1 бт. 1. Антибиотики как биотехнологические продукты. Методы скрининга продуцентов. Биологическая роль антибиотиков как вторичных метаболитов.
 Скачать 23.84 Kb.
|
|
1.Антибиотики как биотехнологические продукты. Методы скрининга продуцентов. Биологическая роль антибиотиков как вторичных метаболитов. Механизмы действия антибиотиков на микроорганизмы. Пути создания высокоактивных продуцентов антибиотиков. Причины сохранения жизнедеятельности суперпродуцентов антибиотиков. Антибиотики – продукты жизнедеятельности живых микроорганизмов, а также их химически модифицированные и синтетические производные, избирательно подавляющие жизнедеятельность других микроорганизмов Для определения чувствительности возбудителя используются стандартные, бумажные диски, пропитанные раствором антибиотика и высушенные. Диски раскладываются на поверхности твердой питательной среды, засеянной культурой возбудителя, и после инкубации в термостате определяется величина зоны подавления роста диффундирующим в агар антибиотиком. В настоящее время в клинических микробиологических лабораториях используются автоматизированные системы, позволяющие быстро проводить большое количество таких определений. Повышают продукцию антибиотиков обработкой активных штаммов-продуцентов мутагенами или многоступенчатым отбором. Характерной особенностью развития продуцентов антибиотических веществ является ярко выраженная двухфазность: в первой фазе развития микроорганизмов происходит накопление биомассы, во второй – синтез антибиотика. В отличие от первичных метаболитов (предшественников макромолекулярных соединений) антибиотики за редкими исключениями вообще не обнаруживаются во время первых часов роста культуры . Существует несколько предположений о биологической роли антибиотиков как вторичных метаболитов. 1)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. 2) 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. 3)Антибиотики могут участвовать в детоксикации вредных метаболитов,контролировать некоторые стороны обмена веществ. Применяемые в медицине антибиотики по механизму действия дифференцируются на следующие основные группы: • ингибиторы образования клеточной стенки бактерий; В число ингибиторов синтеза пептидогликана входят цефалоспорины и другие вещества беталактамной структуры.Ингибирование происходит вследствие избирательного подавления активности тех или иных ферментов, включенных в многоэтапный синтез основного полимера клеточной стенки — пептидогликана. • ингибиторы белкового синтеза из бактерий (аминогликозиды (стрептомицин, гентамицин и др.), а также тетрациклины, эритромицин, левомицетин и некоторые другие антибиотики. Эти антибиотики реагируют с рибосомами бактерий, в результате чего синтез белка в рибосомных системах прекращается. • ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот; К этой группе антибиотиков (антрациклины, блеомицин, оливомицин и др.) относится ряд ДНК-тропных противоопухолевых веществ. Они подавляют синтез РНК, а некоторые из них — синтез и ДНК, и РНК, поскольку связываются с ДНК (последняя играет роль матрицы как при репликации ДНК, так и при транскрипции, т.е. синтезе РНК). • ингибиторы функций цитоплазматической мембраны микробной клетки. (противогрибковые антибиотики полиеновой (т.е. с сопряженными двойными связями) структуры: нистатин, амфотерицин В, леворин. Они реагируют со стеролами в мембране патогенных грибов и дрожжей(эргостерол), в результате чего образуются поры, через которые ≪вытекают≫ низкомолекулярные метаболиты, и клетка гибнет. Пути создания(из лекции) 1)Направленный биологический синтез(путем культивирования прямой ферментации подходящего микроорганизма-продуцента) 2)Химический синтез 3)Биологический синтез с модификацией Жизнедеятельность суперпродуцентов сохраняется в результате разных причин: 1)максимум концентрации антибиотика достигается, когда рост культуры либо завершается, либо практически уже завершен; 2)антибиотик синтезируется в местах клетки, отделенных от мест локализации жизненно важных метаболических процессов; 3)после выхода антибиотика из мицелия в среду вновь в мицелий он не проникает, т.е. транспорт антибиотика через оболочку продуцента имеет одностороннее направление. |