Антибиотики. Реферат по микробиологии. Антибиотики. Клипперт Варвара, группа 1а. Микробиология, вирусология
 Скачать 37.28 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И. КАНТА МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ РЕФЕРАТ АНТИБИОТИКИ: КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ, ПО МЕХАНИЗМУ И СПЕКТРУ ДЕЙСТВИЯ, ПО ИСТОЧНИКУ ПОЛУЧЕНИЯ. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИБИОТИКОВ по дисциплине «Микробиология, вирусология» Выполнила студентка 2 курса специальности 31.05.01 – лечебное дело Клипперт В.С. Калининград 2020 СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………….…….стр.3 Классификация антибиотиков по химической структуре……………..…стр. 4 Классификация антибиотиков по механизму и спектру действия…...…..стр.9 Классификация антибиотиков по источнику получения………..………стр.13 Способы получения антибиотиков…………………………………….…стр.14 Заключение…………………………………………………………………стр.15 Список литературы……………………...…………………………………стр.16 ВВЕДЕНИЕ Антибиотики – это химиотерапевтические препараты, полученные из химических соединений биологического происхождения (природные антибиотики), а также их производные и аналоги, полученные полусинтетическим и синтетическим способами, которые в низких концентрациях оказывают избирательное повреждающее или пагубное воздействие на микроорганизмы и опухоли. Тот факт, что некоторые микроорганизмы могут каким-то определенным образом задерживать рост других, был хорошо известен еще с давних времен. В 1871-1872 гг. российские ученые В. А. Манассеин и А. Г. Полотебнов наблюдали за эффектом, возникающим при лечении инфицированных ран при помощи прикладывания к ним плесени. Наблюдения Л. Пастера (1887) позволили сделать вывод, что антагонизм в мире микробов – довольно распространенное явление, однако истинная природа его была не до конца понятна. В 1928-1929 гг. А. Флеминг открыл штамм плесневого гриба пеницилла (Penicillum notatum), выделяющего химическое вещество, задерживающее рост стафилококка. Это вещество было названо «пенициллином», однако только в 1940 г. ученые Х. Флори и Э. Чейн смогли получить стабильный препарат очищенного пенициллина, который стал первым антибиотиком, нашедшим широкое применение в клинике. В 1945 г. А. Флеминг, Х. Флори и Э. Чейн были удостоены за это открытие Нобелевской премии. В СССР огромный вклад в изучение антибиотиков внесли З. В. Ермольева и Г. Ф. Гаузе. Сам термин «атибиотик» (от греч. anti, bios – против жизни) был предложен в 1942 г. С. Ваксманом для обозначения веществ, выделяемых микроорганизмами и в низких концентрациях антагонистичных к росту других бактерий. КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИБИОТИКОВ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ В основу главной классификации антибиотиков положено их химическое строение. Именно такая классификация является наиболее рациональной. По химической структуре антибиотики сгруппированы в семейства (классы): бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы); гликопептиды; аминогликозиды; тетрациклины; макролиды (и азалиды); линкозамиды; левомицетин (хлорамфеникол); рифамицины; полипептиды; полиены; разные антибиотики (фузидиевая кислота, фузафунжин и др.) Бета-лактамы. Основу молекулы составляет бета-лактамное кольцо, при разрушении которого препараты теряют свою активность; тип действия — бактерицидный. В этой группе антибиотиков выделяют пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы. Пенициллины. Природный препарат — бензилпенициллин (пенициллин G) — активен против грамположительных бактерий, однако имеет много недостатков: быстро выводится из организма, разрушается в кислой среде желудка, дезактивируется пенициллиназами — ферментами, продуцируемыми бактериями и разрушающими бета-лактамное кольцо. Полусинтетические пенициллины, полученные благодаря присоединению к основе природного пенициллина — 6-аминопенициллановой кислоте — различных радикалов, имеют преимущества перед природным препаратом, а также широкий спектр действия: депо-препараты (бициллин), действует около четырех недель (создает депо в мышцах), применяется для лечения сифилиса, профилактики рецидивов ревматизма; кислотоустойчивые (феноксиметилпенициллин), для перорального