本文介绍了青霉素的发展历史、机理特点以及构效关系。青霉素是一种能够破坏细菌细胞壁并杀死细菌的抗生素，最早由英国的弗莱明等科学家发现，并在二战期间大规模生产。文章还详细介绍了青霉素的作用机理，分类以及不同类型的半合成青霉素。

【定义】

       青霉菌

      青霉素（英语：Penicillin，或音译盘尼西林）是指分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是由青霉菌中提炼出的抗生素。青霉素属于β-内酰胺类抗生素（β－lactams），β－内酰胺类抗生素包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、单环类、头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做皮内测试，以防过敏。

【发展史】

1964年中国的一个无菌车间制作青霉素

青霉素是人类最早发现的抗生素，1928年英国伦敦大学圣玛莉医学院（现属伦敦帝国学院）细菌学教授弗莱明在实验室中发现青霉菌具有杀菌作用，1938年由牛津大学的钱恩、弗洛里及希特利（1911－2004）领导的团队提炼出来。弗莱明因此与钱恩和弗洛里共同获得了1945年诺贝尔物理学奖。青霉素是一种半抗原（Hapten）。

      早期青霉素仍无法大量生产，弗莱明实验室一个月所生产的青霉素，仅能供一个病人治疗用，因此如何大量生产青霉素便成为重要关键。首先美国的研究团队设计出玉米浆培养液，可大量培养青霉菌，由原先的每毫升仅含4单位提升到40单位，赶上二次世界大战初期救治伤兵的需求。一日，研究人员玛莉·亨特（Mary Hunt）女士在伊利诺伊州的皮奥里亚市场发现一颗发霉的哈密瓜表皮长满青霉，她用这颗哈密瓜筛选出能大量分泌青霉素的菌株，其青霉素产量可达每毫升250单位。后来威斯康辛大学研究人员利用紫外光照射菌株使它产生突变，使其产量提升到2,500单位。许多研究团队纷纷加入菌种改良的计划，最后青霉菌已提升到每毫升可以生产5万单位的青霉素，使青霉素得以商业化生产。1945年，六千多亿单位的青霉素被生产出来。

【机理及特点】

青霉素的核心结构, "R"是一个可变的官能团

青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称，它们具有相似的作用机理。

      细菌一般都处于低渗（即外界的渗透压低于细菌体内部）的环境中，因而会自发地吸收外界的水分。为了防止细胞因 吸水过多而胀裂，细菌在其细胞壁中合成一种名为肽聚糖的物质，以此抵抗细菌体的自发吸水膨胀。青霉素即作用于肽聚糖(peptidoglycan)的转化-合成过程中，阻止它的合成，进而导致细菌体失去抵抗渗透压的能力而胀破。

      由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类细胞只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下，其毒性不甚明显，但它不能耐受耐药菌株（如抗药性金黄色葡萄球菌）所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、钠盐之分，钾盐不仅不能直接静注，静脉滴注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死亡。

【构效关系】

青霉素类药物构效关系简图

1.具有环张力的β-内酰胺环必须存在

2.自由型羧酸必须存在，通常保持离子态，以做钠或钾盐服用，另一用处是与目标酵素活化位之离胺酸残基的带有正电荷氮原子结合

3.双环系统必须存在

4.酰胺侧链必须存在

5.硫原子通常存在但不是必要

6.酰胺基相对于双环系统的立体组态是非常重要的

【分类】

1.青霉素G类:如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林等。

2.半合成青霉素:

     A.耐酸青霉素　青霉素V

     B.耐酶青霉素。如苯唑青霉素（新青Ⅱ号）、氯唑青霉素等。

     C.广谱青霉素。如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素（阿莫西林）等。

     D.抗绿脓杆菌的广谱青霉素。如羧苄青霉素、氧哌嗪青霉素、呋苄青霉素等。

     E.氮咪青霉素（抗革兰阴性杆菌青霉素）。如美西林及其酯匹美西林等，其特点为较耐酶，对某些阴性杆菌（如：大  肠杆菌、克雷伯氏菌和沙门氏菌）有效，但对绿脓杆菌效差。

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