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Microorganismos productores de antibióticos y su biología.
Plan.
1. Historia de los antibióticos
2. Microorganismos productores de antibióticos
3. Varios antibióticos
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Historia de los antibióticos.
La idea de la lucha contra los gérmenes pertenece a Pasteur, quien identificó los bacilos del ántrax en el pus de 1862-1868. En 1871, el médico ruso visitó a VA Monassein y AG Polotebkov y les dijo que lo aplicaran en las heridas infectadas. Pero no funcionó bien. Pronto, Mechnikov usó bacterias del ácido láctico (lactobacillus) contra bacterias purulentas en el intestino humano. El científico británico A. Fleming descubrió el primer antibiótico, la penicilina, en 1928. Detecta que Penicillium notatum tiene la capacidad de lisar una colonia de Staphylococcus. Pero en los últimos 10 años, el estudio de la penicilina ha avanzado tanto que se ha determinado que su capacidad para luchar contra los microbios es baja. La Segunda Guerra Mundial obligó a investigar antibióticos para tratar heridas profundas.
En 1940, los científicos británicos H. Florey y E. Eyen obtuvieron la droga penicilina, que no estaba purificada, contenía N.antibióticos, pero tenía una alta actividad. Posteriormente, experimentos realizados en 39 laboratorios de Gran Bretaña y EE.UU. demostraron que se identificaron más de 1000 cepas de P.notatum y P.chrysogenum, y se desarrollaron métodos de cultivo y aislamiento de penicilinas y su uso en medicina. La estructura de la penicilina se determinó en 1945 utilizando métodos químicos y análisis estructural de rayos X.
(R. Woodward, D. Hodgkin, R. Robinson)
ZA Waxman hizo una gran contribución al estudio de los antibióticos. No aisló los antibióticos importantes, sino que los desarrolló utilizando un método de detección. El clorofeninol y la tetraciclina se descubrieron en 1948-1950. De 1952 a 1954 y hasta la década de 60 se identificaron todos los tipos de antibióticos. En 1950 se identificaron 150, en 1960 1200 y en 1970 más de 2000 antibióticos. Hoy en día, el descubrimiento y aislamiento de antibióticos es mucho más lento. Pero cada año se descubren 50 sustancias nuevas. En la actualidad, se utilizan en medicina entre 50 y 100 antibióticos, y entre el 60 y el 65 % de ellos se venden en el mercado mundial.
Según el mecanismo de acción de los antibióticos, se pueden dividir en 4 tipos
1) inhibidores de la síntesis de la pared celular bacteriana
2) inhibidor de ARNm de la síntesis de oxilo
3) inhibidor de ácido nucleico
4) Inhibidor de membrana citoplasmática funcionalizado.
Microorganismos productores de antibióticos
Muchos microorganismos tienen la capacidad de sintetizar diversas sustancias fisiológicamente activas: enzimas (catalizadores biológicos), vitaminas, aminoácidos, estimulantes biológicos, vacunas y antibióticos. Por ejemplo, las levaduras saccharomycete pueden sintetizar hasta un 45-50% de proteína. Algunas bacterias sintetizan antibióticos: tirotricina, bacitracina, subtilina, polimixina V. Otras sintetizan ácido acético. Actinomicetos: varios hongos sintetizan antibióticos como estreptomicina, aureomicina, neomicina, tetraciclina. Es decir, el 2|3 por ciento de los antibióticos actualmente conocidos son sintetizados por actinomicetos.
Los micoplasmas y las bacterias en forma de L no tienen pared celular. A menudo, bajo la influencia de un antibiótico o en condiciones naturales, las bacterias en forma de L pueden formarse espontáneamente. En ellos, la pared celular se conserva parcialmente y la función de reproducción se conserva por completo. Son esféricos grandes o pequeños y se encuentran en muchas bacterias patógenas y saprofitas.
Pertenece al orden Actinomycetales. Consisten en hifas ramificadas, a partir de las cuales se forma el micelio. Las hifas son unicelulares, de 0.5 a 2 µm de diámetro. Los actinomicetos cultivados en medio de agar contienen sustrato y micelio aéreo. Las micelas de aire tienen una apariencia recta y espiral. Al ser portadores de esporas, las esporas se utilizan para la reproducción. Algunos actinomicetos tienen varios bastones ramificados en lugar de micelas aéreas. Los actinomicetos son saprofitos y patógenos en humanos y animales. Algunos representantes distinguen los antibióticos utilizados en la lucha contra las enfermedades animales, humanas y vegetales.
