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青霉素类抗生素，除青霉素G为天然青霉素外，其余均为半合成青霉素。
基本结构均含有母核6-氨基青霉烷酸（6-APA）和侧链（CO-R）。母核由噻唑环和β-内酰胺环组成，为抗菌活性重要部分，β-内酰胺环破坏后抗菌活性即消失。侧链则主要与抗菌谱、耐酸、耐酶等药理特性有关。
作用机制主要是作用于细菌菌体内的青霉素结合蛋白（PBPs），抑制细菌细胞壁主要成分肽聚糖的合成，导致细菌细胞壁缺损，菌体失去渗透屏障而膨胀、裂解*，同时借助细菌的自溶酶溶解而产生抗菌作用。
注：1.G+菌的细胞壁对β-内酰胺类抗生素通透，而G-菌细胞壁外存在外膜，对某些β-内酰胺类抗生素不易透过，产生非特异性低水平耐药。
2.哺乳动物没有细胞壁，所以β-内酰胺类抗生素对人和动物的毒性很小。
β-内酰胺类抗生素对已合成的细胞壁无影响，故对繁殖期细菌的作用较静止期强*。
注：1.β-内酰胺类抗生素是繁殖期杀菌药，抑菌药抑制细菌繁殖，所以磺胺类、四环素类、氯霉素类等抑菌药与β-内酰胺类抗生素合用产生拮抗作用。
2.耐药性
a)固有耐药性：染色体介导的、代代相传的天然耐药性。肠道阴性杆菌对青霉素，铜绿假单胞菌对氨苄西林，链球菌对庆大霉素。
b)获得耐药性：多由质粒介导，也可由染色体介导，当微生物接触抗菌药物后，通过改变自身的代谢途径、使其能避免被药物抑制或杀灭。
（一） 青霉素类
按抗菌谱和耐药性分为5类：
1. 窄谱青霉素类：以青霉素G和青霉素V为代表。
2. 耐酶青霉素类：以甲氧西林、氯唑西林和氟氯西林为代表。
3. 广谱青霉素类：以氨苄西林和阿莫西林为代表。
4. 抗铜绿假单胞菌广谱青霉素类：以羧苄西林、哌拉西林为代表。
5. 抗革兰氏阴性菌青霉素类：以美西林和匹美西林为代表。
（二） 头孢菌素类
按抗菌谱、耐药性和肾毒性分为五代。
1. 第一代头孢菌素：以头孢拉定和头孢氨苄为代表。
2. 第二代头孢菌素：以头孢呋辛和头孢克洛为代表。
3. 第三代头孢菌素：以头孢哌酮、头孢噻肟和头孢克肟为代表。
4. 第四代头孢菌素：以头孢匹罗为代表。
5. 第五代头孢菌素：以头孢洛林、头孢吡普为代表。
（三） 其他β-内酰胺类：包括碳青霉烯类、头霉素类、氧头孢烯类、单环β-内酰胺类。
（四） β-内酰胺酶抑制药：包括克拉维酸和舒巴坦类。
（五） β-内酰胺类抗生素的复方制剂
一、窄谱青霉素类
除青霉素G、青霉素V以外，其他耐酸可口服的窄谱青霉素有非奈西林（苯氧乙青霉素）、海巴明青霉素V、丙匹西林（苯氧丙青霉素）等。
1.青霉素G（penicillinG，benzylpenicillin，苄青霉素）
侧链为苄基（也称苯甲基），因其化学性质相对较稳定、抗菌作用强、产量高、毒性低、价格低廉等，故常用。青霉素G为有机酸，常用其钠盐或钾盐。溶于水后极不稳定，易被酸、碱、醇、氧化剂、金属离子分解破坏*且不耐热，在室温中放置24小时大部分降解失效，还可生成具有半抗原性的降解产物*，故应临用现配。
注：1)青霉素G不耐酸，口服易被胃酸及消化酶破坏，所以不宜口服，通常作静脉滴注或肌内注射。