приема; пенициллиназоустойчивые (метициллин, оксациллин), устойчивы против влияния пенициллиназ, но имеют довольно узкий спектр действия; широкого спектра (ампициллин, амоксициллин), способны вызывать гибель и угнетение роста большинства бактерий; антисинегнойные (карбоксипенициллины — карбенициллин, уреидопенициллины — пиперациллин, азлоциллин), действуют на синегнойную палочку, протеи, некоторые неспорообразующие анаэробы; комбинированные (амоксициллин + клавулановая кислота, ампициллин + сульбактам). В состав этих препаратов включены ингибиторы ферментов — бета-лактамаз (клавулановая кислота и др.), которые тоже содержат в своей молекуле бета-лактамное кольцо; их противомикробная активность очень низка, но они легко связываются с этими ферментами, ингибируют их и таким образом защищают молекулу антибиотика от разрушения. Цефалоспорины. Спектр действия широкий, но они более активны в отношении грамотрицательных бактерий. По последовательности внедрения различают 4 поколения (генерации) препаратов, которые отличаются по спектрам активности, устойчивости к бета-лактамазам и некоторым фармакологическим свойствам, поэтому препараты одного поколения не заменяют препараты другого поколения, а дополняют. 1-е поколение (цефазолин, цефалотин и др.) - более активны в отношении грамположительных бактерий, разрушаются бета-лактамазами; 2-е поколение (цефуроксим, цефаклор и др.) — более активны в отношении грамотрицательных бактерий, более устойчивы к бета-лактамазам; 3-е поколение (цефотаксим, цефтазидим и др.) - более активны в отношении грамотрицательных бактерий, высоко резистентны к действию бета-лактамаз; 4-е поколение (цефепим и др.) — действуют в основном на грамположительные, некоторые грамотрицательные бактерии и синегнойную палочку, резистентны к действию бета-лактамаз. Карбапенемы (имипенем и др.) — из всех бета-лактамов имеют самый широкий спектр действия и устойчивы к действию бета-лактамаз. Монобактамы (азтреонам и др.) — резистентны к бета-лактамазам. Спектр действия узкий (очень активны против грамотрицательных бактерий, в том числе против синегнойной палочки). Гликопептиды (ванкомицин и тейкопланин) — это крупные молекулы, которым трудно пройти через поры грамотрицательных бактерий. Вследствие этого спектр действия ограничивается грамположительными бактериями. Их используют при невосприимчивости или аллергии к бета-лактамам, при псевдомембранозном колите, вызываемом Clostridium difficile. Аминогликозиды — соединения, в состав молекулы которых входят аминосахара. Стрептомицин — первый препарат, который был получен в 1943 г. Ваксманом как средство для лечения туберкулеза. Сейчас различают несколько поколений препаратов: (1) стрептомицин, канамицин и др., (2) гентамицин, (3) сизомицин, тобрамицин и др. Препараты обладают бактерицидным эффектом, спектр действия — широкий (наиболее активны против грамотрицательных бактерий, действуют на некоторых простейших). Тетрациклины — это семейство крупномолекулярных препаратов, имеющих в своем составе четыре цикличных соединения. В настоящее время наибольшее применение получили полусинтетики, например, доксициклин. Тип действия — статический (прекращают или приостанавливают размножение возбудителя). Обладают широким спектром действия (наиболее часто используются для лечения инфекций, вызванных внутриклеточными паразитами: риккетсиями, хламидиями, микоплазмами, бруцеллами, легионеллами). Макролиды (и азалиды) — это семейство больших макроциклических молекул. Эритромицин — наиболее известный и широко используемый антибиотик. Более новые препараты: азитромицин, кларитромицин (их можно применять не более 1—2 раз в сутки). Обладают широким спектром действия, включая внутриклеточные микроорганизмы, легионеллы, гемофильную палочку. Тип действия — статический (хотя, в зависимости от вида микроба, может быть и цидным). Линкозамиды (линкомицин и его хлорированный дериват — клиндамицин). Являются бактериостатиками. Спектр их действия похож на макролиды, клиндамицин особенно активен против анаэробных микроорганизмов. Левомицетин (хлорамфеникол) имеет в составе молекулы нитробензеновое «ядро», которое делает препарат токсичным не только по отношению к бактериям, но и к клеткам организма человека. Обладают статическим