Micro-organismes producteurs d'antibiotiques et leur biologie

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Micro-organismes producteurs d'antibiotiques et leur biologie
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1. Histoire des antibiotiques
2. Micro-organismes producteurs d'antibiotiques
3. Divers antibiotiques
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Histoire des antibiotiques.
L'idée de la lutte contre les germes appartient à Pasteur, qui a identifié le bacille du charbon dans le pus de 1862-1868. En 1871, le médecin russe a visité VA Monassein et AG Polotebkov et a dit de l'appliquer sur les plaies infectées. Mais ça n'a pas bien marché. Bientôt, Mechnikov a utilisé des bactéries lactiques (lactobacilles) contre les bactéries purulentes de l'intestin humain. Le scientifique britannique A. Fleming a découvert le premier antibiotique, la pénicilline, en 1928. Il détecte que Penicillium notatum a la capacité de lyser une colonie de Staphylococcus. Mais au cours des 10 dernières années, l'étude de la pénicilline a tellement progressé qu'il a été déterminé que sa capacité à lutter contre les microbes est faible. La Seconde Guerre mondiale a forcé la recherche d'antibiotiques pour traiter les plaies profondes.
En 1940, les scientifiques britanniques H. Florey et E. Eyen ont obtenu le médicament à base de pénicilline, qui n'était pas purifié, contenait N.antibiotiques, mais avait une activité élevée. Plus tard, des expériences menées dans 39 laboratoires en Grande-Bretagne et aux États-Unis ont montré que plus de 1000 souches de P.notatum et P.chrysogenum ont été identifiées, et des méthodes de culture et d'isolement des pénicillines et leur utilisation en médecine ont été développées. La structure de la pénicilline a été déterminée en 1945 à l'aide de méthodes chimiques et d'une analyse structurale aux rayons X.
(R. Woodward, D. Hodgkin, R. Robinson)
ZA Waxman a apporté une grande contribution à l'étude des antibiotiques. Il n'a pas isolé les antibiotiques importants, mais les a développés en utilisant une méthode de criblage. Le chlorompheninol et la tétracycline ont été découverts en 1948-1950. De 1952 à 1954 et jusqu'aux années 60, tous les types d'antibiotiques ont été identifiés. En 1950, 150, en 1960, 1200 1970 et en 2000, plus de 50 50 antibiotiques ont été identifiés. De nos jours, la découverte et l'isolement des antibiotiques sont beaucoup plus lents. Mais 100 nouvelles substances sont découvertes chaque année. Actuellement, 60 à 65 antibiotiques sont utilisés en médecine, et XNUMX à XNUMX % d'entre eux sont vendus sur le marché mondial.
Selon le mécanisme d'action des antibiotiques, ils peuvent être divisés en 4 types
1) inhibiteurs de la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne
2) ARNm inhibiteur de la synthèse d'oxyle
3) Inhibiteur d'acide nucléique
4) Inhibiteur de la membrane cytoplasmique fonctionnalisé.
Micro-organismes producteurs d'antibiotiques
De nombreux micro-organismes ont la capacité de synthétiser diverses substances physiologiquement actives : enzymes (catalyseurs biologiques), vitamines, acides aminés, stimulants biologiques, vaccins et antibiotiques. Par exemple, les levures saccharomycètes peuvent synthétiser jusqu'à 45 à 50 % de protéines. Certaines bactéries synthétisent des antibiotiques : thyrothricine, bacitracine, subtiline, polymyxine V. D'autres synthétisent de l'acide acétique. Actinomycètes : divers champignons synthétisent des antibiotiques comme la streptomycine, l'auréomycine, la néomycine, la tétracycline. Autrement dit, 2|3 % des antibiotiques actuellement connus sont synthétisés par des actinomycètes.
Les mycoplasmes et les bactéries en forme de L n'ont pas de paroi cellulaire. Souvent, sous l'influence d'un antibiotique ou dans des conditions naturelles, des bactéries en forme de L peuvent se former spontanément. En eux, la paroi cellulaire est partiellement préservée et la fonction de reproduction est entièrement préservée. Ils sont sphériques grands ou petits et se trouvent dans de nombreuses bactéries pathogènes et saprophytes.
