以糖苷键和1-3个分子的糖相连。 （4）四环类抗生素 如四环素、金霉素和土霉素等。它们都是以四并苯4为母核。 （5）多肽类抗生素 如多黏菌素、杆菌肽等。它们的结构含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽。 （6）蒽环类抗生素 如阿霉素、柔红霉素等。这一类主要是抗肿瘤类抗生素。 （7）喹诺酮类抗生素 如环丙沙星、诺氟沙星等。这一类抗生素均使用全合成法生产，其抗菌活性强，抗菌普广，而且毒副作用小。5、 抗生素的提取 常用的抗生素提取方法包括有溶媒萃取法、离子交换法和沉淀法等。1、溶媒萃取法 抗生素在不同pH条件下，在水与溶媒中溶解度不同，利用此原理就可调节pH的办法使抗生素从发酵滤液转移到有机溶媒中去，以达到浓缩和提纯的目的。所选用的溶媒与水应是互不相溶，同时溶媒在一定的pH下对于抗生素应有较大的溶解度和选择性。 目前一些重要的抗生素，如青霉素、红霉素和林可霉素等均采用此法进行提取。 2、离子交换法 原理：利用抗生素能解离为阳离子或阴离子的特性，使其与离子交换树脂进行交换，将抗生素吸附在树脂上， 再以适当的条件将抗生素从树脂上洗脱下来，以达到浓缩和提纯的目的。此法具有成本低、设备简单、操作方便，已成为提取抗生素的重要方法之一。如链霉菌素、庆大霉素、卡那霉素、多粘菌素等均可采用离子交换法。此法在生产过程中PH变化较大，不适用于稳定性较差的抗生素等。 3、其他提取方法 如直接沉淀法就是提取抗生素的方法中最简单的一种。例如四环类抗生素的提取即可用此法。 发酵液在用草酸酸化后，加黄血盐、硫酸锌，过滤后得滤液，然后以脱色树5脂脱色后，直接将其PH调至等电点后使其游离碱折出。六、 抗生素的发展1、发现历史 很早以前，人们就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用，把这种现象称为抗生。随着科学的发展，人们终于揭示出抗生现象的本质，从某些微生物体内找到了具有抗生作用的物质，并把这种物质称为抗生素，如青霉菌产生的青霉素，灰色链丝菌产生的链霉素都有明显的抗菌作用。所以人们把由某些微生物在生活过程中产生的，对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类化学物质称为抗生素。由于最初发现的一些抗生素主要对细菌有杀灭作用，所以一度将抗生素称为抗菌素。但是随着抗生素的不断发展，陆续出现了抗病毒、抗衣原体、抗支原体，甚至抗肿瘤的抗生素也纷纷发现并用于临床，显然称为抗菌素就不妥，还是称为抗生素更符合实际了。抗肿瘤（antineoplastic) 抗生素的出现，说明微生物产生的化学物质除了原先所说的抑制或杀灭某些病原微生物的作用之外，还具有抑制癌细胞的增殖或代谢的作用，因此现代抗生素的定义应当为：由某些微生物产生的化学物质，能抑制微生物和其他细胞增殖的物质叫做抗生素。 1929年英国细菌学家弗莱明在培养皿中培养细菌时，发现从空气中偶然落在培养基上的青霉菌长出的菌落周围没有细菌生长，他认为是青霉菌产生了某种化学物质，分泌到培养基里抑制了细菌的生长。这种化学物质便是最先发现的抗生素-青霉素。 在第二次世界大战期间弗莱明和另外两位科学家经过艰苦的努力，终于把青霉素提取出来制成了制服细菌感染的物资药品。因为在战争期间，防止战伤感染的药品是十分重要的战略物资。所以，美国把青霉素的研制放在同研制原子弹同等重要的地位。