типом действия. Спектр действия — широкий, включая внутриклеточных паразитов. Рифамицины (рифампицин). В основе препарата - крупная молекула со сложной структурой. Тип действия — бактерицидный. Спектр действия — широкий (в том числе внутриклеточные паразиты; очень эффективны против микобактерий). Сейчас применяют в основном только для лечения туберкулеза. Полипептиды (полимиксины). Обладают узким спектром антимикробного действия (грамотрицательные бактерии), тип действия — бактерицидный. Очень токсичны. Применение — наружное; в настоящее время не применяются. Полиены (амфотерицин В, нистатин и др.). Противогрибковые препараты, очень токсичны, поэтому применяются чаще местно (нистатин), при системных микозах используют амфотерицин В. КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИБИОТИКОВ ПО МЕХАНИЗМУ И СПЕКТРУ ДЕЙСТВИЯ По спектру действия антибиотики принято разделять на антибактериальные, противогрибковые и противоопухолевые. В клинической практике такое подразделение является удобным, так как оно указывает на возможную сферу применения данного препарата. В действительности такое подразделение имеет множество недостатков, потому что даже близкие между собой антибиотики могут сильно отличаться друг от друга по антибактериальному спектру действия. Примерами могут служить антибиотики из группы пенициллинов: одни способны подавлять развитие лишь грамположительных бактерий, другие - как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. Антибактериальные антибиотики угнетают рост и развитие бактерий. Их принято подразделять на препараты узкого и широкого спектра действия: узкий – когда препарат активен в отношении только некоторых видов или грамположительных, или грамотрицательных бактерий, а широкий – если препарат способен воздействовать на достаточно большое количество разновидностей представителей обеих групп. Противогрибковые антибиотики оказывают специфическое угнетающее действие на рост грибков. Противоопухолевые антибиотики. Установлено, что некоторые антибиотики угнетают развитие не только бактерий и грибков, но способны также задерживать размножение клеток злокачественных опухолей. Некоторые из этих препаратов нашли применение в медицинской практике. Противомикробные химиопрепараты вводят внутрь организма, поэтому они должны оказывать губительное воздействие на возбудителей инфекций, но при этом быть нетоксичными для человека и животных, то есть обладать избирательностью действия. Избирательность эта состоит в том, что мишени для их воздействия в микробных клетках отличаются от мишеней в клетках макроорганизма. Большинство химиотерапевтических препаратов вмешиваются в метаболизм бактериальной клетки и обычно не повреждают готовые структуры, поэтому препараты особенно активно влияют на микроорганизмы, находящиеся в фазе активного роста и размножения. По механизму действия противомикробные антибиотики выделяют в следующие группы: ингибиторы синтеза клеточной стенки, ингибиторы синтеза белка, нарушающие синтез и функции нуклеиновых кислот, нарушающие синтез и функции цитоплазматической мембраны. Ингибиторы синтеза клеточной стенки. Антибиотики, подавляющие синтез клеточной стенки, очень различны по своей химической структуре. Наиболее значимые препараты этой группы — бета-лактамы и гликопептиды. Пептидогликан, составляющий основу клеточной стенки бактерий, уникален и жизненно необходим для прокариотических организмов, он есть у большинства бактерий, за исключением тех, что не имеют клеточной стенки. Синтез предшественников пептидогликана начинается в цитоплазме. Затем они переносятся через цитоплазматическую мембрану, где происходит их сборка в гликопептидные цепи (эту стадию подавляют гликопептиды). Образование полноценного пептидогликана происходит на наружной поверхности цитоплазматической мембраны. Этот этап совершается благодаря белкам-ферментам, которые называют пенициллинсвязывающими белками, так как именно они являются мишенью для пенициллина и других бета-лактамных антибиотиков. Ингибирование пенициллинсвязывающих белков вызывает накопление предшественников пептидогликана в клетке бактерии. В результате большое количество этих предшественников запускает в бактериальной клетке систему их уничтожения — аутолитические