MIT FREUNDEN TEILEN:
Antibiotikaproduzierende Mikroorganismen und ihre Biologie
Planen.
1. Geschichte der Antibiotika
2. Antibiotika-produzierende Mikroorganismen
3. Verschiedene Antibiotika
Eingeben.
Geschichte der Antibiotika.
Die Idee der Bekämpfung von Keimen gehört Pasteur, der von 1862-1868 die Anthrax-Bazillen im Eiter identifizierte. 1871 besuchte der russische Arzt VA Monassein und AG Polotebkov und sagte, er solle es auf infizierte Wunden auftragen. Aber es hat nicht gut geklappt. Schon bald setzte Mechnikov Milchsäurebakterien (Laktobazillen) gegen eitrige Bakterien im menschlichen Darm ein. Der britische Wissenschaftler A. Fleming entdeckte 1928 das erste Antibiotikum, Penicillin. Es erkennt, dass Penicillium notatum die Fähigkeit hat, eine Kolonie von Staphylococcus zu lysieren. Aber in den letzten 10 Jahren hat sich die Erforschung von Penicillin so weit entwickelt, dass festgestellt wurde, dass seine Fähigkeit, Mikroben zu bekämpfen, gering ist. Der Zweite Weltkrieg erzwang die Erforschung von Antibiotika zur Behandlung tiefer Wunden.
1940 erhielten die britischen Wissenschaftler H. Florey und E. Eyen das Penicillin-Medikament, das nicht gereinigt wurde, N.-Antibiotika enthielt, aber eine hohe Aktivität aufwies. Später zeigten Experimente, die in 39 Labors in Großbritannien und den USA durchgeführt wurden, dass mehr als 1000 Stämme von P.notatum und P.chrysogenum identifiziert und Methoden zur Kultivierung und Isolierung von Penicillinen und ihre Verwendung in der Medizin entwickelt wurden. Die Struktur von Penicillin wurde 1945 mit chemischen Methoden und Röntgenstrukturanalyse bestimmt.
(R. Woodward, D. Hodgkin, R. Robinson)
ZA Waxman leistete einen großen Beitrag zur Erforschung von Antibiotika. Die wichtigen Antibiotika hat er nicht isoliert, sondern mit einem Screening-Verfahren entwickelt. Chlorompheninol und Tetracyclin wurden 1948-1950 entdeckt. Von 1952 bis 1954 und bis in die 60er Jahre wurden alle Arten von Antibiotika identifiziert. 1950 wurden 150, 1960 1200 und 1970 mehr als 2000 Antibiotika identifiziert. Heutzutage ist die Entdeckung und Isolierung von Antibiotika viel langsamer. Aber 50 neue Substanzen werden pro Jahr entdeckt. Derzeit werden 50 bis 100 Antibiotika in der Medizin verwendet, von denen 60 bis 65 % auf dem Weltmarkt verkauft werden.
Nach dem Wirkungsmechanismus von Antibiotika können sie in 4 Typen eingeteilt werden
1) Inhibitoren der bakteriellen Zellwandsynthese
2) m-RNA-Inhibitor der Oxylsynthese
3) Nucleinsäureinhibitor
4) Funktionalisierter Zytoplasmamembran-Inhibitor.
Antibiotika-produzierende Mikroorganismen
Viele Mikroorganismen haben die Fähigkeit, verschiedene physiologisch aktive Substanzen zu synthetisieren: Enzyme (biologische Katalysatoren), Vitamine, Aminosäuren, biologische Stimulanzien, Impfstoffe und Antibiotika. Beispielsweise können Saccharomyceten-Hefen bis zu 45-50 % Protein synthetisieren. Einige Bakterien synthetisieren Antibiotika: Thyrothricin, Bacitracin, Subtilin, Polymyxin V. Andere synthetisieren Essigsäure. Aktinomyceten: Verschiedene Pilze synthetisieren Antibiotika wie Streptomycin, Aureomycin, Neomycin, Tetracyclin. Das heißt, 2|3 Prozent der derzeit bekannten Antibiotika werden von Actinomyceten synthetisiert.
Mykoplasmen und L-förmige Bakterien haben keine Zellwand. Oft können sich unter dem Einfluss eines Antibiotikums oder unter natürlichen Bedingungen spontan L-förmige Bakterien bilden. Bei ihnen ist die Zellwand teilweise und das Reproduktionsmerkmal vollständig erhalten. Sie sind groß oder klein kugelförmig und kommen in vielen pathogenen und saprophytischen Bakterien vor.
Es gehört zur Ordnung Actinomycetales. Sie bestehen aus verzweigten Hyphen, aus denen Myzel gebildet wird. Hyphen sind einzellig und haben einen Durchmesser von 0.5-2 µm. Auf Agarmedium gezüchtete Aktinomyceten enthalten Substrat und Luftmycel. Luftmizellen haben ein gerades, spiralförmiges Aussehen. Als Sporenträger dienen Sporen der Fortpflanzung. Einige Aktinomyceten haben anstelle von Luftmicellen verschiedene verzweigte Stäbchen. Aktinomyceten sind saprophytisch und pathogen bei Mensch und Tier. Einige Vertreter unterscheiden Antibiotika, die im Kampf gegen Tier-, Menschen- und Pflanzenkrankheiten eingesetzt werden.
