Антибиотики микробного происхождения
Реферат
по предмету «Химия» на тему
«
Антибиотики микробного происхождения»
Содержание
Введение
.
Применение антибиотиков в пищевой промышленности
.
Классификация антибиотиков
.
Механизмы действия антибиотиков на микробную клетку
.
Бета-лактамные антибиотики
.
Бацитрацины
.
Полимиксины
.
Гликопептидные антибиотики
.
Полиены
.
Аминогликозиды
.
Тетрациклины
.
Фениколы
.
Макролиды
Заключение
Список
использованной литературы
Введение
В народной медицине некоторые способы применения
лечебных свойств микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности были известны
давно. Так, например, для лечения некоторых язвенных поражений, кишечных
расстройств и других заболеваний находил применение заплесневевший хлеб. В
конце 19 века русские исследователи - В.А. Манассеин и А.Г. Полотебнов описали
практическое использование зеленой плесени для заживления язв кожи. Примерно к
этому же времени относятся и основополагающие труды Луи Пастера, которые в 1877
году обратил внимание на подавление развития возбудителя сибирской язвы
некоторыми сапрофитными бактериями и высказал мысль о возможности практического
использования этого явления[1].
1. Применение антибиотиков в пищевой
промышленности
Одной из важнейших мер, принимаемых для хорошего
сохранения пищевых продуктов, является борьба с развитием микроорганизмов. Для
этой цели применяются консервирование, сквашивание, кипячение, замораживание
продуктов, что изменяет их свойства и значительно снижает пищевую ценность.
Применение антибиотиков, обладающих мощным
антибактериальным действием и сравнительно малой токсичностью для организма
человека, позволяет сохранять пищевые продукты без потери их питательной
ценности. Наиболее эффективны для этой цели антибиотики с широким спектром
действия. При испытании их действия на различные микроорганизмы, выделенные из
испорченного мяса, антибиотики подавляли развитие 70- 80% штаммов.
Антибиотики используют для консервации мяса,
рыбы, птицы, молока, плодов, овощей и др. Антибиотик скармливают животным
непосредственно перед убоем или вводят его под давлением в сонную артерию сразу
же после убоя. Это позволяет увеличить срок хранения свежего мяса до 2-3 суток
и улучшить его внешний вид, запах, окраску. Эффективно также опрыскивание
разделанных и охлажденных говяжьих туш раствором антибиотика. Добавка
антибиотика удлиняет срок хранения мясного фарша.
Применение антибиотиков позволяет значительно
удлинить сроки хранения свежей рыбы и птицы (особенно при длительной
транспортировке). Рыбу или птицу погружают в раствор антибиотика (концентрация
5-100 мг/л) на 1-5 мин или в охлажденную морскую воду (1-1,5 °С), содержащую 2
мг/л антибиотика.
Возможно применение антибиотиков и при
изготовлении овощных консервов, в этом случае часто используют антибиотики,
полученные из высших растений (фитонциды).
Антибиотики применяют в тех случаях, когда
требуется подавить развитие нежелательной вредной микрофлоры. Например, в
виноделии для подавления роста бактерий, образующих слизистые вещества, и диких
дрожжей используют пенициллин, хлортетрациклин, бацитрацин.
Во всех случаях применения антибиотиков для
консервирования пищевых продуктов необходимо учитывать возможность попадания их
в небольших количествах в организм человека. Показано, что в 200 г
консервированного мяса (с применением антибиотика) содержится примерно 1/1000
часть суточной лечебной дозы препарата. Хотя такие подпороговые дозы и не
проявляют фармакологического действия, они могут влиять на чувствительность
макроорганизмов. Поэтому необходимо обращать особое внимание на удаление антибиотиков
перед окончательным приготовлением пищевых продуктов.
