ДОСТАРЫМЕН БІРГЕ АКЦИЯ:
Антибиотик түзетін микроорганизмдер және олардың биологиясы
Жоспар.
1. Антибиотиктердің пайда болу тарихы
2. Антибиотик түзетін микроорганизмдер
3. Әртүрлі антибиотиктер
Енгізіңіз.
Антибиотиктердің тарихы.
Микробтармен күресу идеясы 1862-1868 жж. іріңдегі сібір жарасының таяқшасын анықтаған Пастерге тиесілі. 1871 жылы орыс дәрігері В.А.Монасейн мен А.Г.Полотебковқа барып, оны жұқтырған жараларға жағуды айтты. Бірақ бұл жақсы нәтиже бермеді. Көп ұзамай Мечников сүт қышқылды бактерияларды (лактобактерияларды) адам ішекіндегі іріңді бактерияларға қарсы қолданды. Ағылшын ғалымы А.Флеминг 1928 жылы алғашқы антибиотик пенициллинді ашты. Ол Penicillium notatum стафилококк колониясын лизиске қабілетті екенін анықтайды. Бірақ соңғы 10 жылда пенициллинді зерттеудің ілгерілегені сонша, оның микробтармен күресу қабілеті төмен екені анықталды. Екінші дүниежүзілік соғыс терең жараларды емдеу үшін антибиотиктерді зерттеуге мәжбүр етті.
1940 жылы ағылшын ғалымдары Х.Флори мен Э.Эйен тазартылмаған, құрамында N. антибиотиктері бар, бірақ белсенділігі жоғары болатын пенициллиндік препаратты алды. Кейіннен Ұлыбритания мен АҚШ-тың 39 зертханасында жүргізілген тәжірибелер көрсеткендей, P.notatum және P.chrysogenum 1000-нан астам штаммдары анықталып, пенициллиндерді өсіру және бөліп алу және оларды медицинада қолдану әдістері жасалған. Пенициллиннің құрылымы 1945 жылы химиялық әдістер мен рентгендік құрылымдық талдаудың көмегімен анықталды.
(Р. Вудворд, Д. Ходжкин, Р. Робинсон)
З.А.Ваксман антибиотиктерді зерттеуге үлкен үлес қосты. Ол маңызды антибиотиктерді оқшауламады, бірақ оларды скрининг әдісі арқылы әзірледі. Хлоромфенинол мен тетрациклин 1948-1950 жж. 1952 жылдан 1954 жылға дейін және 60 жылдарға дейін антибиотиктердің барлық түрлері анықталды. 1950 жылы 150, 1960 жылы 1200, 1970 жылы 2000-нан астам антибиотиктер анықталды. Қазіргі уақытта антибиотиктерді табу және оқшаулау әлдеқайда баяу. Бірақ жылына 50 жаңа зат ашылады. Қазіргі уақытта медицинада 50-ден 100-ге дейін антибиотиктер қолданылады, оның 60-65 пайызы әлемдік нарықта сатылуда.
Антибиотиктердің әсер ету механизмі бойынша оларды 4 түрге бөлуге болады
1) бактерия жасуша қабырғасының синтезінің тежегіштері
2) оксил синтезінің м-РНҚ тежегіші
3) Нуклеин қышқылының ингибиторы
4) Функционалданған цитоплазмалық мембрана ингибиторы.
Антибиотик түзетін микроорганизмдер
Көптеген микроорганизмдер әртүрлі физиологиялық белсенді заттарды: ферменттер (биологиялық катализаторлар), витаминдер, аминқышқылдары, биологиялық стимуляторлар, вакциналар және антибиотиктерді синтездеу қабілетіне ие. Мысалы, сахаромицет ашытқылары 45-50%-ке дейін ақуызды синтездей алады. Кейбір бактериялар антибиотиктерді синтездейді: тиротрицин, бацитрацин, субтилин, полимиксин V. Басқалары сірке қышқылын синтездейді. Актиномицеттер: әртүрлі саңырауқұлақтар стрептомицин, ауреомицин, неомицин, тетрациклин сияқты антибиотиктерді синтездейді. Яғни, қазіргі кезде белгілі антибиотиктердің 2|3 пайызы актиномицеттер арқылы синтезделеді.
Микоплазмалар мен L-тәрізді бактерияларда жасуша қабырғасы болмайды. Көбінесе антибиотиктің әсерінен немесе табиғи жағдайларда L-тәрізді бактериялар өздігінен пайда болуы мүмкін. Оларда жасуша қабырғасы жартылай сақталады, ал көбею қасиеті толық сақталады. Олар үлкен немесе кішкентай сфералық және көптеген патогенді және сапрофиттерде кездеседі.
Ол Actinomycetales отрядына жатады. Олар тармақталған гифалардан тұрады, олардан мицелий түзіледі. Гифалар бір жасушалы, диаметрі 0.5-2 мкм. Агар қоректік ортада өсірілген актиномицеттер субстрат пен ауа мицелиясынан тұрады. Ауа мицеллалары түзу, спираль тәрізді болады. Спораларды тасымалдаушы болғандықтан, споралар көбею үшін қолданылады. Кейбір актиномицеттерде ауа мицеллаларының орнына әртүрлі тармақталған таяқшалар болады. Актиномицеттер адам мен жануарларда сапрофитті және патогенді. Кейбір өкілдер жануарлар, адам және өсімдік ауруларымен күресуде қолданылатын антибиотиктерді ажыратады.
