鏈霉素（Streptomycin）

SelmanA.Waksman(1888-1973)——獲1952年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎1942年Waksman從放線菌中分離出了鏈霉素一.概述：

鏈霉素第一個用于臨床的氨基糖苷類抗生素，亦是第一個抗結(jié)核藥。1.

抗菌譜：對結(jié)核桿菌、G-桿菌作用強，對銅綠假單胞菌無效2.耐藥性：細菌對鏈霉素易產(chǎn)生耐藥性3.臨床應(yīng)用：（1）兔熱病、鼠疫——首選（2）結(jié)核?。?其他抗結(jié)核藥（3）細菌性心內(nèi)膜炎：+青霉素（4）布魯菌?。?四環(huán)素4.不良反應(yīng)：耳毒性最常見（前庭損害為主），其次為肌毒性過敏性休克，亦有腎毒性，已少用。氨基糖苷類抗生素

（一）.

化學(xué)結(jié)構(gòu)

都是以氨基環(huán)醇與氨基糖縮合而成的苷；分子結(jié)構(gòu)中都含有多羥基；均為堿性抗生素；鏈霉素（二）鏈霉素的理化性質(zhì)1.存在形式

鏈霉素游離堿為白色粉末。大多數(shù)鹽類也是白色粉末或結(jié)晶，無臭，味微苦。鏈霉素分子中有三個堿性基團，其中兩個是鏈霉肌上的強堿性肌基(pK=11.5)，第三個是葡萄糖胺上的弱堿性的甲氨其(pK=7.7)。所以，鏈霉素在水溶液中隨pH值不同可能以四種不同的型式存在。（濃度）當pH很高時，鏈霉素成游離堿(str)形式;當pH值降低時，可逐漸電離成一價正離子(str-H+)、二價正離子(str-2+);在中性及酸性溶液中，成為三價正離子(str-H3+)。

根據(jù)鏈霉素堿性基團的pK值，pH=6.0-14.0各種形式的鏈霉素的平衡濃度如圖皿顯。鏈霉素在中性溶液中能以三價陽離子形式存在，所以可以用離子交換法進行提取2.穩(wěn)定性

鏈霉素比較穩(wěn)定，空氣和陽光對干燥粉末的影響不大。含水量為3%的成品，在室溫下放置，至少兩年無顯著變化。但鏈霉素的游離堿或其鹽均易吸收空氣中的水分而潮解，潮解后含水量增加，容易分解破壞，穩(wěn)定性顯著下降。此外，成品中含有的雜質(zhì)對鏈霉素的穩(wěn)定性也有影響。鏈霉素的水溶液比較穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性受pH值和溫度的影響較大。其硫酸鹽的水溶液在pH=4}7，室溫下放置數(shù)星期，仍很穩(wěn)定，如在冰箱中保存，則3個月內(nèi)活性無變化。短時間加熱，如在700C加熱30min，對活性無明顯影響。1000C加熱10min，活性約損失一半。鏈霉素水溶液的失活程度與pH值、溫度和時間的關(guān)系鏈霉素水溶液最穩(wěn)定的pH值在5.0左右，酸與堿對鏈霉素都有破壞作用?？汕蟮面溍顾卦谝欢囟群蚿H值下的失活速率常數(shù)的對數(shù)值IgK(如250C,pH=7時的IgK

為一6.0)，再由IgK和時間就可從圖求得殘存鏈霉素的百分率(如IgK為一6，放置10天的殘存率為98.4%)。雙氫鏈霉素在中性及偏酸性條件下的穩(wěn)定性與鏈霉素相似，因分子中沒有游離醛基，所以在堿性下則比鏈霉素穩(wěn)定得多。兩者穩(wěn)定性的比較可見下表。