En los microorganismos, puede haber una mutación por millón de células. Por ejemplo, resistencia a los antibióticos, capacidad de sintetizar triptófano, resistencia a los fagos, cambios en la forma de las colonias, cambios en la formación de pigmentos o formas capsulares descapsuladas, cambios en la formación de hivchins, etc. Obtención de nuevas cepas de levaduras utilizadas en panadería, obtención de cepas que sinteticen gran cantidad de antibióticos, obtención de cepas que sinteticen vitamina V12, aceites y lípidos, obtención de cepas productoras de ácido láctico, u obtención de formas activas profilácticas contra disentería, paratifoidea, tifus, etc. son ejemplos de mutaciones.
Las bacterias, los hongos y los actinomicetos pueden verse afectados por los rayos radiactivos y los mutágenos químicos, cambiando la estructura del ADN en sus células y dirigiendo su actividad hacia la síntesis de sustancias útiles para los humanos. Actualmente, tener un buen conocimiento de las propiedades fisiológicas de las bacterias, cambiarlas y así utilizarlas a gran escala en procesos agrícolas, médicos y tecnológicos es uno de los temas importantes que enfrentan los microbiólogos.
Episomas. Los episomas son pequeños grupos de genes que están libres de cromosomas. Se encuentran libres en el citoplasma o unidos al cromosoma bacteriano.
Los episomas están involucrados en la transmisión de virulencia bacteriana (G'), resistencia a fármacos (R), bacteriocinogenicidad, colinogenicidad y otros factores. El factor de resistencia a los antibióticos (factor R) de los episomas fue identificado por primera vez por científicos japoneses.
La bacteriocinogenicidad se refiere a la propiedad de síntesis de sustancias frente a los antibióticos en la célula bacteriana, estas sustancias se denominan bacteriocinas. Por ejemplo: Escherichia coli-colicina, Bact. cerlus -aerocina, Bac. sintetiza megaterium-megacin, E. Restis-testicin, Staphylococcus aureus-staphylacoccocin. Se adsorben en la célula bacteriana y provocan la muerte de la bacteria. Las bacteriocinas afectan solo a las bacterias cercanas al productor.
El desarrollo de un microorganismo con otro se conoce desde hace siglos. Pero recién en 1942, ZA Waxman introdujo el término "antibiótico" en la ciencia. En la actualidad, los antibióticos se utilizan como sustancia natural en la col rizada y sus productos modificados químicamente en baja concentración afectan el crecimiento de bacterias, hongos, virus simples y células cancerosas, reduciendo su desarrollo.
En los últimos 40 años, como resultado del uso de antibióticos en medicina, se han suprimido varias epidemias mortales. Por ejemplo, el cólera. En todo el mundo, las enfermedades infecciosas (por ejemplo, tuberculosis, sepsis, meningitis, neumonía) no ocurren durante los procesos quirúrgicos y de parto. No solo los países desarrollados, sino también los países en desarrollo de Asia Central, África y América Latina utilizan antibióticos contra estas enfermedades.
El estudio del mecanismo de los antibióticos muestra que afectan la función de uno u otro sistema celular, como una herramienta delgada.
Penicilina, cefalosporina y otros antibióticos cercanos.
La penicilina afecta a los microorganismos gram (+) (estafilococos, neumococos, estreptococos), algunos organismos gram (-) (miningococos, gonococos), ántrax, clostridium, espiroquetas. Pero a veces los antibióticos pueden causar enfermedades alérgicas y shock anafiláctico.
La molécula de penicilina contiene lacto-tiazolidina. La biosíntesis de la penicilina se lleva a cabo de acuerdo a:
La condensación de L - ácido aminoadilínico conduce al cambio simultáneo de configuración de L-cisteína y L-valina en un tripéptido. En el siguiente paso, se produce isopenicilina N a partir de -lactámicos. Como resultado, la hidrólisis bajo la influencia de la enzima penicilina acilasa conduce a la formación de ácido 6-aminopenicilina. En el último paso de fermentación, el ácido fenilacético se convierte en penicilina G. Bajo la influencia del ácido fenoxiacético, la penicilina se convierte en V (fenoximetilpenicilina). Ambos antibióticos se han utilizado durante muchos años.
Para los años 70, la penicilina perdió su importancia. Hasta ahora, se han analizado métodos para descomponer la bencilpenicilina en ácido 6-aminopenicilina utilizando métodos enzimáticos y químicos. Con este método se obtuvo penicilina semisintética. Es penicilina -lactamasa activa, resistente y tiene un amplio rango de acción.
1961 Sí. A. Braham y G. Newton identificaron una nueva cefalosporina antibiótica a partir del extracto del microorganismo Cephalosporium acremonium. Este antibiótico no fue muy utilizado, pero a partir de él se sintetizaron cefazolina, cefacetril y cefans.
En la primera mitad de la década de los 70 se aisló la 7-metoxicefalosporina del actinomycete streptomyces. 1975 Nocardicina Se descubre un antibiótico. En 1981, se identificaron las monobactámicas, a saber, la sulfazicina. El mecanismo de acción de los antibióticos β-lactámicos depende de la pared celular bacteriana.