. Классификация антибиотиков
Существует множество классификаций антибиотиков,
в основе которых приняты во внимание те или иные свойства и признаки
антибиотиков[1]. Например, по химическому строению (бета-лактамные,
аминогликозиды, макролиды, тетрациклины, полимиксины и др.), в зависимости от
типа воздействия (бактерицидные и бактериостатические), по спектру действия
(широкого спектра, преимущественно действующие на грамположительные и грамотрицательные
кокки или грамотрицательные палочки и др.), по механизму действия на микробную
клетку антибиотики делят на две группы:
- антибиотики, нарушающие функцию стенки
микробной клетки;
- антибиотики, влияющие на синтез РНК и ДНК или
белков в микробной клетке.
Антибиотики первой группы в основном
воздействуют на биохимические реакции стенки микробной клетки. Антибиотики
второй группы влияют на обменные процессы в самой микробной клетке.
В данной работе будут рассмотрены: классификация
антибиотиков по химическому строению, а также антибиотики микробного
происхождения, которые наряду с антибиотиками, производимыми растениями,
животными, а также синтетическими и полусинтетическими, которые применяются в
пищевой промышленности и в клинической практике[2].
. Механизмы действия антибиотиков на микробную
клетку
Механизм антимикробного действия антибиотиков
разнообразен. Одни нарушают синтез клеточной стенки микробной клетки
(пенициллин, цефалоспорин), другие тормозят процессы синтеза белка в клетке
(стрептомицин, тетрациклин, левомицетин), третьи угнетают синтез нуклеиновых
кислот в клетках (рифампицин и др.).
Для каждого антибиотика характерен спектр
действия, т.е. препарат может оказывать губительное действие на определенные
виды микроорганизмов.
Антибиотики широкого спектра действия активны в
отношении различных групп микроорганизмов (тетрациклины) или угнетают
размножение грамположительных и грамотрицательных микробов (стрептомицин).
Некоторые антибиотики действуют наиболее узкий
круг микроорганизмов. Например, к полимиксину чувствительны преимущественно
грамотрицательные бактерии.
По группам объектов, на которые действуют
антибиотики, их разделяют на:
. Антибактериальные, угнетающие развитие
бактерий и составляющие наиболее обширную группу различных по химическому
составу препаратов. Для лечения инфекций, вызываемых бактериями, чаще
используют антибиотики широкого спектра действия (тетрациклины, левомицетин,
стрептомицин, гентамицин, кантамицин, полусинтетические пенициллины,
цефалоспорины).
. Противогрибковые антибиотики (нистатин,
амфотерицин В др.) оказывают угнетающее действие на рост несовершенных и
совершенных микроскопических грибов, так как нарушают целостность
цитоплазматических мембран микробных клеток.
. Противоопухолевые антибиотики (актиномицины,
митрамицин, блеомицин) угнетают синтез нуклеиновых кислот в животных клетках и
используются для лечения различных форм злокачественных новообразований.
Антибиотики могут оказывать на микроорганизмы
бактериостатическое и бактерицидное действие. Бактерицидное действие
антибиотиков вызывает гибель микроорганизмов, а бактериостатическое действие
подавляет или задерживает их размножение. Характер оказываемого действия на
микробные клетки зависит от характеристики антибиотика, его концентрации, а
также от особенностей самого микроорганизма.
. Бета-лактамные антибиотики
Бета-лактамные антибиотики (β-лактамные
антибиотики, β-лактамы) -
группа антибиотиков
<#"820916.files/image001.gif">
Рисунок 1. 1. - пенициллины
<#"820916.files/image002.gif">
Рисунок 2. Бацирацин А.
. Полимиксины
К полимиксинам относятся
антибиотики, механизм действия которых основан на нарушении цитоплазматической
мембраны. Обладает узким спектром активности в отношении грамотрицательной
флоры. По химическому строению представляют собой сложные органические
соединения, основой которых является полипептид (Рис.3). Основное клиническое
значение имеет активность полимиксинов в отношении синегнойной палочки P.
aeruginosa.
Рисунок 3. Полимиксин В.
Наибольшее применение находят полимиксин
В
<#"820916.files/image004.gif">
Тейкопланин
Не смотря на длительную историю
использования (ванкомицин - с 1958 года) в последнее время интерес к ним возрос
в связи с увеличением частоты нозокомиальных инфекций
<#"820916.files/image005.gif">
Рисунок 4. Ванкомицин.