Микроорганизмдерде миллион жасушаға бір мутация болуы мүмкін. Мысалы, антибиотиктерге төзімділік, триптофан синтездеу қабілеті, фагтарға төзімділік, колониялар пішінінің өзгеруі, пигменттердің түзілуінің өзгеруі немесе капсулалық формалардың капсулаланбауы, гивчиндердің түзілуінің өзгеруі және т.б. Нан пісіруге қолданылатын ашытқылардың жаңа штаммдарын алу, көп мөлшерде антибиотиктерді синтездейтін штаммдарды алу, V12 витаминін, майлар мен липидтерді синтездейтін штаммдарды алу, сүт қышқылын түзетін штаммдарды алу немесе дизентерия, паратиф және сүзекке қарсы белсенді профилактикалық формаларды алу және т.б. мутациялардың мысалдары болып табылады.
Бактериялар, саңырауқұлақтар және актиномицеттер радиоактивті сәулелер мен химиялық мутагендер әсерінен олардың жасушаларындағы ДНҚ құрылымын өзгертіп, олардың белсенділігін адамға пайдалы заттардың синтезіне бағыттай алады. Қазіргі уақытта бактериялардың физиологиялық қасиеттерін жақсы білу, оларды өзгерту және сол арқылы ауылшаруашылық, медициналық және технологиялық процестерде кең көлемде қолдану микробиологтардың алдында тұрған маңызды мәселелердің бірі болып табылады.
Эписомалар. Эписомалар - хромосомалардан бос гендердің шағын шоғырлары. Олар цитоплазмада бос немесе бактериялық хромосомамен байланысқан.
Эписомалар бактериалды вируленттілік (G'), дәріге төзімділік (R), бактериоциногендік, холициногендік және басқа факторларды тасымалдауға қатысады. Эписомалардың антибиотикке төзімділік факторы (R-фактор) алғаш рет жапон ғалымдарымен анықталған.
Бактериоциногенділік деп бактерия жасушасындағы антибиотиктерге қарсы заттардың синтезделу қасиетін айтады, бұл заттарды бактериоциндер деп атайды. Мысалы: ішек таяқшасы-колицин, Бакт. cerlus -aerocin, Bac. мегатериум-мегацинді, E. Restis-testicin, Staphylococcus aureus-staphylacoccocin синтездейді. Олар бактерия жасушасына адсорбцияланып, бактериялардың өлуіне себепші болады. Бактериоциндер продуцентке жақын бактерияларға ғана әсер етеді.
Бір микроорганизмнің екіншісімен дамуы ғасырлар бойы белгілі. Бірақ 1942 жылы ғана «антибиотик» терминін ғылымға З.А.Ваксман енгізді. Қазіргі уақытта антибиотиктер қырыққабатта табиғи зат ретінде қолданылады және олардың химиялық модификацияланған өнімдері төмен концентрацияда бактериялардың, саңырауқұлақтардың, қарапайым вирустардың және рак клеткаларының өсуіне әсер етеді, олардың дамуын төмендетеді.
Соңғы 40 жылда антибиотиктерді медицинада қолдану нәтижесінде түрлі өлімге әкелетін індеттердің жолы кесілді. Мысалы, тырысқақ. Бүкіл әлемде жұқпалы аурулар (мысалы, туберкулез, сепсис, менингит, пневмония) хирургиялық және босану процестерінде кездеспейді. Бұл ауруларға қарсы антибиотиктерді дамыған елдер ғана емес, Орталық Азия, Африка, Латын Америкасының дамушы елдері қолданады.
Антибиотиктердің механизмін зерттеу олардың жұқа құрал сияқты бір немесе басқа жасушалық жүйенің қызметіне әсер ететінін көрсетеді.
Пенициллин, цефалоспорин және басқа жақын антибиотиктер.
Пенициллин грам (+) микроорганизмдерге (стафилококк, пневмококк, стрептококк), кейбір грамм (-) организмдерге (мингококк, гонококк), күйдіргі, клостридий, спирохеталарға әсер етеді. Бірақ кейде антибиотиктер аллергиялық ауруларды және анафилактикалық шокты тудыруы мүмкін.
Пенициллин молекуласының құрамында лакто-тиазолидин бар. Пенициллиннің биосинтезі келесідей жүреді:
L - аминодилин қышқылының конденсациясы L-цистеин мен L-валин конфигурациясының бір мезгілде трипептидке өзгеруіне әкеледі. Келесі қадамда -лактамнан изопенициллин N өндіріледі. Нәтижесінде пенициллин-ацилаза ферментінің әсерінен гидролиз 6-аминопенициллин қышқылының түзілуіне әкеледі. Ашытудың соңғы сатысында фенилсірке қышқылы пенициллин G-ге айналады. Феноксисірке қышқылының әсерінен пенициллин V-ге (феноксиметилпенициллин) айналады. Бұл антибиотиктердің екеуі де көптеген жылдар бойы қолданылған.
70-ші жылдарға қарай пенициллин маңыздылығын жоғалтты. Осы уақытқа дейін бензилпенициллинді 6-аминопенициллин қышқылына ферментативті және химиялық әдістермен ыдырату әдістері талданған. Бұл әдіспен жартылай синтетикалық пенициллин алынды. Ол пенициллин -лактамазаға белсенді, төзімді және әсер ету ауқымы кең.
1961 Е. А.Брахам мен Г.Ньютон Cephalosporium acremonium микроорганизмінің сығындысынан жаңа антибиотик цефалоспоринді анықтады. Бұл антибиотик кеңінен қолданылмады, бірақ одан цефазолин, цефацетрил және цефандар синтезделді.
70-ші жылдардың бірінші жартысында актиномицеттер стрептомицеттерінен 7-метоксицефалоспорин бөлініп алынды. 1975 ж. Нокардицин А антибиотикі табылды. 1981 жылы монобактамдар, атап айтқанда сульфазицин анықталды. β-лактамды антибиотиктердің әсер ету механизмі бактерия жасушасының қабырғасына байланысты.