способы синтеза антибиотиков. способы получения антибиотиков. Способы получения антибиотиков

• Название: Способы получения антибиотиков
• Анкор: способы синтеза антибиотиков
• Дата: 22.10.2020
• Размер: 0.8 Mb.
• Имя файла: способы получения антибиотиков.docx
• Тип: Курсовая; #144993
• страница: 2 из 11

Литературный обзор.

1. Антибиотики как вторичные метаболиты и их продуценты.

Широкое применение антибиотиков в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства поставило задачу получения этих биологически активных веществ в больших количествах. Решение этой задачи стало возможным благодаря созданию мощной фармацевтической промышленности. В основе промышленного производства антибиотиков лежит ряд последовательных этапов: получение высокопродуктивных штаммов-продуцентов, разработка наиболее благоприятных условий культивирования продуцента антибиотика с максимальным биосинтезом этого вещества, подбор и внедрение в практику соответствующих методов выделения и очистки антибиотика, создание готовых препаратов и контроль их качества. Каждый из этих этапов должен обеспечиваться соответствующими специалистами (генетиками, микробиологами, технологами и др.). Производство антибиотиков представляет ныне мощную, хорошо развитую отрасль, входящую в фармацевтическую промышленность. Она занимает одно из ведущих мест в производстве лекарственных препаратов. Особенно широко она развита в США, Англии, Японии, Франции, Италии и других странах. Например, в США ежегодно выпускается антибиотиков и их производных на сотни миллионов долларов.

Известно, что антибиотики не являются первичными метаболитами. Как правило, их структура резко отличается от первичных метаболитов. Иногда в их молекуле в качестве фрагментов обнаруживаются как необычные для организмов структуры, так и аналоги метаболитов, например, аминоциклитол и аминосахара у аминогликозидов; макроциклические лактоны и аминосахара у макролидов и полиенов. В отличие от первичных метаболитов (предшественников макромолекулярных соединений) антибиотиков за редкими исключениями вообще не обнаруживаются во время первых часов роста культуры. Так, образуемые грибами или актиномицетами антибиотики можно выявить в культуральной жидкости или мицелии продуцента только на вторые-третьи сутки роста, причем в незначительных количествах. Максимум их накопления наступает на пятые-шестые сутки.[1]

1. Характеристика, определяющие свойства антибиотиков.

Чтобы выбрать антибиотик для лечения того или иного заболевания, необходимо иметь представление каким образом антибиотики могут воздействовать на микроорганизмы. Все антибиотики можно классифицировать:

- по механизму действия:

1. Нарушающие синтез биомакромолекул; циклосерин; гликопептиды; ванкомицин; тейкоплакин).

2. Нарушающие функции цитоплазматической мембраны (циклические полипептиды, полиеновые антибиотики).

3.Нарушающие синтез белка в рибосомах (группа левомицетина, тетрациклина, макролиды, линкозамиды, аминогликозиды, фузидин, анзамицины).

4. Ингибиторы синтеза РНК и ингибиторы метаболизма фолиевой кислоты (рифампицины).

5. Ингибиторы синтеза мРНК (актиномицин).

-по типу действия:

1. Антибиотики с бактерицидным действием приводят к гибели бактерий путем влияния на клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану и приводящие к гибели бактерии.

2. Антибиотики с бактериостатическим действием влияют на синтез макромолекул и останавливают размножение бактерий.

- по спектру действия:

1. Антибиотики с преимущественным действием на грамположительные микроорганизмы (линкозамиды, биосинтетические пенициллины, фузидин, ванкомицин).

2. Антибиотики с преимущественным действием на грамотрицательные микроорганизмы (монобактамы, циклические полипептиды).

3. Антибиотики широкого спектра действия (аминогликозиды, левомицетин, тетрациклины, пинемы, анзамицины, цефалоспорины).