ферменты, которые в норме разрушают пептидогликан при делении бактериальных клеток. В результате действия аутолитических ферментов и происходит уничтожение бактериальной клетки. Ингибиторы синтеза белка. По ряду признаков белоксинтезируюший аппарат прокариотов отличается от рибосом эукариотических клеток, что может быть использовано для достижения селективной токсичности действующих на них препаратов. Синтез белка — многоступенчатый процесс, в котором принимает участие множество ферментов и структурных субъединиц. Известно несколько точек приложения действия различных антибактериальных препаратов: присоединение тРНК с образованием инициального комплекса на 70S рибосоме (аминогликозиды), перемещение тРНК с акцепторного сайта на донорский сайт, присоединение нового аминоацила тРНК к акцепторному сайту (тетрациклины), формирование пептида, катализируемого пептидил-трансферазой (хлорамфеникол, линкозамиды), транслокация пептидил тРНК (эритромицин), удлинение пептидной цепи (фузидиевая кислота), терминация и высвобождение пептидной цепи. Таким образом, аминогликозиды и тетрациклины связываются с 30S-субъединицей, блокируя процесс еще до начала синтеза белка. Аминогликозиды необратимо ингибируют процесс присоединения тРНК, а тетрациклины обратимо блокируют следующую стадию присоединения к рибосомам тРНК. Макролиды, хлорамфеникол, линкозамиды соединяются с 50S-субъединицей. Это обрывает удлинение пептидных цепей. После удаления этих антибиотиков процесс возобновляется, т. е. данный эффект бактериостатичен. Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот. Нарушение синтеза и функций нуклеиновых кислот достигается тремя способами: подавление синтеза предшественников пурин-пиримидиновых оснований (сульфаниламиды, триметоприм); ингибирование репликации и функций ДНК (хинолоны/фторхинолоны, нитроимидазолы, нитрофураны); подавление действия РНК-полимеразы (рифамицины). В большинстве своем в эту группу входят синтетические препараты, из антибиотиков аналогичным механизмом действия обладают только рифамицины, которые присоединяются к PHК-полимеразе и блокируют синтез мРНК. Действие фторхинолонов связано, в основном, с дезактивацией ДНК-гиразы — фермента, обеспечивающего суперспирализацию бактериальной хромосомы. Сульфаниламиды — структурные аналоги парааминобензойной кислоты — могут конкурентно связываться и ингибировать фермент, который необходим для перевода парааминобензойной кислоты в фолиевую кислоту — предшественник пуриновых и пиримидиновых оснований. Эти основания нужны для синтеза нуклеиновых кислот. Ингибиторы функций цитоплазматической мембраны. Цитоплазматическая мембрана есть у всех живых клеток, но у прокариотов и эукариотов ее структура различна. У грибов больше общего с клетками макроорганизма, хотя есть и различия. Поэтому противогрибковые препараты — антимикотики — более токсичны для организма человека, так что лишь некоторые препараты из этой группы допустимо принимать внутрь. Число антибиотиков, оказывающих специфическое воздействие на мембраны бактерий, невелико. Наиболее известны полимиксины (полипептиды), к которым чувствительны только грамотрицательные бактерии. Полипептиды уничтожают клетки, повреждая фосфолипиды, входящие в состав клеточных мембран. Из-за токсичности они применялись лишь как способ лечения местных процессов и не вводились парентерально. В настоящее время не применяются. Антимикотики повреждают эргостеролы (полиеновые антибиотики) и ингибируют один из главных ферментов биосинтеза эргостеролов (имидазолы). КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИБИОТИКОВ ПО ИСТОЧНИКУ ПОЛУЧЕНИЯ 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 избирательным 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) и фузидиевую кислоту. Типичные бактерии — например, эубактерии, бациллы, псевдомонады — продуцируют бацитрацин, полимиксины и другие вещества, обладающие антибактериальным действием. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИБИОТИКОВ Существует три основных способа получения антибиотиков: биологический синтез (способ получения природных антибиотиков — натуральных продуктов ферментации - с помощью культивирования в оптимальных условиях микробов-продуцентов, выделяющих антибиотики в процессе своей жизнедеятельности); биосинтез с последующими химическими модификациями (способ создания полусинтетических антибиотиков). 