Sulfonamides, SAs
二氨嘧啶
Hale Waihona Puke quinolones硝基呋喃
二、抗生素是如何起作用的？
复制
转录 DNA 逆转录 RNA
ribosome Protein 翻译
中心法则
比较项目 实例 细胞大小 细胞 结构 主要细胞 增殖方式 代 谢 类 型 生殖方式 遗传物质 DNA分布 基因结构 遗传方面
真核生物 酵母菌等真菌、衣藻、高等植物、动物 较大（10～100微米） 细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；有核糖体、线粒体、内质 网、高尔基体等多种细胞器；细胞核有核膜、核仁、有染色质 （体） 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 同化作用有的是异养型、有的为自养型，异化作用有的为厌氧 型、有的为需氧型。光合作用的部位是叶绿体；有氧呼吸的主 要部位是线粒体 有性生殖、无性生殖 DNA 细胞核（控制细胞核遗传），线粒体和叶绿体（控制细胞质遗 传） 编码区是不连续的、间隔的，有内含子和外显子 转录产生的信使RNA需要加工（将内含子转录出的部分切掉， 将外显子转录出的部分拼接起来）；转录和翻译不在同一时间 同一地点进行（转录在翻译之前，转录在细胞核内、翻译在细 胞质的核糖体） 细胞核遗传遵循基因分离定律和自由组合定律，细胞质遗传不 遵循基因分离定律和自由组合定律 基因突变、基因重组、染色体变异 高 生产者、消费者、分解者
抗生素（antibiotics）是由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的 具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生命体生长和发 育的化学物质。 对抗生素的定义，可以分为广义的抗生素和狭义的抗生素。
已知抗生素的种类多达上万种，在临床上常用的也有几百种。其主要是从 微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造。抗生素按其化学结构 可大致分为以下几类： （1）β－内酰胺类抗生素，如青霉素、头孢菌素； （2） 大环内酯类抗生素，如红霉素、螺旋霉素； （3） 肽类抗生素，如多粘菌素、杆菌肽类； （4） 四环素类抗生素，如四环素、土霉素； （5） 氨基糖苷类（氨基环醇类）抗生素，如链霉素、井冈霉素；
penicillin Tetracycline
Polymyxins Erythromycin Streptomycin
（6） 核苷类抗生素，如尼可霉素、多氧霉素； （7） 苯烃基胺类抗生素，如氯霉素； （8） 多烯类抗生素，如两性霉素B、纳它霉素； （9） 蒽环类抗生素，如柔红霉素； （10）其它类抗生素，如放线菌酮等。
原核生物 细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体等 较小（1～10微米） 细胞壁不含纤维素，主要成分是肽聚糖；细胞器只有一 种，即核糖体；细胞核没有核膜（这是最主要的特点）、 没有核仁、没有染色质（体），但有核物质，叫拟核 二分裂 同化作用多为异养型、少数为自养型（包括光合作用和 化能合成作用自养型），异化作用多为厌氧型、少数为 需氧型。光合作用的部位不是叶绿体而是在光合片层上； 有氧呼吸的主要部位不在线粒体而是在细胞膜 无性生殖（多为分裂生殖） DNA 拟核（控制主要性状）；质粒（控制抗药 性、固氮、抗生素生成等性状） 编码区是连续的，无内含子和外显子 转录产生的信使RNA不需要加工；转录和 翻译通常在同一时间同一地点进行（在转 录未完成之前翻译便开始进行）
通过文献检索，重新评价了弗莱明的发现； 说服牛津小组开始青霉素的工作； 发明了浓缩和提纯青霉素的方法，获得了纯 化后的青霉素，并推导出青霉素结构； 发现了青霉菌酶。
基因表达
遵循遗传 规律 可遗传变异的来源 进化水平 生态系统的成分
不遵循基因分离定律和自由组合定律 基因突变 低 生产者、消费者、分解者
原核生物：70S，包括30S小亚基和50S大亚基 真核生物：80S，包括40S小亚基和60S大亚基
壮观霉素 四环素 密旋霉素 潮霉素B 链霉素 巴龙霉素 四环素 硫链丝菌肽 卑霉素 氯霉素 嘌呤霉素 截短侧耳素
、维生素B族、维生素C等联合用药。
青霉素会引起过敏反应
三、抗生素是如何被发现的？
早在唐朝时，长安城的裁缝会把长有绿 毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上来帮助伤 口愈合，就是因为绿毛产生的物质（青霉素
素菌）有杀菌的作用，也就是人们最早使用
青霉素。
科学要为人民服务
做了历史上第一个院内交叉感染的科学研究； 推动了输血技术的改良； 发现了溶菌酶，最初将其命名为“抗菌素”； 发现青霉菌能够产生抗菌素。
亚历山大· 弗莱明 （Alexander Fleming，1881.8.6 - 1955.3.11），英国 微生物学家。
青霉素粗提物引起小鼠死亡；但缺少化合物提 纯方面的知识，没有获得纯品；发现葡萄球菌 接触青霉素后，可快速产生抗性。
青霉素的发明成为二十世纪医学界最伟大的创举
创新往往产生于学科交叉
链霉杀阳菌素 林肯（酰）胺
红霉素
核糖体
喹啉
青霉素
细菌
链霉素
Nature Reviews Microbiology， 2010，427
青霉素
G+细菌细胞壁多聚糖
青霉素的作用机制
G-细菌细胞壁多聚糖
禁忌
• • • • • 青霉素不可与磺胺和四环素联合用药； 青霉素不可与氨基糖苷类混合输液； 青霉素不可与丙磺舒、阿司匹林、吲哚美辛、保泰松、磺胺联合用药； 青霉素不可与重金属联合用药； 青霉素不可与头孢噻吩、林可霉素、四环素、万古霉素、琥乙红霉素、两性 霉素B、去甲肾上腺素、间羟胺、苯妥英钠、盐酸羟嗪、丙氯拉嗪、异丙嗪
CHO NH OH N
1 2
Daunorubicin
OH O NH OH NH2
O O O N
HO
OH
nikkomycin
bleomycin
Chloramphenicol Amphotericin B actidione
化学合成抗生素 磺胺类药 二氨嘧啶类 喹诺酮类药物 硝基呋喃类
抗生素的前世、今生和未来
刘钢 （liug@） 中国科学院微生物研究所
报告内容
什么是抗生素？抗生素有哪些？ 抗生素是如何起作用的？ 抗生素是如何被发现的？ 微生物为什么要产生抗生素？ 是否只有人类才懂得利用抗生素？ 抗生素与合成生物学
一、什么是抗生素？抗生素有哪些？