Il appartient à l'ordre des Actinomycetales. Ils sont constitués d'hyphes ramifiés, à partir desquels se forme le mycélium. Les hyphes sont unicellulaires, de 0.5 à 2 µm de diamètre. Les actinomycètes cultivés sur milieu gélosé contiennent du substrat et des mycéliums aériens. Les micelles d'air ont un aspect droit et en spirale. Porteurs de spores, les spores sont utilisées pour la reproduction. Certains actinomycètes ont divers bâtonnets ramifiés au lieu de micelles aériennes. Les actinomycètes sont saprophytes et pathogènes chez l'homme et l'animal. Certains représentants distinguent les antibiotiques utilisés dans la lutte contre les maladies animales, humaines et végétales.
Dans les micro-organismes, il peut y avoir une mutation par million de cellules. Par exemple, résistance aux antibiotiques, capacité à synthétiser le tryptophane, résistance aux phages, modifications de la forme des colonies, modifications de la formation des pigments ou des formes capsulaires devenant non encapsulées, modifications de la formation des hivchines, etc. Obtention de nouvelles souches de levures utilisées en boulangerie, obtention de souches synthétisant de grandes quantités d'antibiotiques, obtention de souches synthétisant de la vitamine V12, des huiles et des lipides, obtention de souches productrices d'acide lactique, ou obtention de formes prophylactiques actives contre la dysenterie, la paratyphoïde, le typhus, etc. sont des exemples de mutations.
Les bactéries, les champignons et les actinomycètes peuvent être affectés par les rayons radioactifs et les mutagènes chimiques, modifiant la structure de l'ADN dans leurs cellules et orientant leur activité vers la synthèse de substances utiles pour l'homme. Actuellement, avoir une bonne connaissance des propriétés physiologiques des bactéries, les modifier et donc les utiliser à grande échelle dans les procédés agricoles, médicaux et technologiques est l'un des enjeux importants auxquels sont confrontés les microbiologistes.
Épisomes. Les épisomes sont de petits groupes de gènes exempts de chromosomes. Ils se trouvent libres dans le cytoplasme ou attachés au chromosome bactérien.
Les épisomes sont impliqués dans la transmission de la virulence bactérienne (G'), de la résistance aux médicaments (R), de la bactériocinogénicité, de la cholinecinogénicité et d'autres facteurs. Le facteur de résistance aux antibiotiques (facteur R) des épisomes a été identifié pour la première fois par des scientifiques japonais.
La bactériocinogénicité fait référence à la propriété de synthèse de substances contre les antibiotiques dans la cellule bactérienne, ces substances sont appelées bactériocines. Par exemple : Escherichia coli-colicine, Bact. cerlus -aérocine, Bac. synthétise la mégatérium-mégacine, E. Restis-testicine, Staphylococcus aureus-staphylacoccocine. Ils sont adsorbés sur la cellule bactérienne et provoquent la mort de la bactérie. Les bactériocines n'affectent que les bactéries proches du producteur.
Le développement d'un micro-organisme avec un autre est connu depuis des siècles. Mais ce n'est qu'en 1942 que le terme "antibiotique" a été introduit dans la science par ZA Waxman. À l'heure actuelle, les antibiotiques sont utilisés comme substance naturelle dans le chou frisé et leurs produits chimiquement modifiés à faible concentration affectent la croissance des bactéries, des champignons, des virus simples et des cellules cancéreuses, réduisant ainsi leur développement.
Au cours des 40 dernières années, grâce à l'utilisation d'antibiotiques en médecine, diverses épidémies mortelles ont été supprimées. Par exemple, le choléra. Partout dans le monde, les maladies infectieuses (par exemple, la tuberculose, la septicémie, la méningite, la pneumonie) ne surviennent pas pendant les processus chirurgicaux et d'accouchement. Ce ne sont pas seulement les pays développés, mais aussi les pays en développement d'Asie centrale, d'Afrique et d'Amérique latine qui utilisent des antibiotiques contre ces maladies.
