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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.