- по химической структуре.[2]

Главными отличительными особенностями антибиотиков являются небольшая молекулярная масса; очень высокая бактерицидная и бактериостатическая активность по сравнению с большинством дезинфектантов и антисептиков – антибиотики даже в очень низких концентрациях проявляют физиологическое действие; избирательность действия, которая отличает антибиотики от остальных антимикробных агентов – активность в отношении отдельных групп микроорганизмов, имеющих мишень для воздействия на них (кроме бактериоцинов); природное происхождение (даже полностью синтетические антибиотики имеют структуру, похожую на какой-либо природный аналог).[3]

2. Биологическая роль антибиотиков.

Существует несколько предположений о биологической роли антибиотиков. Наиболее распространенной считается гипотеза, что антибиотики являются средством преодоления «стрессовых» ситуаций для продуцента, независимо от того, чем вызвана такая ситуация — исчерпанием питательных веществ в результате роста культуры конкурента или результатом размножения клеток своей же культуры.

Образование антибиотика определенной структуры не является строго видоспецифическим признаком. Принадлежащие к одному виду штаммы, выделенные из природных источников, могут иногда образовывать разные антибиотики. Особенно много таких примеров относится к виду Streptomyces riseus. Разные штаммы этого вида могут образовывать резко отличающиеся по структуре антибиотики: например, аминогликозидный антибиотик стрептомицин, полиеновый антибиотик кандицидин, антибиотик пептидной структуры виридогризеин. Штаммы микроорганизмов, отнюдь не близкие по своему систематическому положению, могут иногда образовывать сходные структуры. Цефалоспорины образуются не только грибами, но и актиномицетами (в последнем случае они получили название цефамицины).

Все эти данные трудно объяснить, исходя из того, что каждый антибиотик играет специфическую роль в метаболизме своего продуцента. Японский исследователь Умезава, открывший несколько ценных для практики антимикробных и противоопухолевых антибиотиков, даже выдвинул гипотезу об антибиотиках как о случайных для штамма веществах. Он предположил, что гены биосинтеза антибиотиков могут быть локализованы во внехромосомных генетических элементах — плазмидах и передаваться от одного вида микроорганизма другому путем конъюгации или, например, переноситься с помощью умеренных фагов широкой специфичности. В настоящее время гипотеза Умезавы отвергнута: гены биосинтеза антибиотиков считаются локализованными только в хромосомах.

Внимание привлекла новая концепция: у микроорганизмов, особенно это относится к актиномицетам, часть генов в геноме находится в «молчащем» состоянии. Они не экспрессируются, т.е. продукты, кодируемые этими генами, в том числе антибиотики, не синтезируются. Однако под влиянием различных воздействий тот или иной участок «молчащего» генома начинает работать. В результате получают объяснение причины образования различными штаммами одного вида разных антибиотиков, а также образование близких антибиотиков микроорганизмами разных видов. Конечно, это не означает, что любой актиномицет может образовать любые антибиотики. Однако концепция «молчащих» генов заставляет уже на современном молекулярном уровне вернуться к одному из положений, высказанных классиком науки об антибиотиках американским микробиологом 3. Ваксманом. Он утверждал, что, выделив почвенный микроорганизм на искусственных питательных средах и культивируя его в условиях, отличных от природных, нельзя получить представления о полном биосинтетическом потенциале микроорганизма и о перечне образуемых им вторичных метаболитов. Однако моделирование природных условий — исключительно сложная задача. Во-первых, на микроуровне они мало изучены. Во-вторых, их разнообразие должно быть очень велико.[1]

Таким образом, существует два наиболее распространенных предположения о биологической роли антибиотиков:

1. 
   Антибиотики предназначены для уничтожения микроорганизмов, конкурирующих с продуцентом в почвенных биоценозах (например, за питательные вещества)
   
2. 
   Антибиотики являются эффекторами дифференциации мицелия и спорообразования. При этом важно отметить, что антибиотики гораздо чаще образуются микроорганизмами со сложным циклом развития.