L'étude du mécanisme des antibiotiques montre qu'ils affectent le fonctionnement de l'un ou l'autre système cellulaire, comme un outil mince.

Pénicilline, céphalosporine et autres antibiotiques proches.
La pénicilline affecte les micro-organismes gram (+) (staphylocoque, pneumocoque, streptocoque), certains organismes gram (-) (miningocoque, gonocoque), l'anthrax, le clostridium, les spirochètes. Mais parfois, les antibiotiques peuvent provoquer des maladies allergiques et un choc anaphylactique.
La molécule de pénicilline contient de la  lacto-thiazolidine. La biosynthèse de la pénicilline se déroule selon :
La condensation de L  - acide aminoadilinique conduit au changement simultané de configuration de la L-cystéine et de la L-valine en un tripeptide. Dans l'étape suivante, l'isopénicilline N est produite à partir de -lactame. En conséquence, l'hydrolyse sous l'influence de l'enzyme pénicilline acylase conduit à la formation d'acide 6-aminopénicilline. Dans la dernière étape de fermentation, l'acide phénylacétique est converti en pénicilline G. Sous l'influence de l'acide phénoxyacétique, la pénicilline se transforme en V (phénoxyméthylpénicilline). Ces deux antibiotiques sont utilisés depuis de nombreuses années.
Dans les années 70, la pénicilline a perdu de son importance. Jusqu'à présent, les méthodes de décomposition de la benzylpénicilline en acide 6-aminopénicilline à l'aide de méthodes enzymatiques et chimiques ont été analysées. La pénicilline semi-synthétique a été obtenue avec cette méthode. C'est une pénicilline -lactamase active, résistante et à large spectre d'action.
1961 Oui. A. Braham et G. Newton ont identifié une nouvelle céphalosporine antibiotique à partir de l'extrait du micro-organisme Cephalosporium acremonium. Cet antibiotique n'était pas largement utilisé, mais la céfazoline, le céfacetril et les céfans en ont été synthétisés.
Dans la première moitié des années 70, la 7-méthoxycéphalosporine a été isolée des actinomycètes streptomyces. 1975 Nocardicin Un antibiotique a été découvert. En 1981, des monobactames, à savoir la sulfazicine, ont été identifiés. Le mécanisme d'action des antibiotiques β-lactamines dépend de la paroi cellulaire bactérienne.

Cyclosérine.
Cet antibiotique a été obtenu pour la première fois en 1955 à partir de Streptomyces orchidaceus et d'autres actinomycètes. Il a un spectre antibactérien très élevé et une faible toxicité pour les animaux, mais affecte le système nerveux central chez l'homme. Par conséquent, la cyclosérine est rarement utilisée en clinique. La structure de la cyclosérine a été analysée à l'aide de méthodes chimiques et d'une analyse structurale aux rayons X. 1956 IK Kogekkov, M. Ya. La première synthèse de cyclosérine est réalisée avec l'aide de Karpeyskin et RM Khomutov. Il est maintenant prouvé que la cyclosérine augmente l'activité de 2 enzymes. Ces enzymes sont impliquées dans la synthèse de la D-alanyl-D-alanine synthétase et de l'alanine racémase dans la paroi cellulaire du peptidiglycon.
Tétracycline.
L'antibiotique tétracycline est le deuxième seulement après la -lactame dans son utilisation en médecine. Ils sont utilisés dans la lutte contre les bactéries gram (+) et souvent gram (-), les rickettsies, les mycoplasmes et les pneumonies, la dysenterie, la gonorrhée, la cholécystite, la méningite et les maladies infectieuses.
