Антибиотики – это вещества, продуцируемые микроорганизмами, высшими растениями, тканями животного происхождения или синтезированные искусственным путем и обладающие способностью избирательно подавлять развитие болезнетворных микробов. Препараты антибиотиков применяются для лечения бактериальных и грибковых заболеваний и не действуют на вирусные инфекции.
Антибиотики широко применяются в медицине, сельском хозяйстве — растениеводстве, животноводстве, ветеринарии, а также в пищевой промышленности и научных исследованиях.
В древности в Индии, Китае,Туране, Египте, Греции лекари использовали плесень для лечения инфекций, прикладывая ее к ранам и гнойникам. В средние века врачи так же пользовались зеленой плесенью для исцеления больных. В этот период люди не знали природу антибиотиков. Только в 30—е годы ХХ столетия научными исследованиями были установлены вещества, подавляющие рост микроорганизмов, что послужило началом производства антибиотиков. Сегодня ученым известны несколько тысяч видов антибиотиков, часть из которых находит применение в медицинской практике при лечении тяжелых инфекционных заболеваний.
Самый богатый источник антибиотиков – это организмы, живущие в почве. В почвенных микроэкосистемах чрезвычайно развита конкуренция между отдельными ее обитателями, а антибиотики входят в «арсенал» многих микроорганизмов, которые нужны им для борьбы за экологическую нишу. Одним из самых продуктивных источников антибиотиков служат актиномицеты. Только один вид Streptomyces griseus , в зависимости от условий внешней среды, может синтезировать более 50 антибиотиков, так как в процессе их образования участвует значительное число генов. Свыше 50 различных антибиотиков вырабатываемых актиномицетами, широко применяются в практике.
По происхождению антибиотики классифицируются на: природные, их продуцируют микроорганизмы; полусинтетические — продукты модификации молекул природных антибиотиков; синтетические – аналоги природных антибиотиков, синтезированные химическим путем. По химическому строению антибиотики состоят из следующих групп: бета-лактамы, тетрациклины, макролиды, аминогликозиды, гликопептиды, амфениколы, линкозамиды, полиеновые, противоопухолевые и другие.
По спектру действия антибиотики разделяются на две группы: узкого спектра, действующие на грамположительные, грамотрицательные микроорганизмы и противотуберкулезные; широкого спектра, действующие на большинство микроорганизмов. По характеру действия антибиотиков на бактерии их можно разделить на две группы: бактериостатические, нарушающие способность микроорганизмов делиться и бактерицидные, вызывающие гибель микроорганизма. По молекулярному механизму действия антибиотики делят на следующие группы: антибиотики ингибиторы синтеза клеточной стенки, ингибиторы синтеза белков на рибосомах, ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот, антибиотики, нарушающие функции мембран клетки.
Первым антибиотиком, который стали применять в клинической практике, был пинициллин. Его образуют несколько видов Penicillium, в частности P.notatum и P.chrysogenum. При этом последний вид до сих пор служит источником промышленного производства этого антибиотика. Он активен против всех стафилококковых инфекций и самых разных грамположительных бактерий. Пенициллин остается самым важным антибиотиком, а в лечебную практику постоянно вводят все новые и новые, более эффективные полусинтетические производные, исходным сырьем для которых по-прежнему остатется природный штамм P.chrysogenum .
Природные микроорганизмы, как правило, обладают низкой продуктивностью тех веществ, производство которых необходимо в больших количествах. Для биотехнологии нужны высокопродуктивные штаммы. Их создают методами селекции – направленного отбора спонтанных или индуцированных мутаций. В результате селекции производительность продуцентов увеличивается в несколько тысяч раз. Например, в селекционной работе с Penicillium выход пенициллина был увеличен примерно в 10 тысяч раз, по сравнению с исходным диким штаммом. Если раньше выращивание микроорганизмов осущестлялось на средах, находящихся в небольших сосудах, то в результате научно-технического прогресса стали использовать метод глубинного выращивания микроорганизмов в ферментерах. Наблюдение за основными процессами биосинтеза осуществляется контрольно-измерительной аппаратурой, что позволяет поддерживать в ферментерах определенную температуру, рН среды, количество пропускаемого стерильного воздуха, давление и постоянное механическое перемешивание культуральной жидкости.
Промышленное получение антибиотиков – это сложная многоступенчатая биотехнологическая ситема, состоящая из ряда последовательных стадий: получения соответсвующего штамма — продуцента; подготовка питательной среды, подготовка посевного материала; биосинтез антибиотика; фильтрация, выделение и очистка путем экстракции; осаждение; сорбция на ионообменных материалах; лиофильная сушка. Для приготовления лекарственной формы, готовый продукт подвергается биологическому и фармакологическому контролю, а также проводится дозировка и расфасовка препарата.
В настоящее время биотехнологическими методами с помощью микроорганизмов производят различные виды лекарственных препаратов – это антибиотики, аминокислоты, белки, витамины, липиды, нуклеиновые кислоты, полисахариды, пигменты, ферменты, используемые для лечебных целей.
.
Юсуп Мамедов,
кандидат биологических наук.
Комментарии