Источники получения антибиотиков

3. Источники и способы получения антибиотиков

Источники получения антибиотиков

Основнымипродуцентами природных антибиотиковявляются микроорганизмы, которые,находясь в своей естественной среде (восновном в почве), синтезируют антибиотикив качестве средства выживания в борьбеза существование. Животные и растительныеклетки также могут вырабатывать некоторыевещества с селективным антимикробнымдействием, однако широкого примененияв медицине в качестве продуцентовантибиотиков они не получили.

Такимобразом, основными источниками полученияприродных полусинтетических антибиотиковстали:

-Актиномицеты (особенно стрептомицеты)– ветвящиеся бактерии. Они синтезируютбольшинство природных антибиотиков(80%).

-Плесневые грибы – синтезируют природныебета – лактамы (грибы рода Cephalosporiumи Penicillium)и фузидиевую кислоту.

-Типичные бактерии – например, эубактерии,бациллы, псевдомонады – продуцируютбацитрацин, полимиксины и другиевещества, обладающие антибактериальнымдействием.

Существуюттри основных способа полученияантибиотиков:

-биологический синтез (так получаютприродные антибиотики – натуральныепродукты ферментации, когда в оптимальныхусловиях культивируют микробы –продуценты, которые выделяют антибиотикив процессе своей жизнедеятельности);

-биосинтез с последующими химическимимодификациями (так создают полусинтетическиеантибиотики). Сначала путём биосинтезаполучают природный антибиотик, а затемего первоначальную молекулу видоизменяютпутём химических модификаций, например,присоединяют определённые радикалы, врезультате чего улучшаются противомикробныеи фармакологические характеристикипрепарата;

-химический метод (так получаютсинтетические аналоги природныхантибиотиков, напримерхлорамфеникол/левомицетин). Это вещества,которые имеют такую же структуру, каки природный антибиотик, но их молекулысинтезированы химически.

4. Особенности получения антибиотиков

Процессполучения антибиотика включает в себяследующие основные стадии (рис.1).

1.Получение соответствующего штамма —продуцента антибиотика, пригодного дляпромышленного производства;

2.Биосинтез антибиотика;

3.Выделение и очистка антибиотика;

4.Концентрирование, стабилизацияантибиотика и получение готовогопродукта.

Перваязадача при поиске продуцентов антибиотиков- выделение их из природных источников.Биосинтез антибиотиков – наследственнаяособенность организмов, проявляющаясяв том, что каждый вид (штамм) способенобразовывать один или несколько вполнеопределенных, строго специфичных длянего антибиотических веществ.

Рис.1 Схема производства антибиотиков впроцессе микробного биосинтеза

Выявлениепотенциальной возможности образовыватьв процессе жизнедеятельности антибиотикисвязано с условиями культивированияорганизмов. В одних условиях организмобразует антибиотик, в других условияхтот же организм при хорошем росте небудет обладать способностью синтезироватьантибиотическое вещество.

Образованиеантибиотиков будет происходить толькопри развитии организма в специфическойсреде и при наличии особых внешнихусловий. Путем изменения условийкультивирования можно получить большийили меньший выход антибиотика, илисоздать условия, при которых антибиотиквообще не будет образовываться.

Можнотакже путем изменения условийкультивирования продуцента добитьсяпреимущественного биосинтеза одногоиз антибиотиков, при условии образованияизучаемым организмом несколькихантибиотических веществ, или же получитьновые формы антибиотиков, но только впределах тех соединений, которые способнысинтезироваться этим организмом.

Кчислу наиболее существенных факторов,оказывающих влияние на проявлениеантибиотических свойств микроорганизмов,относятся состав среды, ее активнаякислотность, окислительно-восстановительныеусловия, температура культивирования,методы совместного выращивания двухили большего числа микроорганизмов идругие факторы.

Средыдля культивирования микроорганизмов.Натуральные (комплексные) среды, состоящиеиз природных соединений и имеющиенеопределенный химический состав (частизеленых растений, животные ткани, солод,дрожжи, фрукты, овощи, навоз, почва и т.д.), содержат все компоненты, необходимыедля роста и развития микроорганизмовбольшинства видов. Используются следующиесреды:

-мясопептонная среда, в состав которойодновременно с мясным экстрактом ипептоном входят хлорид натрия, фосфаткалия, иногда глюкоза или сахароза;используется обычно в лабораторнойпрактике.

-картофельные среды с глюкозой и пептоном,часто используемые в лаборатории длякультивирования многих видов актиномицетови бактерий;

-среды с кукурузным экстрактом, соевоймукой, бардой и другими веществами, всостав которых входят сульфат аммония,карбонат кальция, фосфаты, глюкоза,сахароза, лактоза или иные углеводы иряд других соединений; среды успешноприменяются в промышленности, т. к.являются дешевыми и обеспечивают хорошееразвитие микроорганизмов с высокимвыходом антибиотиков.

Посколькунатуральные среды не позволяют получатьстрогие количественные данные дляизучения физиологических и биохимическихособенностей организма, применяютсинтетические среды, которые подбираютдля отдельных продуцентов индивидуально.