Le premier antibiotique tétracycline a été isolé de Streptomyces aureofaciens en 1948 par B. Daggerom. Plus tard, 6 types de tétracycline ont été recuits. La structure de la première tétracycline - auréomycine et terramycine a été déterminée en 1952 avec l'aide d'un grand groupe de scientifiques américains, dont RB Woodwardon, à l'aide d'expériences chimiques. L'objectif principal de tous les chimistes était de réaliser la synthèse totale de la tétracycline. La première synthèse de tétracycline a été réalisée en URSS en 1967 sous la direction de MM Shemyakin et MN Kolosova. La condensation diène des substances utilisées est utilisée dans la formation, puis le diènediol est utilisé dans la modification en 6 étapes. La condensation, la déshydratation, la réduction de l'éther nitreux et la protection mutuelle des groupes amino conduisent principalement à la méthylation de l'hydroxyde de phénol. La tétracycline est formée à la suite de l'hydratation du cycle méthylé. Le mécanisme d'action de la tétracycline est encore inconnu. En 1950, on a découvert que la tétracycline est un inhibiteur spécifique de la synthèse d'oxyle chez Staphylococcus aureus.
Streptomycine et autres antibiotiques aminosides.
En termes d'utilisation clinique, le groupe des déliglycosides antibiotiques occupe la 4e place après les -lactamines tétracyclines et les macrolides sans polyènes. La streptomycine, active contre les bactéries gram (-), découverte à la suite de l'introduction de médicaments, est considérée comme l'une des premières dans le traitement de la tuberculose. Entre autres aminoglycosides, la streptomycine est utilisée contre les maladies causées par Pseudomonas et Profeus.
Les aminoglycosides sont une famille de nombreux antibiotiques et comprennent plus de 100 composés naturels. Ces composés sont dérivés de micro-organismes tels que Streptomyces micromonospora et Bacillus ainsi que de nombreux analogues polysynthétiques. Leur similitude est la présence d'un alcool aminé carbocyclique à 6 chaînons avec un et plusieurs saccharides aminés simples et spécifiques glycosylés dans la structure de la molécule.
Sous l'influence des ions Mg, la streptomycine se lie à la sous-unité 30 S du ribosome des procaryotes et n'affecte en rien le ribosome des eucaryotes. Le but de la streptomycine est d'affecter le ribosome oxyle S-12, mais les oxyles S-3, S-5, S-7 et S-14 sont impliqués dans le processus de liaison. À la suite de l'interaction de la streptomycine avec le ribosome, l'inhibition du clivage des liaisons polypeptidiques commence. Dans les systèmes acellulaires, le code génétique de la streptomycine est inductible. Mais cet effet ne dépend pas de son effet sur les bactériocytes. Au moins 2 sites de liaison ont été mis en évidence pour d'autres aminoglycosides. L'un d'eux est la partie L-6 50 S d'E. coli qui contient l'oxyle. Xamda appelle la propriété de calcul d'erreur.
Conclusion
De nombreux micro-organismes ont la capacité de synthétiser diverses substances physiologiquement actives : enzymes (catalyseurs biologiques), vitamines, acides aminés, stimulants biologiques, vaccins et antibiotiques.
Actinomycètes : divers champignons synthétisent des antibiotiques comme la streptomycine, l'auréomycine, la néomycine, la tétracycline. Autrement dit, 2|3 % des antibiotiques actuellement connus sont synthétisés par des actinomycètes. Il a un spectre antibactérien très élevé et une faible toxicité pour les animaux, mais affecte le système nerveux central chez l'homme.
Livres
1. Mishustin Ye.N., Yemsev VG Microbiologie. M. Kolos, 1987.
2. Schlegel G. Obshaya microbiologie. M., 1987.
3. Gusev MV, Mineyeva LA, Microbiologie. M. Izd-vo MGU, 1985
4. Agol VI, Atabekov IG, Tikhonenko TI, Krylov VN Molekularnaya biologiya virusov. M.Nauka, 1971.
5. Vahobov AH, Inoghomov M. Microbiologie (texte de la conférence). Tachkent. Maison d'édition ToshDU. 1999
6. Vahobov AH, Inoghomov M. Fondements de la microbiologie et de la virologie. "Professeur", 1999.
7. Inoghomov M. Fondements de la microbiologie et de la virologie. "Professeur", 1983.

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