3.溶解度

由于鏈霉素分子中含有很多親水性基團(羧基和胺基)，故很易溶于水，而難溶于有機溶劑中。鏈霉素鹽酸鹽易溶于甲醇，難溶于乙醇，而硫酸鹽即使在甲醇中也很難溶解，鏈霉素硫酸鹽在各種溶劑中的溶解度見下表。4.光學(xué)性質(zhì)各種鏈霉素鹽的分子，均含有許多手性碳原子，故都具有旋光性。一定范圍內(nèi)鏈霉素的比旋度與鏈霉素濃度間的關(guān)系可繪制曲線，利用這種關(guān)系就能直接迅速測得鏈霉素的濃度，該法在工業(yè)生產(chǎn)控制上很有意義。1.性狀：白色或類白色粉末，無臭或微臭。

溶解情況：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于甲醇、氯仿和丙酮。硫酸鹽在甲醇中也難溶。

2.穩(wěn)定性PH值，溫度，時間有關(guān)鏈霉素是3價陽離子，具有很強的堿性，在堿性條件下不穩(wěn)定。

氨基糖苷類抗生素都是無色，溶于水，含多羥基多氨基的化合物。堿性基團而成堿性，故可以應(yīng)用無機酸或有機酸形成結(jié)晶性的鹽，具有親水性。

鏈霉素是一種從灰鏈霉菌的培養(yǎng)液中提取的抗菌素。

(三)作用機制抗生素種類產(chǎn)生菌化學(xué)結(jié)構(gòu)作用對象作用機制青霉素真菌產(chǎn)生β－內(nèi)酰胺類抗G+細菌的影響細胞壁合成鏈霉素放線菌產(chǎn)生氨基糖甙類抗G－細菌影響蛋白質(zhì)合成紅霉素放線菌產(chǎn)生大環(huán)內(nèi)酯類抗G+細菌的影響蛋白質(zhì)合成多粘菌素細菌產(chǎn)生多肽類抗G－細菌影響細胞膜通透性四環(huán)素放線菌產(chǎn)生四環(huán)素類抗病毒影響蛋白質(zhì)合成灰黃霉素真菌產(chǎn)生多烯類抗真菌、病毒影響核酸合成對結(jié)核桿菌、G-桿菌作用強抗菌機理

抑制蛋白質(zhì)合成的全過程（起始、延伸、終止）

——靜止期殺菌藥

1.起始階段：抑制30S亞基始動復(fù)合物和70S亞基始動復(fù)合物的形成；

2.延伸階段：與30S亞基的P10蛋白結(jié)合，致A位歪曲，

mRNA錯譯，阻止移位；

3.終止階段：阻止終止密碼子與A位結(jié)合；阻止70S

亞基的解離。復(fù)制翻譯轉(zhuǎn)錄蛋白體蛋白質(zhì)結(jié)合，起到了干擾結(jié)核桿菌蛋白質(zhì)合成的作用，從而殺滅或者抑制結(jié)核桿菌生長的作用。

Agardiffusionassayagarplate瓊脂培養(yǎng)基lawnoftestbacteria測試菌苔filterpaperssoakedwithtestcompounds含藥物濾紙zonesofinhibition(nogrowth)

抑菌圈二.鏈霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝鏈霉素生產(chǎn)菌的育種發(fā)酵(一)鏈霉素生產(chǎn)菌的育種