Источникамиуглерода могут быть органическиекислоты, спирты, углеводы, сочетанияразличных углеродсодержащих соединений.При промышленном получении рядаантибиотиков в качестве источниковуглерода нередко применяют картофельныйкрахмал, кукурузную муку или другиерастительные материалы.

Источникиазота оказывают большое влияние наобразование микроорганизмамиантибиотических веществ. Обычно в средахдля культивирования микроорганизмовисточником азота служат соли азотной(реже азотистой) кислоты, аммонийныесоли органических и неорганическихкислот, аминокислоты, белки и продуктыих гидролиза.

Обычнонаиболее благоприятным для микроорганизмовявляется соотношение C/N = 20. Однако дляобразования антибиотика такое соотношениене всегда оптимально. Поэтому для каждогопродуцента необходимо подбиратьсоответствующее соотношение углеродаи азота.

Источникамиминерального питания служат фосфор,сера и другие макро- и микроэлементы.

Продуцентыантибиотиков по отношению к концентрациифосфора в среде можно разделить на тригруппы:

-высокочувствительные продуценты, длякоторых оптимальная концентрацияфосфора в среде составляет менее 0,01 %(продуценты нистатина, тетрациклинов,ванкомицина);

-продуценты средней чувствительности,для которых оптимальная концентрацияфосфора составляет 0,010–0,015 % (продуцентыстрептомицина, эритромицина, циклосерина,неомицина);

-малочувствительные продуценты, длякоторых оптимальная концентрацияфосфора составляет 0,018–0,020 % (продуцентыновобиоцина, грамицидина).

Серавходит в состав некоторых антибиотиков,образуемых грибами (пенициллин,цефалоспорин, глиотоксин и др.), бактериями(бацитрацины, субтилины, низины) иактиномицетами (эхиномицины, группатиострептона). Обычно источником серыв среде служат сульфаты. Однако прибиосинтезе пенициллина лучшим источникомсеры для продуцента служит тиосульфатнатрия.

Крометого, для биосинтеза антибиотиковнеобходимы и отдельные микроэлементы.Биосинтезу ряда антибиотических веществ(хлорамфеникола, стрептомицина,пенициллина и др.) способствуют ионыцинка. Стимулирующее влияние на биосинтезгента оказывают ионы кобальта.

ВлияниерН среды. Многие бактериальные организмы,синтезирующие антибиотики, лучшеразвиваются при рН около 7,0, хотянекоторые, например молочнокислыестрептококки, продуцирующие низин,лучше развиваются в среде при рН =5,5÷6,0.

Большинствоактиномицетов хорошо развиваются приначальных значениях рН среды в пределахот 6,7 до 7,8; в большинстве случаевжизнеспособность актиномицетов при рНниже 4,0–4,5 подавлена.

Температура.Для большинства бактериальных организмовтемпературный оптимум развития лежитв диапазоне 30–37 °С. Для продуцентаграмицидина С оптимальная температурадля развития и биосинтеза равна 40 °С.

Актиномицеты,как правило, культивируются притемпературе 26–30°С, хотя некоторые видыстрептомицетов могут развиваться какпри пониженных (от 0 до 18 °С), так и приповышенных (55–60 °С) температурах.

Аэрация.Большинство изученных продуцентовантибиотиков являются аэробами. Длябиосинтеза многих антибиотиков(пенициллин, стрептомицин и др.)максимальное их накопление происходитпри степени аэрации, равной единице,при которой через определенный объемсреды за 1 мин продувается такой же объемвоздуха.

Впроцессе развития продуцента антибиотикав промышленных условиях потребностьорганизма в кислороде меняется взависимости от стадии развития, вязкостикультуральной жидкости и других факторов.

На определенных стадиях могут возникнутьситуации, связанные с кислороднымголоданием продуцента.

В этих условияхследует принимать дополнительные меры,например, повышение концентрацииокислителя добавлением пероксидаводорода.

Наиболееперспективным методом выращиваниямикроорганизмов – продуцентов антибиотиковпризнан метод глубинного культивированияс использованием периодических процессов.В условиях глубинной культуры процессразвития организма и синтеза антибиотикапроходит в две фазы.

Впервой фазе развития культуры или, какее иногда называют, тропофазе (фазасбалансированного роста микроорганизма),наблюдается интенсивное накоплениебиомассы продуцента, связанное с быстрымпотреблением основных компонентовсреды и с высоким уровнем поглощениякислорода.

Вовторой фазе развития, именуемой идиофазой(фаза несбалансированного ростамикроорганизма), накопление биомассызамедлено или даже уменьшено. В этотпериод продукты метаболизма микроорганизмалишь частично используются на построениеклеточного материала, они в основномнаправляются на биосинтез антибиотика.Обычно максимум продукции антибиотикав среде наступает после максимуманакопления биомассы.

Списоклитературы

1.Медицинская микробиология, вирусологияи иммунология: Учебник для студентовмедицинских вузов / Под. ред. А.А. Воробьева.2-е изд. М. ООО «Медицинское информационноеагентство», 2008. 704 с.