1943年，这个消息传到中国，当时还在抗日后方从事科学研究工作的微生物学家朱既明，也从长霉的皮革上分离到了青霉菌，并且用这种青霉菌制造出了青霉素。 1947年，美国微生物学家瓦克斯曼又在放线菌中发现、并且制成了治6疗结核病的链霉素。 从那时到现在，过去了半个多世纪，科学家已经发现了近万种抗生素。不过它们之中的绝大多数毒性太大，适合作为治疗人类或牲畜传染病的药品还不到百种。后来人们发现，抗生素并不是都能抑制微生物生长，有些是能够抑制寄生虫的，有的能够除草，有的可以用来治疗心血管病，还有的可以抑制人体的免疫反应，可以用在器官移植手术中。在20世纪90年代以后，科学家们把抗生素的范围扩大了，给了一个机关报的名称，叫做生物药物素。2、发展过程最初认为,抗生素是微生物在代谢过程中产生,在低浓度下就能抑制它种微生物的生长和活动,甚至杀死它种微生物的化学物质.然而,抗生素的迅速发展很快就突破了这一定义:在来源上,已不局限于微生物,它包括高等动、植物产生的代谢物,也包括用化学方法合成或半合成的化合物;在性能上,从抗菌到抗肿瘤、抗病毒、抗寄生虫等物质亦属抗生素范畴.纵观抗生素的发展史,抗生素的研究、生产大体可分三个发展阶段:（1）天然抗生素的发展阶段 1928年,英国科学家弗莱明(1881-1955)偶然发现了青霉素.1938年,Chain和Florey等科学家又成功地从点青霉的培养液中分离制得青霉素.40年代初期,随着培养方法的改良,青霉素的生产成本大幅度下降,从而很快开始了大规模的工业化生产,产量迅速增加.由于青霉素的发现,挽救了无数感染性病人的生命,被当时的人们誉为黄色的魔物,科学家Fleming、Florey和Chain因此同时获得了1945年诺贝尔医学生理奖.之后,一系列新抗生素如链霉素、氯霉素、金霉素、新霉素、土霉素、红霉素等相继被发现,对如肠伤寒、斑疹伤寒及赤痢等有特效.随着抗生素的广泛应用,细菌对抗生素的耐药性问题也日益引起人们的关注.例如青霉素G开始使用时只有8%葡萄球菌对它有耐药性,而到了1962年,耐药的葡萄球菌增加到70%,呈现逐年上升的趋势.因此,对抗生素的结构改造及其衍生物的研究显得日益重要。（2）半合成抗生素的发展阶段71958年,发现了青霉素的活性母核6-氨基青霉烷酸(6-APA),并通过6-APA的酰化反应合成了一系列新的青霉素.随后,对头孢菌素C结构进行改造研究,分离出母核7-氨基头孢霉烷酸(T-ACA).目前,大多数半合成头孢菌素均为母核7-ACA中的7位氨基酸及3位乙酰甲基进行化学改造制得的衍生物.1960年,通过对四环类抗生素、氨基糖甙类抗生素、大环内酰抗生素、利福平类抗生素等相继进行化学改造,获得了大量具有抗菌谱广、抗菌活力强、稳定、毒性小、易吸收等优点的半合成抗生素.目前,半合成青霉素和半合成头孢菌素品种已不下70个,其产量和销售额占据着抗生素的大半壁江山。（3）药理活性物质的发展阶段 80年代后,又出现了抗生素发展的第三个高峰,这一时期发现的新抗生素的特点是酶抑制剂、免疫调节剂、抗肿瘤活性物质、杀虫剂等药理活性物质占有相当大的比例。七、 发展前景 20世纪70年代以来，抗生素工业飞速发展，抗生素新品种不断出现。到目前为止，已经用于临床的抗生素品种有120多种。如果把半合成抗生素衍生物及其盐类计算在内，估计不少于350中。其中以青霉素类、头孢菌素类、四环素类、氨基糖苷类及大环内酯类为最常用。目前对抗生素的研究集中表现在以下几个方面：1、寻找新的抗生素 新的抗生素的来