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; химический синтез (способ получения синтетических аналогов природных антибиотиков, например, хлорамфеникола/левомицетина). Это вещества, которые имеют такое же химическое строение, как и природный антибиотик, но их молекулы синтезированы химически. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Подводя итог, можно сделать некоторые выводы. Антибиотики – это вещества природного (микробного, растительного или животного) или полусинтетического происхождения. Их главная функция заключается в подавлении роста и развития или уничтожении микроорганизмов. Классификация антибиотиков довольно обширна: антибиотики различают по химическому строению, по механизму и спектру действия, по источнику получения, а также по способу получения. По химической структуре антибиотики сгруппированы в семейства (классы): бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы), гликопептиды, аминогликозиды, тетрациклины, макролиды (и азалиды), линкозамиды, левомицетин (хлорамфеникол), рифамицины, полипептиды, полиены и различные другие антибиотики (фузидиевая кислота, фузафунжин и др.). По спектру действия антибиотики принято разделять на антибактериальные, противогрибковые и противоопухолевые: все они оказывают специфическое воздействие на определенного рода клетки. По механизму действия противомикробных химиопрепаратов различают следующие группы: ингибиторы синтеза клеточной стенки, ингибиторы синтеза белка, нарушающие синтез и функции нуклеиновых кислот, нарушающие синтез и функции цитоплазматической мембраны. Основными продуцентами природных антибиотиков являются микроорганизмы, которые синтезируют антибиотики в качестве средства выживания в борьбе за существование. Животные и растительные клетки также могут вырабатывать некоторые вещества с противомикробным действием, однако широкого применения в медицине в качестве продуцентов антибиотиков они не получили. В современном мире антибиотики получают тремя основными способами: природные антибиотики получают путем биологического синтеза, полусинтетические антибиотики получают путем биосинтеза с последующими химическими модификациями, химическим синтезом получают синтетические аналоги природных антибиотиков. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник для студентов медицинских вузов / Под. ред. А. А. Воробьева. – 2-е изд., испр. и доп.– М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2012. – 704 с.: ил., табл. Антибиотики. URL: http://www.4medic.ru/page.php?id=128 Большая Медицинская Энциклопедия. Антибиотики URL: https://бмэ.орг/index.php/АНТИБИОТИКИ Антибиотики. Классификация. Механизмы действия антибактериальных препаратов на микробы. URL: https://studfile.net/preview/2783074/page:26/ Антибиотики. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Антибиотики Антибиотики. URL: https://studopedia.ru/3_194517_antibiotiki.html Антибиотики в микробиологии: классификация, способы получения и механизм действия. URL: https://fb.ru/article/385854/antibiotiki-v-mikrobiologii-klassifikatsiya-sposobyi-polucheniya-i-mehanizm-deystviya Группы антибиотиков. Классификация препаратов, свойства, описание. URL: https://healthperfect.ru/gruppy-antibiotikov-klassifikatsiya.html Лекция по теме: «Антибиотики». URL: https://yagu.s-vfu.ru/pluginfile.php/994683/mod_resource/content/1/Лекция%20№6%20антибиотики%20%281%29.pdf Классификация антибиотиков. URL: http://vmede.org/sait/?page=18&id=Mikrobiologija_ravnovesie&menu=Mikrobiologija_ravnovesie Получение антибиотиков. URL: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/ANTIBIOTIKI.html Получение антибиотиков. URL: https://helpiks.org/6-70933.html Способы получения антибиотиков. URL: https://studopedia.su/4_28233_sposobi-polucheniya-antibiotikov.html Получение антибиотиков. URL: https://poznayka.org/s69334t1.html Антибиотики широкого спектра действия. URL: https://medaboutme.ru/articles/antibiotiki_shirokogo_spektra_deystviya/ Справочник хирурга под ред. Астапенко В.Г.- Антибиотики узкого спектра действия. URL: http://medbookaide.ru/books/fold9001/book2017/p49.php |