Примечательной особенностью данной
группы антибиотиков является отсутствие всасывания при приеме внутрь[5].
. Полиены
К антибиотикам группы полиенов
относятся нистатин, амфотерицин В и др (Рис.5). Основной спектр действия -
патогенные грибы. Полиены повреждают их цитоплазматическую мембрану, связываясь
с эргостерином, являющимся основным и неотъемлемым компонентом мембраны
дрожжей, грибов и простейших. Побочные эффекты, особенно амфотерицина В,
связаны именно с этой особенностью механизма действия - они могут повреждать и
животные клетки , в частности, эритроциты человека.
Рисунок 5. Нистатин, Амфотерицин В.
У некоторых полиеновых антибиотиков
обнаруживается противоопухолевая и антивирусная активность.
. Аминогликозиды
Некоторые антибиотики, относящиеся к
данной группе, являются одними из самых старых. Например, стрептомицин был
получен в 1944 г., а с того времени появилось уже три поколения. Т.е.
аминогликозиды первого поколения - стрептомицин, неомицин и канамицин, второго
- гентамицин, тобрамицин и нетилмицин, а третьего - амикацин.
Аминогликозиды образуют необратимые
ковалентные связи с белками 30S-субъединицы бактериальных рибосом
<#"820916.files/image011.gif">
Рисунок 6. Основа молекулярной структуры
аминогликозидов.
. Тетрациклины
К тетрациклинам относятся антибиотики -
поликетиды. В основе химического строения - полифункциональное
гидронафтаценовое соединение с родовым названием тетрациклин (Рис.7).
Рисунок 7. Молекула тетрациклина.
Большой интерес представляют карбоксамидные
производные тетрациклинов, полученные на основе аминометилирования исходного
продукта. Такие соединения характеризуются рядом ценных свойств, в том числе
действием в широком спектре значений рН (2 - 8.5), а также хорошей растворимостью.
Спектр действия относительно микроорганизмов также достаточно широк - проявляет
бактерицидные действия в отношении большого количества как грамположительных,
так и грамотрицательных микробов[8].
. Фениколы
К данной группе антибиотиков относятся
соединения, содержащие в составе структуру фенила (Рис.8).
Рисунок 8. Структура хлорамфеникола.
В клинической практике применяется природный
антибиотик хлорамфеникол Механизм действия основан на угнетении синтеза белка
на уровне 70S рибосомы, потому антибиотики данной группы оказывают
бактериостатическое действие на большинство известных чувствительных
микроорганизмов. В связи с высокой токсичностью фениколы применяются достаточно
редко и являются препаратами резерва[8].
12. Макролиды
Макролиды - класс антибиотиков, в основе
химической структуры которых лежит лактонное кольцо. По количеству атомов
углерода в кольце макролиды могут быть 14-членными (эритромицин (Рис.9),
кларитромицин), 15-член ными (азитромицин) и 16-членными (мидекамицин,
спирамицин).
Эритромицин
Рисунок 9. Структуры эритромицина, азитромицина,
кларитромицина.
Бактериостатическая активность макролидов
обусловлена нарушением синтеза белка на рибосомах микробной клетки. Как
правило, макролиды оказывают бактериостатическое действие, но в высоких
концентрациях способны действовать бактерицидно. По спектру побочных эффектов
считаются одними из самых безопасных на сегодняшний день[9].
Заключение
Большинство антибиотиков в настоящее время
получают в промышленности микробиологическим синтезом - в ферментерах на
специальных питательных средах, благодаря десяткам лет разработки максимально
эффективных и безопасных технологий. Микроорганизмы используются в медицине и
пищевой промышленности. С их помощью получают антибиотики, витаминные
препараты, кормовые белки. Колонии микроорганизмов выращивают из одной особи,
которая быстро размножается бесполым путем, образуя штамм. Биотехнология -
использование живых организмов и их биологических процессов в производстве
необходимых для человека веществ. В биотехнологии применяют бактерии, грибы,
клетки растительных тканей. Их выращивают на питательных, ферментных средах в
специальных биореакторах. В культуре тканей проводят гибридизацию клеток,
изучают раковые клетки и особенности их размножения, проверяют устойчивость к
различным вирусам. Из более чем 100 тыс. видов известных в природе
микроорганизмов человеком используется несколько сотен, и число это растет.