Bei Mikroorganismen kann es eine Mutation pro Million Zellen geben. Zum Beispiel Resistenz gegen Antibiotika, Fähigkeit Tryptophan zu synthetisieren, Resistenz gegen Phagen, Veränderungen in der Form von Kolonien, Veränderungen in der Bildung von Pigmenten oder Kapselformen, die nicht verkapselt werden, Veränderungen in der Bildung von Hivchins usw. Gewinnung neuer Hefestämme, die beim Backen verwendet werden, Gewinnung von Stämmen, die große Mengen an Antibiotika synthetisieren, Gewinnung von Stämmen, die Vitamin V12, Öle und Lipide synthetisieren, Gewinnung von Stämmen, die Milchsäure produzieren, oder Gewinnung aktiver prophylaktischer Formen gegen Ruhr, Paratyphus und Typhus usw sind Beispiele für Mutationen.
Bakterien, Pilze und Actinomyceten können durch radioaktive Strahlen und chemische Mutagene angegriffen werden, indem sie die DNA-Struktur in ihren Zellen verändern und ihre Aktivität auf die Synthese nützlicher Substanzen für den Menschen richten. Die physiologischen Eigenschaften von Bakterien gut zu kennen, sie zu verändern und damit in großem Umfang in landwirtschaftlichen, medizinischen und technologischen Prozessen einzusetzen, ist derzeit eine der wichtigsten Aufgabenstellungen für Mikrobiologen.
Episomen. Episomen sind kleine Ansammlungen von Genen, die frei von Chromosomen sind. Sie werden frei im Zytoplasma gefunden oder an das bakterielle Chromosom gebunden.
Episomen sind an der Übertragung von bakterieller Virulenz (G'), Arzneimittelresistenz (R), Bakteriozinogenität, Cholinezinogenität und anderen Faktoren beteiligt. Der Antibiotikaresistenzfaktor (R-Faktor) von Episomen wurde erstmals von japanischen Wissenschaftlern identifiziert.
Bakteriozinogenität bezieht sich auf die Eigenschaft der Synthese von Substanzen gegen Antibiotika in der Bakterienzelle, diese Substanzen werden Bacteriocine genannt. Zum Beispiel: Escherichia coli-colicin, Bact. Cerlus-aerocin, Bac. synthetisiert Megaterium-Megacin, E. Restis-Testicin, Staphylococcus aureus-Staphylacoccocin. Sie werden an die Bakterienzelle adsorbiert und verursachen den Tod der Bakterien. Bacteriocine wirken nur auf Bakterien, die dem Erzeuger nahe stehen.
Die Entwicklung eines Mikroorganismus mit einem anderen ist seit Jahrhunderten bekannt. Aber erst 1942 wurde der Begriff „Antibiotikum“ von ZA Waxman in die Wissenschaft eingeführt. Derzeit werden Antibiotika als natürliche Substanz im Grünkohl verwendet und ihre chemisch modifizierten Produkte in geringer Konzentration beeinträchtigen das Wachstum von Bakterien, Pilzen, einfachen Viren und Krebszellen und hemmen deren Entwicklung.
In den letzten 40 Jahren wurden durch den Einsatz von Antibiotika in der Medizin verschiedene tödliche Epidemien unterdrückt. Zum Beispiel Cholera. Infektionskrankheiten (z. B. Tuberkulose, Sepsis, Meningitis, Lungenentzündung) treten weltweit bei Operationen und Geburten nicht auf. Nicht nur entwickelte Länder, sondern auch Entwicklungsländer in Zentralasien, Afrika und Lateinamerika verwenden Antibiotika gegen diese Krankheiten.
Die Untersuchung des Mechanismus von Antibiotika zeigt, dass sie wie ein dünnes Werkzeug die Funktion des einen oder anderen Zellsystems beeinflussen.
Penicillin, Cephalosporin und andere enge Antibiotika.
Penicillin beeinflusst Gram (+) Mikroorganismen (Staphylococcus, Pneumococcus, Streptococcus), einige Gram (-) Organismen (Miningococcus, Gonococcus), Anthrax, Clostridium, Spirochäten. Aber manchmal können Antibiotika allergische Erkrankungen und einen anaphylaktischen Schock verursachen.
Das Penicillin-Molekül enthält Lacto-Thiazolidin. Die Biosynthese von Penicillin erfolgt nach:
Die Kondensation von L - Aminoadilinsäure führt zur gleichzeitigen Änderung der Konfiguration von L-Cystein und L-Valin in ein Tripeptid. Im nächsten Schritt wird aus -Lactam Isopenicillin N hergestellt. Als Ergebnis führt die Hydrolyse unter dem Einfluss des Penicillin-Acylase-Enzyms zur Bildung von 6-Aminopenicillinsäure. Im letzten Fermentationsschritt wird Phenylessigsäure zu Penicillin G umgewandelt. Unter dem Einfluss von Phenoxyessigsäure wird Penicillin zu V (Phenoxymethylpenicillin). Beide Antibiotika werden seit vielen Jahren eingesetzt.
In den 70er Jahren verlor Penicillin seine Bedeutung. Bisher wurden Verfahren zum Abbau von Benzylpenicillin zu 6-Aminopenicillinsäure mit enzymatischen und chemischen Methoden analysiert. Mit dieser Methode wurde halbsynthetisches Penicillin erhalten. Es ist Penicillin--Lactamase-aktiv, resistent und hat ein breites Wirkungsspektrum.
1961 Ja. A. Braham und G. Newton identifizierten ein neues Antibiotikum Cephalosporin aus dem Extrakt des Mikroorganismus Cephalosporium acremonium. Dieses Antibiotikum war nicht weit verbreitet, aber Cefazolin, Cefacetril und Cefans wurden daraus synthetisiert.
In der ersten Hälfte der 70er Jahre wurde 7-Methoxycephalosporin aus dem Actinomyceten Streptomyces isoliert. 1975 Nocardicin Ein Antibiotikum wurde entdeckt. 1981 wurden Monobactame, nämlich Sulfazicin, identifiziert. Der Wirkmechanismus von β-Lactam-Antibiotika hängt von der bakteriellen Zellwand ab.