2.Тимаков В.Д., Левашев В.С., Борисов Л.В.Микробиология: Учебник. 2-е изд. М.:Медицина, 1983, 512 с.

3.http://fictionbook.ru/author/aleksandr_sedov/medicinskaya_mikrobiologiya_konspekt_lek/read_online.html?page=5.

4.http://www.bigpi.biysk.ru/encicl/articles/38/1003879/1003879F.htm.

Ответына тесты

1.Споры образуют возбудители:

а)дифтерии

б)столбняка

в)брюшного тифа

г)газовой гангрены

д)сибирской язвы.

2.Что такое вирусы?

Вирусы– это мельчайшие микробы («фильтрующиеагенты»), не имеющие клеточного строения,белоксинтезирующей системы, содержащиеодин тип нуклеиновой кислоты (толькоДНК или РНК); они являются облигатнымивнутриклеточными паразитами, размножаютсяв цитоплазме или ядре клетки.

3.Для выделения чистой культуры из смесимикробов используют:

а)посев на чашку Петри

б)изучение колоний

в)титрование по Грациа

г)посев на косой агар

д)тиндализацию

е)изучение биохимических свойств.

4.Основные функции В-лимфоцитов:

а)РТПХ

б)клеточный иммунитет

в)гуморальный иммунитет

г)противовирусный иммунитет.

5.Что необходимо для длительного сохраненияжизнеспособности микроорганизмов?

а)ионизирующее излучение

б)низкие температуры

в)химические вещества

г)лиофилизация

д)физические воздействия.

6.Как называются болезни растений?

а)эпифитные

б)микоризами

в)бактериозы

г)ризосферами.

7.Какое вещество необходимо для консервациивакцин?

а)адьювант

б)полимерные вещества

в)мертиолат

г)формалин

д)сулема.

Источник: https://studfile.net/preview/8077027/page:3/

вопрос 29 – микробиология экзамен

Источники получения антибиотиков

Противомикробные препараты. Антибиотики: источники,классификация по химической структуре, механизму, спектру и типу действия.Способы получения.

Противомикробныелекарственные средства – это препараты, которые применяют приинфекционных заболеваниях для этиотропного лечения (направленного напричину болезни), а также (редко и осторожно) для профилактики заболевания.

     Обладают избирательностью действия (селективнойтоксичностью, термин П.Эрлиха), т.е. разной степенью токсичности для паразитови клеток макроорганизма

Классификация

1.      По спектру действия:

     -противовирусные

     -антибактериальные

          узкого спектра

          широкого спектра

2. Потипу действия:

   -микробоцидные (вызывающие необратимые повреждения),

   -микробостатические (ингибируют рост и размножение).

3.По происхождению:

   -антибиотики (биологического происхождения, действуют только на клеточныемикроорганизмы),

   – синтетические химиопрепараты(действуют на клеточные и неклеточные микроорганизмы).

Антибиотикипротивомикробныепрепараты биологического происхождения, их полусинтетические производные илисинтетические аналоги, обладающие высокой физиологической активностью поотношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, бактериям,актиномицетам, грибам, водорослям, простейшим) или к злокачественным опухолям,избирательно задерживая их рост или полностью подавляя развитие.

      В настоящее время известно около 40.000антибиотиков, применяется примерно 60.

История открытия антибиотиков

1871-72гг.– В.А. Манассеин и А.Г.Полотебнов наблюдали эффект при лечении зараженных ран плесенью.

1887г.- Л. Пастер наблюдал явление антагонизма бактерий и плесени.

1928-29гг.- А. Флеминг открыл, что вещество, выделяемое Penicillumnotatumв культуральную жидкость, задерживает ростстафилококка.

1940г.– Х. Флори и Э. Чейн получили стабилизированный препарат очищенногопенициллина.

1945г.– А.Флемминг, Х.Флори и Э Чейн получили Нобелевскую премию.

ВРоссии большой вклад в учение об антибиотиках внесли З.В. Ермольева и Г.Ф.Гаузе.

Термин«Антибиотик» предложен С. Ваксманом в 1942г. Для обозначения природныхвеществ в низких концентрациях антагонистичных росту микроорганизмов.

Продуценты антибиотиков:

–            Актиномицеты (особенно стрептоактиномицеты),примерно 80% АБ,

–            Гифальные (плесневые грибы), β-лактамные АБ и фузидиевая кислота,

–            Бактерии (бациллы, асевдомонады и др.), полимиксины, бацитрацин и др.

Способы получения антибиотиков:

o      Биологический (ферментация),

o      Биосинтез с последующими химическимимодификациями (полусинтетические АБ) для улучшения противомикробного действия и

фармакологических характеристик,

o      Химический синтез (синтетические аналоги),например хлорамфеникол – синт. аналог левомицетина

Классификация антибиотиков по химическомустроению:

1)      β-лактамы(бактерицидное действие)

¢ Пенициллины, чащена грам+, инактивируются пенициллиназами (кроме оксациллина, метициллина), естьширокого спектра (ампициллин, амоксициллин),

¢ Цефалоспорины, чащена грам-, 4 поколения:

               -цефазолин, цефалотин

               -цефуроксим, цефаклор

               -цефотаксим, цефтазидим (уст. к β-лактамазам)

               -цефепим (уст. к β-лактамазам)

¢ Карбопенемы(имипенем), широкого спектра, уст. к β-лактамазам

¢ Монобактамы(азтреонам), узкий спектр, очень активны против грам-, резистентны к β-лактамазам

2) Гликопептиды (ванкомицин,тейкопланин), крупные молекулы, на грам+, используют при резистентности илиаллергии к β-лактамам.