2)β-内酰胺类抗生素不能与重金属尤其是铜、锌、汞配伍，以免影响其活性。
3)β-内酰胺类抗生素不可与林可霉素、四环素、万古霉素、红霉素、两性霉素B、去甲肾上腺素、间羟胺、苯妥英钠、异丙嗪、维生素B族、维生素C等混合后静脉给药，否则易引起溶液混浊。
4)变态反应为青霉素类最常见的不良反应
Ⅰ型（过敏性休克）最严重，Ⅱ型（溶血性贫血、药疹、接触性皮炎、间质性肾炎、哮喘）和Ⅲ型（血清病样反应）多见，但多不严重，停药后可消失。
原因：不稳定的青霉素分解后，产生具有半抗原性的降解产物（青霉噻唑蛋白、青霉烯酸、6-APA），与体内蛋白质结合形成完全抗原，机体接触后可在5～8天产生抗体，当再次接触时即产生变态反应。用药者多在接触药物后立即发生，少数人可在数日后发生。
过敏性休克防治措施：①仔细询问过敏史，对青霉素类抗生素过敏者禁用；②避免滥用和局部用药；③避免在饥饿时注射青霉素；④不在没有急救药物（如肾上腺素）和抢救设备的条件下使用；⑤初次使用、用药间隔3天以上或换批号者必须做皮肤过敏试验，反应阳性者禁用；⑥注射液需临用现配；⑦患者每次用药后需观察30分钟，无反应者方可离去；⑧一旦发生过敏性休克，应首先立即皮下或肌内注射肾上腺素0.5～1.0mg，严重者应稀释后缓慢静脉注射或滴注，必要时加入糖皮质激素和抗组胺药。同时采用其他急救措施。
5)赫氏反应（Herxheimer reaction）：应用青霉素G治疗梅毒、钩端螺旋体、雅司病、鼠咬热或炭疽等感染时，可有症状加剧现象。一般发生于青霉素开始治疗6～8小时，表现为全身不适、寒战、发热、咽痛、肌痛、心跳加快等症状，可能是大量病原体被杀死后释放的物质所引起的免疫反应。注射青霉素前服用糖皮质激素类药物，可防止赫氏反应的发生。
2. 青霉素G剂量用国际单位U表示，理论效价为青霉素G钠1670U≈1mg，青霉素G钾1598U≈1mg。其他半合成青霉素均以毫克（mg）为剂量单位。
3. 青霉素G通常作静脉滴注或肌内注射。该药因脂溶性低而难以进入细胞内，主要分布于细胞外液。能广泛分布于全身各部位，肝、胆、肾、肠道、精液、关节液及淋巴液中均有大量分布，房水和脑脊液中含量较低*，无炎症脑脊液中药物浓度仅为血药浓度的1%～3%，炎症时药物相对较易进入，脑脊液中药物浓度可达血药浓度的8%，大剂量静脉滴注可达有效浓度。
4. 青霉素G主要以原形迅速经尿排泄，约10%经肾小球滤过排出，90%经肾小管分泌排出*，t1/2为0.5～1.0小时。
注：1)剂量过大、静脉给药过快或鞘内注射时，可因脑脊液药物浓度过高而导致青霉素脑病，表现为腱反射增强、肌肉痉挛、抽搐、昏迷等，尤其多见于老年人、婴儿及肾功能不全患者。因此，青霉素G不宜用于鞘内注射。
2)丙磺舒、阿司匹林、吲哚美辛、保泰松可竞争性抑制β-内酰胺类抗生素从肾小管的分泌，使之排泄减慢，血药浓度增高，可增强β-内酰胺类抗生素的作用，并延长作用时间。
3)尿酸等物质也经肾小管分泌，青霉素与尿酸竞争可能会加重痛风。
为延长青霉素G的作用时间*，可采用难溶的混悬剂普鲁卡因青霉素（双效西林）（一次注射80万U，可维持24小时）和油剂苄星青霉素（长效西林）（一次注射120万U，可维持15天），肌内注射后在注射部位缓慢溶解吸收。这两种制剂的血药浓度均很低，不适用于急性或重症感染，仅用于轻症患者或预防感染。