Качественный скачок в их использовании произошел в последние десятилетия, когда
были установлены многие генетические механизмы регуляции биохимических
процессов в клетках микроорганизмов.
Многие из них продуцируют десятки видов
органических веществ - аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов,
нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, сахаров и т. п., широко используемых
в разных областях промышленности и медицины. Такие отрасли пищевой промышленности,
как хлебопечение, производство спирта, молочных продуктов, виноделие и многие
другие, основаны на деятельности микроорганизмов.
Методами современной селекции микроорганизмов
интенсивно исследуются возможности получения важных в хозяйственном отношении
веществ - органических кислот, спиртов, кетонов. Селекция направлена на
создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную
производительность.
Методы обнаружения антибиотиков на протяжении
ряда лет практически не претерпели никаких изменений. Обычно они включают
биоавтографию с помощью чувствительных к данному антибиотику микроорганизмов,
посеянных на агаре, или проявление хроматограмм путем их опрыскивания
растворами соответствующих реагентов с последующим просмотром при УФ-освещении.
Для обнаружения антибиотиков наиболее пригоден метод биоавтографии, суть
которого заключается в следующем. Высушенную бумажную хроматограмму,
тонкослойную пластинпластинку или электрофореграмму прижимают к поверхности
агара, содержащего культуру подходящего микроорганизма, и выдерживают в течение
определенного времени. За время инкубации число бактерий увеличивается лишь в
тех участках агара, которые не соприкасались с антибиотиком. По положению зон,
в которых подавляется рост бактерий, определяют значения Rf соединений,
проявляющих свойства антибиотика. Мейерс и Чанг предложили способ увеличения
чувствительности обнаружения антибиотиков с помощью Trichomonas, основанный на
использовании монофосфата фенолфталеина.
Синтезированные микроорганизмами антибиотики
извлекают и подвергают химической очистке с использованием различных методов.
Основными продуцентами антибиотиков являются почвенные микроорганизмы -
лучистые грибы (актиномицеты), плесневые грибы и бактерии. Те микробы, против
которых направлено действие этих продуктов, со временем начинают
приспосабливаться и избегать гибели. Это, а также распространение множества
болезней, особенно в неблагополучных регионах нашей планеты, заставляют
исследователей и врачей всего мира продолжать разрабатывать новейшие препараты.
Список использованной литературы
.
Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Изд. МГУ, 2005. - 600 с.
.
Бибикова М.В., Бондарева Н.С. Препараты микробного происхождения для лечения
атеросклероза // Антибиотики и химиотерапия. 1998. т.43. - №8. -С.34-39.
.
Нетрусов А. И., Котова И. Б. Общая микробиология; Академия - Москва, 2007. -
288 c.
.
Донецкая Э. Г.-А. Клиническая микробиология; ГЭОТАР-Медиа - Москва, 2011. - 480
c.
.
Шильникова В. К., Ванькова А. А., Годова Г. В. Микробиология; Дрофа - Москва,
2006. - 288 c.
.
Фомина И. П. Современные аминогликозиды. Значение в инфекционной
патологии и особенности действия // Русcкий медицинский журнал. 1997; 5 (21):
1382-1391.
.
Решедько Г. К. Механизмы резистентности к аминогликозидам у нозокомиальных
грамотрицательных бактерий в России: результаты многоцентрового исследования //
КМАХ. 2001; 3 (2): 111-132.
.
Поздеев О. К. Медицинская микробиология; ГЭОТАР-Медиа - Москва, 2008. - 784 c.
антибиотик антимикробное пенициллин аминогликозид
.
Сазыкин Ю.О., Бибикова М.В., Грамматикова Н.Э. и др. Механизм биологической
активности макролидных антибиотиков - ингибиторов FoFl-АТФазы // Антибиотики и
химиотерапия. 2003. т.48. -№12. - С.33-39.