3) Аминогликозиды (стрептомицин,гентамицин), сизомицин, тобрамицин, бактерицидные, широкого спектра (особенно грам-, на некоторыхпростейших), несколько поколений.

4) Тетрациклины (тетрациклин,доксициклин), крупные молекулы, бактериостатические, широкий спектр, действуютна внутриклеточные паразиты (риккетсии, хламидии, микоплазмы, бруцеллы).

5) Макролиды (эритромицин, олеандомицин, азитромицин,кларитромицин), бактериостатические и бактерицидные, макроциклические молекулы,широкий спектр (в т.ч. на внутриклеточные паразиты).

6) Линкозамиды (линкомицин,клиндамицин), бактериостатические, спектр как у макролидов, особенно активныпротив анаэробных бактерий.

7) Левомицетин (хлорамфеникол),бактериостатические, токсичные, широкий спектр (в т.ч. на внутриклеточныепаразиты).

8) Рифамицины (рифампицин),бактерицидные, широкий спектр (в т.ч. на внутриклеточные паразиты), оченьэфективны против микобактерий.

9) Полипептиды (полимиксины),узкий спектр (грам-), очень токсичны (используют только наружно), сейчас неиспользуются.

10) Полиены (амфотерицин В, нистатин), противогрибковые,токсичны, чаще применяют местно.

Источник: https://www.sites.google.com/site/mikrobiologiaekzamen/-29

Источники и способы получения антибиотиков

Источники получения антибиотиков

Основными продуцентами природных антибиотиков являются микроорганизмы, которые, находясь в своей естественной среде (в основном в почве), синтезируют антибиотики в качестве средства выживания в борьбе за существование. Животные и растительные клетки также могут вырабатывать некоторые вещества с селективным антимикробным действием, однако широкого применения в медицине в качестве продуцентов антибиотиков они не получили.Таким образом, основными источниками получения природных полусинтетических антибиотиков стали:

  • – Актиномицеты (особенно стрептомицеты) – ветвящиеся бактерии. Они синтезируют большинство природных антибиотиков (80%).
  • – Плесневые грибы – синтезируют природные бета – лактамы (грибы рода Cephalosporium и Penicillium) и фузидиевую кислоту.
  • – Типичные бактерии – например, эубактерии, бациллы, псевдомонады – продуцируют бацитрацин, полимиксины и другие вещества, обладающие антибактериальным действием.

Существуют три основных способа получения антибиотиков:

  • – биологический синтез (так получают природные антибиотики – натуральные продукты ферментации, когда в оптимальных условиях культивируют микробы – продуценты, которые выделяют антибиотики в процессе своей жизнедеятельности);
  • – биосинтез с последующими химическими модификациями (так создают полусинтетические антибиотики). Сначала путём биосинтеза получают природный антибиотик, а затем его первоначальную молекулу видоизменяют путём химических модификаций, например, присоединяют определённые радикалы, в результате чего улучшаются противомикробные и фармакологические характеристики препарата;
  • – химический метод (так получают синтетические аналоги природных антибиотиков, например хлорамфеникол/левомицетин). Это вещества, которые имеют такую же структуру, как и природный антибиотик, но их молекулы синтезированы химически.

антибиотик клинический полусинтетический

Процесс получения антибиотика включает в себя следующие основные стадии (рис.1)

  • 1. Получение соответствующего штамма — продуцента антибиотика, пригодного для промышленного производства;
  • 2. Биосинтез антибиотика;
  • 3. Выделение и очистка антибиотика;
  • 4. Концентрирование, стабилизация антибиотика и получение готового продукта.

Первая задача при поиске продуцентов антибиотиков – выделение их из природных источников. Биосинтез антибиотиков – наследственная особенность организмов, проявляющаяся в том, что каждый вид (штамм) способен образовывать один или несколько вполне определенных, строго специфичных для него антибиотических веществ.

Рис.1. Схема производства антибиотиков в процессе микробного биосинтеза

Выявление потенциальной возможности образовывать в процессе жизнедеятельности антибиотики связано с условиями культивирования организмов. В одних условиях организм образует антибиотик, в других условиях тот же организм при хорошем росте не будет обладать способностью синтезировать антибиотическое вещество.

Образование антибиотиков будет происходить только при развитии организма в специфической среде и при наличии особых внешних условий. Путем изменения условий культивирования можно получить больший или меньший выход антибиотика, или создать условия, при которых антибиотик вообще не будет образовываться.

Можно также путем изменения условий культивирования продуцента добиться преимущественного биосинтеза одного из антибиотиков, при условии образования изучаемым организмом нескольких антибиотических веществ, или же получить новые формы антибиотиков, но только в пределах тех соединений, которые способны синтезироваться этим организмом.

К числу наиболее существенных факторов, оказывающих влияние на проявление антибиотических свойств микроорганизмов, относятся состав среды, ее активная кислотность, окислительно-восстановительные условия, температура культивирования, методы совместного выращивания двух или большего числа микроорганизмов и другие факторы.

Среды для культивирования микроорганизмов. Натуральные (комплексные) среды, состоящие из природных соединений и имеющие неопределенный химический состав (части зеленых растений, животные ткани, солод, дрожжи, фрукты, овощи, навоз, почва и т. д.), содержат все компоненты, необходимые для роста и развития микроорганизмов большинства видов. Используются следующие среды:

  • – мясопептонная среда, в состав которой одновременно с мясным экстрактом и пептоном входят хлорид натрия, фосфат калия, иногда глюкоза или сахароза; используется обычно в лабораторной практике.
  • – картофельные среды с глюкозой и пептоном, часто используемые в лаборатории для культивирования многих видов актиномицетов и бактерий;
  • – среды с кукурузным экстрактом, соевой мукой, бардой и другими веществами, в состав которых входят сульфат аммония, карбонат кальция, фосфаты, глюкоза, сахароза, лактоза или иные углеводы и ряд других соединений; среды успешно применяются в промышленности, т. к. являются дешевыми и обеспечивают хорошее развитие микроорганизмов с высоким выходом антибиотиков.

Поскольку натуральные среды не позволяют получать строгие количественные данные для изучения физиологических и биохимических особенностей организма, применяют синтетические среды, которые подбирают для отдельных продуцентов индивидуально.

Источниками углерода могут быть органические кислоты, спирты, углеводы, сочетания различных углеродсодержащих соединений. При промышленном получении ряда антибиотиков в качестве источников углерода нередко применяют картофельный крахмал, кукурузную муку или другие растительные материалы.

Источники азота оказывают большое влияние на образование микроорганизмами антибиотических веществ. Обычно в средах для культивирования микроорганизмов источником азота служат соли азотной (реже азотистой) кислоты, аммонийные соли органических и неорганических кислот, аминокислоты, белки и продукты их гидролиза.

Обычно наиболее благоприятным для микроорганизмов является соотношение C/N = 20. Однако для образования антибиотика такое соотношение не всегда оптимально. Поэтому для каждого продуцента необходимо подбирать соответствующее соотношение углерода и азота.

Источниками минерального питания служат фосфор, сера и другие макро- и микроэлементы.

Продуценты антибиотиков по отношению к концентрации фосфора в среде можно разделить на три группы:

  • – высокочувствительные продуценты, для которых оптимальная концентрация фосфора в среде составляет менее 0,01 % (продуценты нистатина, тетрациклинов, ванкомицина);
  • – продуценты средней чувствительности, для которых оптимальная концентрация фосфора составляет 0,010-0,015 % (продуценты стрептомицина, эритромицина, циклосерина, неомицина);
  • – малочувствительные продуценты, для которых оптимальная концентрация фосфора составляет 0,018-0,020 % (продуценты новобиоцина, грамицидина).

Сера входит в состав некоторых антибиотиков, образуемых грибами (пенициллин, цефалоспорин, глиотоксин и др.), бактериями (бацитрацины, субтилины, низины) и актиномицетами (эхиномицины, группа тиострептона). Обычно источником серы в среде служат сульфаты. Однако при биосинтезе пенициллина лучшим источником серы для продуцента служит тиосульфат натрия.

Кроме того, для биосинтеза антибиотиков необходимы и отдельные микроэлементы. Биосинтезу ряда антибиотических веществ (хлорамфеникола, стрептомицина, пенициллина и др.) способствуют ионы цинка. Стимулирующее влияние на биосинтез гента оказывают ионы кобальта.

Влияние рН среды. Многие бактериальные организмы, синтезирующие антибиотики, лучше развиваются при рН около 7,0, хотя некоторые, например молочнокислые стрептококки, продуцирующие низин, лучше развиваются в среде при рН = 5,5ч6,0.

Большинство актиномицетов хорошо развиваются при начальных значениях рН среды в пределах от 6,7 до 7,8; в большинстве случаев жизнеспособность актиномицетов при рН ниже 4,0-4,5 подавлена.

Температура. Для большинства бактериальных организмов температурный оптимум развития лежит в диапазоне 30-37 °С. Для продуцента грамицидина С оптимальная температура для развития и биосинтеза равна 40 °С.

Актиномицеты, как правило, культивируются при температуре 26-30°С, хотя некоторые виды стрептомицетов могут развиваться как при пониженных (от 0 до 18 °С), так и при повышенных (55-60 °С) температурах.

Аэрация. Большинство изученных продуцентов антибиотиков являются аэробами. Для биосинтеза многих антибиотиков (пенициллин, стрептомицин и др.) максимальное их накопление происходит при степени аэрации, равной единице, при которой через определенный объем среды за 1 мин продувается такой же объем воздуха.

В процессе развития продуцента антибиотика в промышленных условиях потребность организма в кислороде меняется в зависимости от стадии развития, вязкости культуральной жидкости и других факторов.

На определенных стадиях могут возникнуть ситуации, связанные с кислородным голоданием продуцента.

В этих условиях следует принимать дополнительные меры, например, повышение концентрации окислителя добавлением пероксида водорода.

Наиболее перспективным методом выращивания микроорганизмов – продуцентов антибиотиков признан метод глубинного культивирования с использованием периодических процессов. В условиях глубинной культуры процесс развития организма и синтеза антибиотика проходит в две фазы.

В первой фазе развития культуры или, как ее иногда называют, тропофазе (фаза сбалансированного роста микроорганизма), наблюдается интенсивное накопление биомассы продуцента, связанное с быстрым потреблением основных компонентов среды и с высоким уровнем поглощения кислорода.

Во второй фазе развития, именуемой идиофазой (фаза несбалансированного роста микроорганизма), накопление биомассы замедлено или даже уменьшено.

В этот период продукты метаболизма микроорганизма лишь частично используются на построение клеточного материала, они в основном направляются на биосинтез антибиотика.

Обычно максимум продукции антибиотика в среде наступает после максимума накопления биомассы.

Источник: https://vuzlit.ru/863459/istochniki_sposoby_polucheniya_antibiotikov

Источники получения природных и полусинтетических антибио-

Источники получения антибиотиков
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Тиков

Основными продуцентами природных антибиотиков являются

микроорганизмы, которые, находясь в своей естественной среде (в

основном в почве), синтезируют антибиотики в качестве средства

борьбы за выживание. Клетки растений и животных также могут

нырабатывать разнообразные химические вещества с селективным

антимикробным действием (например, фитонциды, антимикроб-

ные пептиды и др.), однако широкого применения в медицине в

качестве продуцентов антибиотиков они не получили.

Таким образом, основными источниками получения природ-

ных и полусинтетических антибиотиков стали:

• плесневые грибы — синтезируют природные р-лактамы (гри-

бы рода Cephalosporium и Penicillium) и фузидиевую кислоту;

• актиномицеты (особенно стрептомицеты) — ветвящиеся бак-

терии, синтезируют большинство природных антибиотиков

(80%);

• типичные бактерии, например бациллы, псевдомонады, про-

дуцируют бацитрацин, полимиксины и другие вещества, об-

ладающие антибактериальными свойствами.

Способы получения антибиотиков

Основные способы получения антибиотиков:

• биологический синтез (используют для получения природных

антибиотиков). В условиях специализированных производств

Глава 7

Культивируют микробы-продуценты, которые выделяют анти-

биотики в процессе своей жизнедеятельности;

• биосинтез с последующими химическими модификациями

(применяют для создания пол у синтетических антибиотиков).

Сначала путем биосинтеза получают природный антибиотик,

А затем его молекулу изменяют путем химических модифи-

каций, например присоединяют определенные радикалы, в

Результате чего улучшаются антимикробные и фармакологи-

ческие свойства препарата;

• химический синтез (применяют для получения синтетических

аналогов природных антибиотиков). Это вещества, которые

Имеют такую же структуру, как и природный антибиотик, но

Их молекулы синтезированы химически.

Р-Лактамы. Класс антибиотиков, включающих значительное

Число природных и полусинтетических соединений, характерной

Чертой которых является наличие р-лактамного кольца, при разру-

Шении которого препараты теряют свою активность; пеницилли-

Ны имеют в своем составе 5-членные, а цефалоспорины 6-членные

Соединения. Тип действия — бактерицидный. Антибиотики этого

Класса подразделяют на пенициллины, цефалоспорины, карбапене-

Мы и монобактамы.

Пенициллины. Выделяют природные (получены из грибов) и

полусинтетические пенициллины. Природный препарат — бензил-

пенициллин (пенициллин G) и его соли (калиевая и натриевая) —

Активен против грамположительных бактерий, однако имеет много

Недостатков: быстро выводится из организма, разрушается в кис-

Лой среде желудка, инактивируется пенициллиназами — бактери-

Альными ферментами, разрушающими р-лактамное кольцо. По-

Лусинтетические пенициллины, полученные путем присоединения

К основе природного пенициллина — 6-аминопенициллановой

Кислоте — различных радикалов, имеют преимущества перед при-

Родным препаратом, в том числе широкий спектр действия.

• Депо-препарат (бициллин), действует около 4 нед (создает

Депо в мышцах), применяется для лечения сифилиса, про-

Филактики рецидивов ревматизма и других стрептококковых

Инфекций, пневмококковых пневмоний. Используется для

Лечения менингококковых инфекций, гонореи.

• Кислотоустойчивые ____________(феноксиметилпенициллин), для перо-

Рального приема.

Антимикробные химиотерапевтические препараты 219

• Пенициллиназоустойчивые (метициллин, оксадиллин), в от-

Личие от природного пенициллина антибиотики этой группы

Устойчивы к действию пенициллиназы. Эффективны в от-

Ношении пенициллинрезистентных стафилококков, а также

в отношении S. pyogenes. Используются для лечения стафи-

Лококковых инфекций, включая абсцессы, пневмонии, эндо-

Кардиты и септицемии.

• Широкого спектра (ампициллин, амоксициллин). Активность

Подобна бензилпенициллину, но активны в отношении гра-

Мотрицательных аэробных бактерий: кишечных палочек,

Сальмонелл, шигелл, гемофильных палочек.

• Аитисинегнойные (препараты делятся на 2 группы: карбокси-

пенициллины и уреидопенициллины):

— карбоксипенициллины (карбенициллин, тикарциллин, пи-

Пероциллин). Активны в отношении многих грамположи-

Тельных и грамотрицательных бактерий: нейссерий, боль-

Шинства штаммов протея и других энтеробактерий. Особое

значение имеет активность в отношении Pseudomonas aeruginosa;

— уреидопенициллины (пиперациллин, азлоциллин). При-

Меняются для лечения инфекций, вызванных Pseudomonas

Aeruginosa, активность против которой в 4—8 раз выше, чем

У карбенициллина; и других грамотрицательных бактерий,

Включая неспорообразующие анаэробы.

• Комбинированные (амоксициллин + клавулановая кислота, ам-

пициллин + сульбактам). В состав этих препаратов включены

ингибиторы ферментов — [3-лактамаз (клавулановая кислота,

Сульбактам и др.), содержащие в своей молекуле р-лактамное

Кольцо. (5-лактамное кольцо, связываясь с (3-лактамазами, ин-

Гибирует их и таким образом защищает молекулу антибиоти-

Ка от разрушения. Ингибиторы ферментов действуют на все

Микроорганизмы, чувствительные к ампициллину, а также на

Неспорообразующие анаэробы.

Цефалоспорины. Один из наиболее обширных классов антибио-

Тиков. Основным структурным компонентом этой группы анти-

Биотиков является цефалоспорин С, структурно подобный пени-

Циллину.

Общие свойства цефалоспоринов: выраженное бактерицидное

Действие, низкая токсичность, широкий терапевтический диапа-

Глава 7

Зон, не действуют на энтерококки, листерии, метициллинрези-

Стентные стафилококки, вызывают перекрестную аллергию с пе-

нициллинами у 10% больных. Спектр действия широкий, но более

Активны в отношении грамотрицательных бактерий. По последо-

Вательности внедрения различают 4 поколения (генерации) препа-

Ратов, которые отличаются по спектрам активности, устойчивости

К р-лактамазам и некоторым фармакологическим свойствам, по-

Этому препараты одного поколения не заменяют препараты другого

поколения, а дополняют:

• 1 поколение (цефамезин, цефазолин, цефалотин и др.) — ак-

Тивны в отношении грамположительных бактерий и энтеро-

Бактерий. Неактивны в отношении Pseudomonas aeruginosa.

Устойчивы к стафилококковым р-лактамазам, но разрушают-

ся р-лактамазами грамотрицательных бактерий;

• 2 поколение (цефамандол, цефуроксим, цефаклор и др.) — по

Действию на грамположительные бактерии равноценны цефа-

Лоспоринам 1-го поколения, но более активны в отношении

грамотрицательных, более устойчивы к р-лактамазам;

• 3 поколение (цефотаксим, цефтазидим и др.) — обладают осо-

Бенно высокой активностью против грамотрицательных бак-

Терий из семейства Enterobacteriaceae, некоторые активны в

Отношении синегнойной палочки. Менее активны в отно-

Шении грамположительных бактерий. Высоко резистентны к

действию р-лактамаз;

• 4 поколение (цефепим, цефпирон и др.) — действуют на неко-

Торые грамположительные бактерии (активность в отношении

Стафилококков сопоставима с цефалоспоринами 2-го поколе-

Ния), высокая активность в отношении некоторых грамотри-

Цательных бактерий и синегнойной палочки, резистентны к

Действию р-лактамаз.

Монобактамы {азтреонам, тазобактам и др.) — моноцикличе-

Ские р-лактамы, узкого спектра действия. Очень активны только

Против грамотрицательных бактерий, в том числе синегнойной па-

Лочки и грамотрицательных колиформных бактерий. Резистентны

К р-лактамазам.

Карбапенемы (имипенем, меропенем и др.) — из всех р-лактамов

Имеют самый широкий спектр действия за исключением мети-

циллинрезистентных штаммов S. aureus и Enterococcus faecium. Ре-

зистентны к р-лактамазам. Карбапенемы — антибиотики резерва,

Ai i [ имикробные химиотерапевтические препараты 221

Назначаются при тяжелых инфекциях, вызванных множественно

Устойчивыми штаммами микроорганизмов, а также при смешан-

Ных инфекциях.

Гликопептиды (ванкомицин и тейкопланин). Активны только в

Отношении грамположительных бактерий, включая метициллин-

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/4x1e7b.html

Вопрос №65. Антибиотики. Классификация антибиотиков по источникам получения и спектру действия. Механизм действия антибиотиков

Источники получения антибиотиков

Антибиотики — химиотерапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной спо­собностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований.

За тот период, который прошел со времени открытия П.Эрлиха, было получено более 10 000 различных антибиотиков, по­этому важной проблемой являлась систематизация этих препа­ратов. В настоящее время существуют различные классификации антибиотиков, однако ни одна из них не является общеприня­той.

В основу главной классификации антибиотиков положено их химическое строение.

Наиболее важными классами синтетических антибиотиков яв­ляются хинолоны и фторхинолоны (например, ципрофлоксацин), сульфаниламиды (сульфадиметоксин), имидазолы (метронидазол), нитрофураны (фурадонин, фурагин).

По спектру действия антибиотики делят на пять групп в зави­симости от того, на какие микроорганизмы они оказывают воз­действие. Кроме того, существуют противоопухолевые антибио­тики, продуцентами которых также являются актиномицеты. Каж­дая из этих групп включает две подгруппы: антибиотики широ­кого и узкого спектра действия.

Антибактериальные антибиотики составляют самую многочисленную группу препаратов. Преобладают в ней антиби­отики широкого спектра действия, оказывающие влияние на представителей всех трех отделов бактерий.

К антибиотикам широкого спектра действия относятся аминогликозиды, тетрациклины и др.

Антибиотики узкого спектра действия эффектив­ны в отношении небольшого круга бактерий, например полет-миксины действуют на грациликутные, ванкомицин влияет на грамположительные бактерии.

В отдельные группы выделяют противотуберкулезные, противолепрозные, противосифилитические препараты.

Противогрибковые антибиотики включают значитель­но меньшее число препаратов. Широким спектром действия об­ладает, например, амфотерицин В, эффективный при кандидозах, бластомикозах, аспергиллезах; в то же время нистатин, дей­ствующий на грибы рода Candida, является антибиотиком узко­го спектра действия.

Антипротозойные и антивирусные антибиотики на­считывают небольшое число препаратов.

Противоопухолевые антибиотики представлены препара­тами, обладающими цитотоксическим действием. Большинство из них применяют при многих видах опухолей, например митоми-цин С.

Действие антибиотиков на микроорганизмы связано с их спо­собностью подавлять те или иные биохимические реакции, про­исходящие в микробной клетке.

В зависимости от механизма дей­ствия различают пять групп антибиотиков:

1. антибиотики, нарушающие синтез клеточной стенки. К этой группе относятся, например, β-лактамы.

Препараты этой груп­пы характеризуются самой высокой избирательностью дей­ствия: они убивают бактерии и не оказывают влияния на клет­ки микроорганизма, так как последние не имеют главного компонента клеточной стенки бактерий — пептидогликана. В связи с этим β -лактамные антибиотики являются наименее токсичными для макроорганизма;

2. антибиотики, нарушающие молекулярную организацию и синтез клеточных мембран. Примерами подоб­ных препаратов являются полимиксины, полиены;

3. антибиотики, нарушающие синтез белка; это наиболее многочисленная группа препаратов. Представителями этой группы являются аминогликозиды, тетрациклины, макроли-ды, левомицетин, вызывающие нарушение синтеза белка на разных уровнях;

4. антибиотики — ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот. Например, хинолоны нарушают синтез ДНК, рифампицин — синтез РНК;

5. антибиотики, подавляющие синтез пуринов и аминокислот. К этой группе относятся, например, сульфаниламиды.

Источники антибиотиков.

Основными продуцентами природных ан­тибиотиков являются микроорганизмы, ко­торые, находясь в своей естественной среде (в основном, в почве), синтезируют антибио­тики в качестве средства выживания в борьбе за существование.

Животные и растительные клетки также могут вырабатывать некото­рые вещества с селективным антимикробным действием (например, фитонциды), однако широкого применения в медицине в качестве продуцентов антибиотиков они не получили.

Таким образом, основными источниками получения природных и полусинтетических антибиотиков стали:

• Актиномицеты(особенно стрептомицеты) — ветвящиеся бактерии. Они синтезиру­ют большинство природных антибиотиков (80 %).

• Плесневые грибы— синтезируют природ­ные бета-лактамы (грибы рода Cephalosporium и Penicillium)H фузидиевую кислоту.

• Типичные бактерии— например, эубактерии, бациллы, псевдомонады — продуцируют бацитрацин, полимиксины и другие вещества, обладающие антибактериальным действием.

Способы получения.

Существует три основных способа получе­ния антибиотиков:

• биологическийсинтез (так получают при­родные антибиотики — натуральные продук­ты ферментации, когда в оптимальных ус­ловиях культивируют микробы-продуценты, которые выделяют антибиотики в процессе своей жизнедеятельности);

• биосинтезс последующими химическими модификациями(так создают полусинтетичес­кие антибиотики). Сначала путем биосинтеза получают природный антибиотик, а затем его первоначальную молекулу видоизменяют путем химических модификаций, например присо­единяют определенные радикалы, в результате чего улучшаются противомикробные и фарма­кологические характеристики препарата;

• химическийсинтез (так получают синте­тические аналоги природных антибиотиков, например хлорамфеникол/левомицетин). Это вещества, которые имеют такую же структуру.



Источник: https://infopedia.su/16x10e47.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.