注：根据抗菌药物药代动力学与药效动力学特点
a)浓度依赖性：杀菌效果主要与药物浓度有关，如氨基糖苷类、喹诺酮类。
b)时间依赖性：与药物在体内大于MIC的时间（%t>MIC）相关，与血药峰浓度关系不密切。MIC升高时，T>MIC的时间明显缩短。
如：β-内酰胺类（青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类），天然大环内酯类（红霉素），糖肽类（万古霉素、林可霉素）。
青霉素属于时间依赖性抗菌药物，所以难溶混悬剂可以以很低的血药浓度（但仍>MIC）尽量延长作用时间，起到增强杀菌效果，但是效果比较微弱，仅用于轻症患者或预防感染。
青霉素G抗菌作用很强，作为繁殖期杀菌剂，在细菌繁殖期低浓度抑菌，高浓度杀菌。
本药肌内注射或静脉滴注，为治疗敏感的G+球菌和杆菌、G-球菌及螺旋体所致感染的首选药：
①大多数G+球菌：
a)甲型溶血性链球菌：心内膜炎，由于病灶部位形成赘生物，药物难以透入，常需特大剂量静脉滴注并与氨基糖苷类抗生素合用以获得协同作用
b)乙型溶血性链球菌：蜂窝织炎、丹毒、猩红热、咽炎、扁桃体炎。
c)肺炎链球菌：大叶性肺炎、脓胸、支气管肺炎。
d)敏感金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌：疖、痈、败血症等。
注：金黄色葡萄球菌、淋病奈瑟球菌、肺炎链球菌等对本药极易产生耐药性。
②G+杆菌：
a)白喉棒状杆菌：白喉
b)炭疽杆菌
c)产气荚膜梭菌：气性坏疽，流产后产气荚膜梭菌所致败血症。
d)破伤风梭菌：破伤风。
e)乳酸杆菌
注：青霉素G对白喉棒状杆菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌产生的外毒素无效，故必须加用抗毒素血清。
③G-球菌：
a)脑膜炎球菌：流行性脑脊髓膜炎。
b)敏感淋病奈瑟球菌
④少数G-杆菌：敏感流感嗜血杆菌、百日咳鲍特菌等。青霉素G对大多数G-杆菌作用较弱，对肠球菌不敏感，对真菌、原虫、立克次体、病毒等无作用。
⑤螺旋体、放线菌属：首选用于放线杆菌病、钩端螺旋体病、梅毒（梅毒螺旋体）、回归热（回归热螺旋体）的治疗。
2.青霉素V（苯甲氧青霉素）为口服窄谱青霉素类抗生素
a)抗菌谱和抗菌机制同青霉素G，但抗菌活性较青霉素G低。最大的特点为耐酸，口服吸收好，但易被青霉素酶水解，对大多数金黄色葡萄球菌无效。
b)主要用于轻度敏感菌感染、恢复期的巩固治疗和防止风湿热复发与感染性心内膜炎的预防用药。
二、耐酶青霉素类
耐酶青霉素改变了青霉素化学结构的侧链*，通过其空间位阻作用保护β-内酰胺环，使其不易被青霉素酶水解。本类药物的抗菌谱同青霉素G，但抗菌活性较低。
注：在青霉素母核侧链引入庞大的基团（如异恶唑基团）通过空间占位效应避免青霉素酶与其位点结合，异恶唑类青霉素有苯唑西林、氯唑西林、双氯西林、氟氯西林等,不包括萘夫西林。记忆上，笔者认为可以通过“唑”联想异恶唑，氯原子、氟原子也属于较大原子，存在空间位阻，均属于耐酶青霉素。
甲氧西林（methicillin）是第一个耐酶青霉素，对金黄色葡萄球菌产生的青霉素酶稳定，因此对产青霉素酶金黄色葡萄球菌也具有抗菌活性。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的耐药与β-内酰胺酶无关，而是产生了新的PBPs所致，MRSA菌株对所有β-内酰胺类抗生素产生耐药。甲氧西林不耐酸，只能肌内或静脉注射给药。由于该药物抗菌活性差，耐药率较高、不耐酸、不良反应多，我国已停止生产该药。
除甲氧西林外，其他耐酶青霉素共同特点是耐酶、耐酸，包括苯唑西林（oxacillin）、萘夫西林（nafcillin）、氯唑西林（cloxacillin）、双氯西林（dicloxacillin）与氟氯西林（flucloxacillin）等。可口服，除双氯西林仅用于口服外，其他药物仍以肌内注射、静脉滴注为主要给药途径。
此类药物抗菌谱并未扩大，仍主要针对革兰氏阳性球菌（尤其是葡萄球菌），对革兰氏阴性菌无效，抗菌活性不及青霉素G，其中以双氯西林和氟氯西林作用较强，主要用于耐青霉素G的金黄色葡萄球菌感染。
耐酶青霉素主要以原形从肾脏排泄，排泄速度较青霉素G慢，有效血药浓度的维持时间较长。
三、 广谱青霉素类
广谱青霉素药物的共同特点是耐酸、可口服，但不耐酶，对耐药金黄色葡萄球菌感染无效。
广谱青霉素在青霉素侧链α位引入极性基团氨基（-NH₂），增强了药物对革兰氏阴性杆菌外膜的通透性，使其能够作用于更多肠杆菌科细菌（如部分大肠埃希菌、奇异变形杆菌），因此对G+菌和G-菌都有杀菌作用，疗效与青霉素G相当。
除氨苄西林、阿莫西林外，本类药物供口服和注射的还有海他西林（缩酮青霉素）、美坦西林；供口服的还有酞氨西林、匹氨西林（吡氨青霉素）和巴氨西林等。
1.氨苄西林（ampicillin）
a)虽耐酸可口服，但吸收不完全，严重感染仍需注射给药。体内分布广，尤以肝、肾浓度最高，注射给药后，在有炎症的脑脊液、胸腔积液、腹腔积液、关节腔积液和支气管分泌液中均可达到有效治疗浓度。
b)该药物主要以原形（80%）从肾脏排出，部分药物经胆汁排泄，并存在肝肠循环，因此胆汁中的浓度为平均血药浓度的9倍。
c)氨苄西林对于各种细菌产生的β-内酰胺酶均不稳定。与β-内酰胺酶抑制药以及耐酶青霉素联合可获得协同作用，如氨苄西林钠舒巴坦钠、氨唑西林（与氯唑西林按1∶1组成复方制剂）。
d)临床用于治疗敏感菌（不产β-内酰胺酶）所致的呼吸道感染、伤寒、副伤寒、尿路感染、胃肠道感染、软组织感染、脑膜炎、败血症、心内膜炎等，严重病例应与氨基糖苷类抗生素合用。
2.阿莫西林（amoxicillin，羟氨苄青霉素）为对羟基氨苄西林。
a)与氨苄西林比较，阿莫西林口服后迅速吸收且完全，抗菌谱和抗菌活性与氨苄西林相似，但对肺炎链球菌、粪肠球菌、沙门菌属、幽门螺杆菌的杀菌作用比氨苄西林强。
b)主要用于敏感菌所致的呼吸道、尿路、胆道感染以及伤寒治疗。
c)此外，阿莫西林与克拉霉素等药物联用可用于根除胃、十二指肠幽门螺杆菌，降低消化性溃疡复发率。（根除幽门螺杆菌四联疗法，包含2种抗生素+1种质子泵抑制剂+1种铋剂）
四、 抗铜绿假单胞菌广谱青霉素类
抗铜绿假单胞菌广谱青霉素类药物均为广谱抗生素，通过进行结构优化，如哌拉西林（piperacillin）的侧链含有哌嗪（piperazine）基团，使其不仅对铜绿假单胞菌有强效活性，还对许多肠杆菌科细菌和厌氧菌（如脆弱拟杆菌）具有良好作用。本类药物除羧苄西林、替卡西林（记忆：英文都有car）外，供注射用的还有磺苄西林、呋苄西林（呋苄青霉素）、阿洛西林、美洛西林、阿帕西林等；供口服用的药物主要为羧苄西林的酯化物，在体内水解出羧苄西林而发挥作用，如卡茚西林、卡非西林。
1.羧苄西林（carbenicillin，羧苄青霉素）为第一个抗铜绿假单胞菌青霉素。
a)羧苄西林不耐酸，仅能注射给药，血浆蛋白结合率为50%。其体内分布与青霉素G相似，但脑脊液的浓度不足以治疗铜绿假单胞菌引起的脑膜炎。
b)抗菌谱与氨苄西林相似，特点是对G-杆菌作用强，尤其是对铜绿假单胞菌有特效，且不受病灶脓液的影响。对耐氨苄西林的大肠埃希菌仍有效。不耐酶，对产酶金黄色葡萄球菌无效。
c)主要用于治疗敏感的铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、变形杆菌引起的全身感染。大剂量注射时应注意防止电解质紊乱、神经系统毒性及出血。
2.替卡西林（ticarcillin）
a)抗菌谱与羧苄西林类似，但对G-杆菌的作用强于羧苄西林，对铜绿假单胞菌作用较羧苄西林强2～4倍。该药物口服不吸收，主要采用肌内注射或静脉滴注方式。
b)用于治疗敏感G-杆菌尤其是铜绿假单胞菌所致的全身感染。治疗铜绿假单胞菌感染时，与氨基糖苷类和氟喹诺酮类联用，可获得协同作用。
c)替卡西林不耐酶，β-内酰胺酶抑制药如克拉维酸能增强替卡西林对产β-内胺酶的细菌的抗菌活性。
3.哌拉西林（piperacillin，氧哌嗪青霉素）
a)采用肌内注射和静脉给药，对包括铜绿假单胞菌在内的G-杆菌有很强的抗菌作用，同类中抗菌谱最广、抗菌作用最强。脆弱拟杆菌和多种厌氧菌对本品敏感。不耐酶，对产青霉素酶的金黄色葡萄球菌无效。
b)主要用于治疗铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、变形杆菌、流感嗜血杆菌、伤寒沙门菌等所致的呼吸道、泌尿道、胆道感染和败血症。
c)常与β-内酰胺酶抑制药（他唑巴坦、舒巴坦）联用以增强抗菌作用。
五、 抗革兰氏阴性杆菌青霉素类
抗革兰氏阴性杆菌青霉素类药物，供注射用的包括美西林、替莫西林；供口服用的有匹美西林。抗菌作用靶位是PBP2，作用后细菌变为圆形，代谢受抑制，但细菌并不死亡。因此，该类药为窄谱抗生素。
美西林和匹美西林仅对部分G-杆菌作用强，但对铜绿假单胞菌无效，对G+菌作用弱。匹美西林在体内水解为美西林而发挥作用，对大肠埃希菌的抗菌活性高，由于耐药率较低，对产超广谱β -内酰胺酶（ESBLs）细菌有良好效果。主要用于大肠埃希菌和某些敏感菌引起的尿路感染。
替莫西林对大部分G-杆菌有效，且对多种β-内酰胺酶稳定，临床主要用于敏感菌所致的尿路与软组织感染。