根據(jù)鏈霉素生物合成途徑及代謝調(diào)節(jié)機制，選育鏈霉素生產(chǎn)菌應(yīng)從如下幾個方面著于：1.出發(fā)菌株的選擇

出發(fā)菌株多采用灰色鏈霉菌(Streptomycesgriseus)、比基尼鏈霉菌和灰色鏈霉菌等

灰色鏈霉菌的孢子梗直而短，不呈螺旋彤，孢子數(shù)量很多，孢了乃斷裂而成，呈橢圓形，氣生菌絲和孢子均呈白色，單菌落生長豐滿，呈梅花型或饅頭型，直徑為3-4mm，基質(zhì)菌絲透明，在斜面背后產(chǎn)生淡色色素。2.高產(chǎn)菌株的誘變菌種采用冷凍干燥法或沙土管法保存菌種保存生產(chǎn)條件控制在生產(chǎn)菌落在斜面上的傳代次數(shù)定期進行篩選，淘汰低單位的退化菌落不斷選育出高單位的新菌種，保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)高濃度鏈霉素逐步處理鏈霉素產(chǎn)生菌無機磷抑制物理化學(xué)結(jié)合防止退化3.發(fā)酵工藝及控制要點鏈霉素發(fā)酵生產(chǎn)采用三級或四級發(fā)酵培養(yǎng)離子交換法分離精制產(chǎn)品斜面孢子培養(yǎng)搖瓶種子培養(yǎng)二級或三級種子罐擴大培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)及提取精致斜面孢子培養(yǎng)菌種發(fā)酵，將冷干管或沙土管保存的鏈霉菌孢子接種到斜面培養(yǎng)基上，于27℃下培養(yǎng)7天。搖瓶種子培養(yǎng)待斜面長滿孢子后,制成懸浮液接入裝有培養(yǎng)基的搖瓶中，于27℃下培養(yǎng)45～48小時待菌絲生長旺盛后二級或三級種子罐擴大培養(yǎng)

取若干個搖瓶，合并其中的培養(yǎng)液將其接種于種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣攪拌，在罐溫27℃下培養(yǎng)62～63小時，然后接入發(fā)酵罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣，攪拌培養(yǎng)，在罐溫為27℃下，發(fā)酵約7～8天。 斜面孢子培養(yǎng)菌種發(fā)酵，將冷干管或沙土管保存的鏈霉菌孢子接種到斜面培養(yǎng)基上，于27℃下培養(yǎng)7天。斜面培養(yǎng)基的成分:葡萄糖,蛋白胨和豌豆浸汁(質(zhì)量)數(shù)量pH品種產(chǎn)地PH搖瓶種子培養(yǎng)待斜面長滿孢子后,制成懸浮液接入裝有培養(yǎng)基的搖瓶中，于27℃下培養(yǎng)45～48小時待菌絲生長旺盛.培養(yǎng)基成分:黃豆餅粉葡萄糖硫酸銨碳酸鈣沉沒培養(yǎng)的鏈霉菌(Streptomyces)菌絲二級或三級種子罐擴大培養(yǎng)

取若干個搖瓶，合并其中的培養(yǎng)液將其接種(10%)于種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣攪拌，在罐溫27℃下培養(yǎng)62～63小時，然后接入發(fā)酵罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣，攪拌培養(yǎng)，在罐溫為27℃下，發(fā)酵約7～8天。

4.發(fā)酵罐培養(yǎng)及控制要點鏈霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基鏈霉素的發(fā)酵條件及中間控制要點鏈霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基鏈霉素的發(fā)酵條件及中間控制要點（1）溶氧的影響與控制:灰色鏈霉菌高度需氧菌;PH

（2）溫度:灰色鏈霉菌對溫度敏感;28.5°c（3）PH:鏈霉菌生產(chǎn)菌絲生長PH最適6.5-7.0

鏈霉素合成PH6.8-7.3（4）中間補料控制:延長周期,提高產(chǎn)量5.鏈霉素生物合成的途徑及代謝調(diào)節(jié)機制鏈霉素的生物合成途徑

由D-葡萄糖和NH3合成鏈霉素的大致途徑如圖在鏈霉素生物合成中的調(diào)節(jié)機制主要有發(fā)酵階段的轉(zhuǎn)變分解產(chǎn)物的調(diào)節(jié)無機磷的反饋抑制鏈霉素生物合成的調(diào)節(jié)機制在灰色鏈霉素的發(fā)酵過程中，與鏈霉素同時產(chǎn)生的還有甘露糖鏈霉素(鏈霉素B)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為N-甲基-L-葡萄糖胺的C4與D-甘露糖的C4以D-糖苷鍵相連接的糖苷，經(jīng)過甘露糖苷酶作用，可水解為鏈霉素和甘露糖。鏈霉素早期的提取方法采用活性炭吸附法、帶溶法、沉淀法、離子交換法。目前國內(nèi)外多采用離子交換法提取鏈霉素，其工藝流程如圖:(二).鏈霉素的提取工藝

發(fā)酵液過濾與預(yù)處理:

提取精制，發(fā)酵液經(jīng)酸化、過濾，除去菌絲及固體物，然后中和吸附與解析: