термин антибиотик с греч анти против биос жизнь впервые был предложен
антибиотики
Полезное
Смотреть что такое «антибиотики» в других словарях:
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греческого bios жизнь), органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие токсическим действием по отношению к другим микроорганизмам. Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, выделяемые из… … Современная энциклопедия
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греч. bios жизнь) органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту). Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, извлекаемые из растительных и… … Большой Энциклопедический словарь
Антибиотики — (от анти. и греческого bios жизнь), органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие токсическим действием по отношению к другим микроорганизмам. Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, выделяемые из… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АНТИБИОТИКИ — АНТИБИОТИКИ, вещества, способные приостановить рост или уничтожить БАКТЕРИИ и другие микроорганизмы. Многие антибиотики сами вырабатываются микроорганизмами (бактериями и плесенями). Являются бактерицидом, который можно безопасно вводить в виде… … Научно-технический энциклопедический словарь
Антибиотики — биологически активные вещества, синтезируемые микроорганизмами, высшими растениями или тканями животного организма и способные оказывать ингибирующее или летальное действие на бактерии, вирусы и др. Антибиотики относительно низкомолекулярные… … Экологический словарь
АНТИБИОТИКИ — химические вещества, применяемые для борьбы с большинством гноеродных и других болезнетворных микробов. Антибиотики продукт жизнедеятельности некоторых плесневых грибов и микробов. Действие их заключается в подавлении роста и приостановке… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греч. bios жизнь), специфич. химич. вещества, образуемые микроорганизмами и способные в малых кол вах оказывать избират. токсич. действие на др. микроорганизмы и на клетки злокачеств. опухолей. К А. в широком смысле относят также… … Биологический энциклопедический словарь
антибиотики — специфические хим. вещества, образуемые микроорганизмами, способные в малых количествах оказывать избирательное токсическое действие на другие микроорганизмы и на клетки злокачественных опухолей. К А. в широком смысле относят также антимикробные… … Словарь микробиологии
Антибиотики — (лат. anti против + греч. bios жизнь) вещества природного или полусинтетического происхождения, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариот или простейших (в т.ч. бактерий, вирусов и др.). Источник: ВП П8 2322. Комплексная программа… … Официальная терминология
АНТИБИОТИКИ — АНТИБИОТИКИ, ов, ед. антибиотик, а, муж. Биологически активные вещества микробного, животного, растительного происхождения (а также синтезированные), могущие подавлять жизнеспособность микроорганизмов. | прил. антибиотический, ая, ое. Толковый… … Толковый словарь Ожегова
антибиотики — – группа антибактериальных веществ, используемых в качестве лекарственных препаратов … Краткий словарь биохимических терминов
АНТИБИОТИКИ
Полезное
Смотреть что такое «АНТИБИОТИКИ» в других словарях:
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греческого bios жизнь), органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие токсическим действием по отношению к другим микроорганизмам. Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, выделяемые из… … Современная энциклопедия
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греч. bios жизнь) органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту). Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, извлекаемые из растительных и… … Большой Энциклопедический словарь
Антибиотики — (от анти. и греческого bios жизнь), органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие токсическим действием по отношению к другим микроорганизмам. Антибиотиками называются также антибактериальные вещества, выделяемые из… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АНТИБИОТИКИ — АНТИБИОТИКИ, вещества, способные приостановить рост или уничтожить БАКТЕРИИ и другие микроорганизмы. Многие антибиотики сами вырабатываются микроорганизмами (бактериями и плесенями). Являются бактерицидом, который можно безопасно вводить в виде… … Научно-технический энциклопедический словарь
Антибиотики — биологически активные вещества, синтезируемые микроорганизмами, высшими растениями или тканями животного организма и способные оказывать ингибирующее или летальное действие на бактерии, вирусы и др. Антибиотики относительно низкомолекулярные… … Экологический словарь
АНТИБИОТИКИ — химические вещества, применяемые для борьбы с большинством гноеродных и других болезнетворных микробов. Антибиотики продукт жизнедеятельности некоторых плесневых грибов и микробов. Действие их заключается в подавлении роста и приостановке… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства
АНТИБИОТИКИ — (от анти. и греч. bios жизнь), специфич. химич. вещества, образуемые микроорганизмами и способные в малых кол вах оказывать избират. токсич. действие на др. микроорганизмы и на клетки злокачеств. опухолей. К А. в широком смысле относят также… … Биологический энциклопедический словарь
антибиотики — специфические хим. вещества, образуемые микроорганизмами, способные в малых количествах оказывать избирательное токсическое действие на другие микроорганизмы и на клетки злокачественных опухолей. К А. в широком смысле относят также антимикробные… … Словарь микробиологии
Антибиотики — (лат. anti против + греч. bios жизнь) вещества природного или полусинтетического происхождения, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариот или простейших (в т.ч. бактерий, вирусов и др.). Источник: ВП П8 2322. Комплексная программа… … Официальная терминология
АНТИБИОТИКИ — АНТИБИОТИКИ, ов, ед. антибиотик, а, муж. Биологически активные вещества микробного, животного, растительного происхождения (а также синтезированные), могущие подавлять жизнеспособность микроорганизмов. | прил. антибиотический, ая, ое. Толковый… … Толковый словарь Ожегова
антибиотики — – группа антибактериальных веществ, используемых в качестве лекарственных препаратов … Краткий словарь биохимических терминов
Термин антибиотик с греч анти против биос жизнь впервые был предложен
Темы исследований
Оформление работы
Наш баннер
Исследовательские работы и проекты
Подробнее о работе:
Оглавление
Введение
1. Антибиотики: история и классификация.
1.1. История антибиотиков.
2. Характеристика основных групп антибиотиков.
3. Получение и практическое применение антибиотиков.
3.1. Получение антибиотиков.
3.2. Практическое применение антибиотиков.
Заключение.
Список литературы.
Введение
изучить получение антибиотиков и их практическое применение.
антибиотик гетероциклический кислородсодержащий.
Антибиотики: история и классификация
История антибиотиков
Благодаря быстрому и интенсивному развитию микробиологии, начало которому положил Луи Пастер (вторая половина ХIХ столетия), стали накапливаться научные данные, причем некоторые из них для открытия антибиотиков и разработки их производства имели значительную историческую ценность и интерес.
Так, близкий друг и соратник Л. Пастера И.И.Мечников был горячим приверженцем лечения при помощи микроорганизмов. Он высказал предположение, что одни микроорганизмы подавляют жизнедеятельность других за счет выделения каких-то ядовитых желез. Это явление получило название антибиоза. Впоследствии предсказанные И.И. Мечниковым вещества были выделены и названы антибиотиками.
В 1928 году Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе исследования болезнетворных бактерий. Вырастив колонии стафилококков, он обнаружил, что некоторые из них заражены обыкновенной плесенью Penicillium, которая растёт на лежалом хлебе, делая его зелёным. Вокруг каждой колонии плесени была область, в которой бактерий не было. Флеминг сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии, которое он назвал «пенициллин».
Это и был первый современный антибиотик, о котором Флеминг доложил 13 сентября 1929 года на заседании Медицинского исследовательского клуба при Лондонском университете. Однако даже после опубликования статьи сообщение не вызвало у медиков энтузиазма. Дело в том, что пенициллин оказался очень нестойким веществом, он разрушался даже при кратковременном хранении.
Только в 1938 году двум учёным из Оксфордского университета, Говарду Флори и Эрнсту Чейну удалось выделить пенициллин в чистом виде. В связи с большими потребностями в медикаментах во время Второй мировой войны массовое производство этого лекарства началось уже в 1943 году. В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну за их работу была присуждена Нобелевская премия.
Большое число (порядка 16 тысяч) описанных в литературе разнообразных по свойствам и химическому строению антибиотиков требует определенной и хорошо продуманной их классификации.
Характеристика основных групп антибиотиков
Химия антибиотиков развивается в тесной связи с изучением других классов природных веществ, причем успехи в той или иной области исследования обычно оказывают сильное влияние на развитие других областей. Последние десятилетия характеризуются значительным расширением и углублением исследований, посвященных химии разнообразных типов природных соединений.
С другой стороны, за последние годы были тщательно разработаны микробиологические методы определения антибиотиков, витаминов и других биологически активных веществ, в ряде случаев превосходящие по своей чувствительности физико-химические методы. В результате применения новых методов эксперимента резко увеличились темпы работ по выделению и очистке природных веществ из различных объектов.
Совершенствование методов разделения близких по строению и свойствам веществ позволило установить, что во многих случаях различные продуценты одновременно образуют несколько очень близких по строению антибиотиков, нередко различающихся содержанием или положением какой-либо одной группы при очень большом сходстве молекул в целом; в качестве примеров можно указать на пенициллины, стрептомицины, макролиды, неомицины, многие антибиотики-полипептиды, туяплицины, тетрациклины и др.
Резко возросли также темпы изучения строения и изыскания путей синтеза природных веществ. Если раньше от открытия нового вещества до выяснения его строения и осуществления синтеза нередко проходили многие годы и даже десятилетия, то в настоящее время выяснение строения, а в ряде случаев и синтеза даже довольно сложных природных соединений завершается за несколько лет. Это общее ускорение темпов исследования характерно и для химии антибиотиков.
Изучение антибиотиков во многих случаях привело к существенному развитию ряда разделов органической химии. Были открыты новые типы соединений (трополоны, депсипептиды и др.), глубоко изучены ранее мало исследованные группы веществ (b-лактамы, циклические полипептиды и др.); среди антибиотиков были найдены представители таких классов веществ (нитросоединения, алифатические диазосоединения, аллены и т. д.), которые ранее не встречались в природе.
Ниже кратко изложено состояние изучения отдельных групп антибиотиков, которые рассматриваются в соответствии с их химической классификацией.
До 1949г. было известно лишь очень небольшое число антибиотиков ациклического строения, причем среди них отсутствовали вещества, образуемые актиномицетами. Наибольшее внимание привлекал аллидин — активное начало чеснока, а также группа непредельных жирных кислот, образуемых некоторыми бактериями и дрожжами.
Через несколько лет антибиотическая активность была обнаружена у ряда изогиоцианатов, «полученных из растений». 1952—1957 гг. было выяснено, что к алифатическим соединениям относится большое число антибиотиков, образуемых высшими грибами и актиномицетами. Их число возросло в такой мере, что стало возможным выделить некоторые из них в особые группы сходно построенных веществ — группу полиацетиленовых соединений, группу алифатических диазосоединений, группу изотиоцианатов и группу полиенов.
Из отдельных представителей антибиотиков алифатического строения следует упомянуть элайомицин, являющийся единственным природным азоксисоединением, а также b-нитропропионовую кислоту, обнаруженную среди продуктов метаболизма плесеней, актиномицетов и высших растений.
Как известно, полиацетиленовые соединения были обнаружены в природе как метаболиты ряда растений из семейства сложноцветных (Compositae), а также как антибиотики, образуемые грибами и актиномицетами. Несмотря на значительное сходство в строении полиацетиленов из растений и полиацетиленов из грибов, в литературе отсутствуют данные о действии первых на микроорганизмы (за исключением капиллина и родственных ему соединений).
Возможно, при дальнейшем изучении этого вопроса и у других полиацетиленов, выделенных из растений, будет обнаружена антибиотическая активность. К сожалению, малая устойчивость и высокая токсичность полиацетиленовых антибиотиков не позволяет применять их для практических целей, но они интересны в теоретическом отношении как соединения, антибактериальная активность которых целиком зависит от наличия тройных связей.
Большой интерес вызвало появившееся в 1954г. сообщение об открытии противоопухолевого антибиотика азасерина, явившегося первым природным диазосоединением. Вскоре были найдены еще два сходных вещества: 6-диазо-5-оксо-L-норлейцин (DON) и алазопептин. Азасерин иDON были подвергнуты подробному биологическому и химическому изучению, а также испытаны в клинике как противоопухолевые средства, но из-за высокой токсичности оказалось невозможным применять эти вещества для лечения.
Выяснение строения антибиотика А-246, пимарицина и еще нескольких антибиотиков-полиенов, оказавшихся макроциклическими лактонами, позволяет предположить, что и некоторые другие антибиотики-полиены также являются макролидами. С другой стороны, некоторые из описанных полиеновых антибиотиков, по-видимому, обладают изопреноидным строением.
Следует отметить, что антибиотическое действие ациклических терпеноидов и каротиноидов изучено еще очень слабо; возможно, в дальнейшем среди них будут найдены новые активные антибиотики. Явно отличается от большинства антибиотиков-полиенов фумагиллин; он образуется плесенью
Значительно меньшей по числу представителей является группа антибиотиков алициклического строения, однако и она охватывает вещества весьма различного строения — от сравнительно просто построенных хаульмугровой и гиднокарповой кислот до таких сложных полициклических соединений, как гедерин и пристимерин, строение которого окончательно еще не выяснено. Некоторые из алициклических антибиотиков обладают сильным и своеобразным действием. Так, хаульмугровая и гиднокарповая кислоты, открытые еще в прошлом веке, являются компонентами масел, давно применяемых для лечения проказы.
К алициклическим антибиотикам относится также группа гумулонов и лупулонов — соединений, содержащихся в шишках хмеля и весьма близких друг к другу по своему строению. Эти соединения обстоятельно изучены в химическом отношении, но ни одно из них не имеет практического применения в качестве лечебного средства, хотя некоторые из них обладают сильным антибактериальным действием invitro.
Интересно отметить, что в отношении антибиотического спектра и характера действия к тетрациклинамвесьма близок хлорамфеникол — ароматическое нитросоединение, резко отличающееся от них по своему строению; по-видимому, тетрацнклияы очень сходны с хлорамфениколом и до механизму действия на микроорганизмы. Среди антибиотиков ароматического строения значительную часть составляют сравнительно давно известные вещества, у которых в течение последнего десятилетия было обнаружено действие на те или иные микроорганизмы.
Из недавно открытых ароматических антибиотиков следует отметить группу производных фталавого альдегида, к которой принадлежат квадрилинеатин, флавипин, гладиоловая и циклопальдовая кислоты и близкие к ним дигидрогладиоловая и циклополовая кислоты. Активность этих веществ связана с наличием в их молекуле двух орто-расположенных альдегидных групп. Весьма своеобразно строение ксантоциллина X, содержащего две изонитрильные группы. Он обладает сильным антибактериальным действием и применяется в качестве местного средства при обработке ран, в хирургии и т. д.
Очень большое практическое значение быстро приобрел открытый в 1948г. хлорамфеникол (левомицетин), оказавшийся первым антибиотиком с широким спектром действия. Хлорамфеникол представляет собой относительно простое жирноароматическое соединение — он. является N-дихлорацетильным производным трео-р-нитрофенилсеринола. За сравнительно короткий срок он был подробно изучен не только в медико-биологическом, но и в химическом отношении. Разработка удобных методов синтеза хлорамфеникола из легкодоступного и недорогого сырья позволила осуществить (впервые в истории антибиотиков) его промышленное получение химическим путем, имеющим ряд существенных преимуществ по сравнению с биосинтетичеоким методом его производства.
Одновременно с изысканием путей синтетического получения самого хлорамфеникола были проведены обширные исследования по синтезу различных его аналогов и изучению их антимикробных свойств. В результате этих исследований удалось выяснить ряд важных сторон зависимости между строением и антибиотической, активностью соединений этого типа.
Оказалось, что высокая избирательность действия хлорамфеникола на микробные клетки определяется одновременно тремя факторами: сильным поляризующим действием р-нитрофенильного радикала (геометрические размеры которого не имеют существенного значения), сильным поляризующим действием дихлор ацетильного остатка (который должен одновременно удовлетворять и определенным геометрическим требованиям) и строго определенными геометрическими размерами, а также соответствующей конформацией аминопропаадиольной цепи молекулы. Механизм антибиотического действия хлорамфеникола, по-видимому, заключается в подавлении им одной из стадий бактериального синтеза протеинов.
В связи с большой практической ценностью хлорамфеникола и значительным числом посвященных ему исследований, рассмотрение этого антибиотика выделено в отдельную главу.
Довольно многочисленную группу составляют антибиотики-хиноны. В первый период изучения антибиотических веществ казалось, что они представляют большой интерес, в связи с чем им было посвящено много исследований. Однако «вскоре выяснилось, что эти соединения слабо активны in vivo, обладают значительной токсичностью и мало ценны в практическом отношении. Из них лишь юглон находит ограниченное применение в ветеринарии для борьбы с некоторыми грибковыми заболеваниями.
Большая часть антибиотиков-хинонов является давно известными и хорошо изученными веществами, причем они сами, а также многие их аналоги были в ряде случаев легко получены синтетически. Это обстоятельство позволило довольно подробно исследовать связь между их строением и антибиотическим действием. Были изучены некоторые частные зависимости, касающиеся влияния тех или иных изменений в строении хинонов на их активность. Оказалось, что введение в молекулу хинонов метоксильной группы усиливает их антибактериальную активность, тогда как вступление оксигрупп обычно ее ослабляет.
Введение в хитоны атомов галоидов приводит, как правило, к значительному повышению антифунгального действия. Что касается механизма действия хинонов, то сделанные вначале выводы о простых зависимостях между их активностью и величиной окислительно-восстановительного потенциала или способностью реагировать с сульфгидрильными соединениями в дальнейшем не подтвердились.
Значительная же часть представителей этой группы была впервые обнаружена только в ходе систематических поисков антибиотических веществ. В настоящее время к рассматриваемой группе соединений можно отнести более 100 антибиотиков (включая макролиды), являющихся производными как простых моноциклических пяти- и шестичленных систем (карлина-оксид, койевая кислота и др.),. так и сложных полициклических соединений с несколькими кислородсодержащими гетероциклами (цитромицетин, фусцин, трихотецин и др.).
Подавляющая часть 0-гетероциклических антибиотиков образуется, высшими растениями или микроорганизмами (главным образом грибами) и лишь два представителя этой группы — иридомирмецин и изо-иридомирмецин — являются продуктами жизнедеятельности некоторых видов муравьев и служат им средствами защиты.
Однако малая активность in vivo или высокая токсичность большинства этих соединений препятствует их практическому применению. Исключение составляют некоторые макролиды и новобиоцин, успешно применяемые для лечения ряда заболеваний, возбудителями которых являются грамположительные бактерии, в особенности устойчивые к пенициллинам. Для лечения некоторых кожных болезней и туберкулеза легких предложены препараты усниновой кислоты, но они находят очень ограниченное применение. Высокой антифунгальной активностью среди О-гетероциклических соединений обладают трихотещш, гризеофульвин, дехлор- и бромгризеофульвин, а также антибиотики антимициновой группы.
Из них гризеофульвин успешно применяется для лечения некоторых кожных заболеваний человека (стригущий лишай и др.), грибковых заболеваний животных, а также для защиты растений. Отдельные представители рассматриваемой группы используются в медицинской практике не в связи с их антибиотической активностью, а благодаря другим сторонам их физиологического действия (дикумарол, обладающий геморрагическим действием, ряд флавонолов, способных уменьшать проницаемость кровеносных сосудов).
Строение большинства О-гетероциклических антибиотиков в настоящее время установлено полностью, а многие из них получены синтетически. Химическое изучение таких антибиотиков, как патулин, усниновая кислота, гризеофульвин, геодин, цитринин и сезамин, потребовало значительных усилий и предлагавшиеся для них формулы неоднократно приходилось пересматривать.
В настоящее время многие О-гетероциклические антибиотики можно объединить в группы. Среди последних наиболее важной является группа антибиотиков-макролидов, кратко рассматриваемая ниже. В другую группу входят геодин, гризеофульвин и аналоги последнего; в основе всех этих соединений лежит своеобразная ранее не известная гетероциклическая система гризана. Еще одну группу составляют хорошо изученные растительные красители — флавоноиды и изофлавоноиды (кверцетин, датисцетин, рамнетин и др.). У которых обнаружена небольшая антибиотическая активность. В отдельные группы можно выделить производные кумарина и фурокумарина, большое число непредельных пятичленных лактонов (протоанемонин, тгеницилловая кислота и др.), а также лигнаны, являющиеся производными диоксабициклооктана.
Изучение биосинтеза ряда О-гетероциклических антибиотиков, образуемых грибами, на средах, содержащих CH314C02Na, показало, что распределение в них- атомов 14С соответствует ацетатной теории биосинтеза природных фенольных соединений.
Для некоторых антибиотиков (например, гризеофульвина) доказано участие в их биосинтезе природных C1-донорных систем (типа формиата, холина или метионина), а для тритерпеноидных антибиотиков (микофеноловая кислота, трихотецин) установлено промежуточное участие мевалоновой кислоты. Осуществленный в 1955г. изящный синтез усниновой кислоты (окислительная радикальная конденсация двух молекул замещенного крезола) позволил развить теорию, согласно которой одной из стадий биосинтеза многих полициклических фенолов является окислительная конденсация простых фенольных предшественников.
Своеобразную группу О-гетероциклических антибиотиков составляют макролиды. Все они образуются актиномицетами. Изучение макролидов было начато в 1952г., когда были открыты два первых представителя этой группы — эритромицин и магнамицин (карбомицин). Позднее было обнаружено еще свыше 20 родственных антибиотиков.
Все макролиды обладают сходным антибиотическим действием; они активны главным образом в отношении грамположительных бактерий, в том числе устойчивых к пенициллинам, стрептомицину и другим антибиотикам. Некоторые макролиды (эритромицин, магнамицин, олеандо-мицин, спирамицин, лейкомицин) быстро нашли практическое применение и стали выпускаться в промышленных масштабах.
Олеандомицин (и его триацетильное производное) обладает синергидным действием с тетрациклинами, благодаря чему он обычно применяется в комбинации с последними. Химическое изучение макролидов шло очень быстрыми темпами; в настоящее время для некоторых из них полностью установлены структурные формулы и частично выяснена конфигурация. Соединения этой группы представляют собой макроциклические лактоны, к которым гликозидной связью присоединены остатки аминосахаров. В 1958—1959 гг. было обнаружено, что к макролидам относится несколько противогрибковых антибиотиков (пимарицин, филипин и др.), содержащих сопряженные полиеновые группировки. Возможно, что макролидным строением обладают и некоторые другие антибиотики-полиены.
Сравнительно немногочисленной, но важной в практическом и теоретическом отношении является группа стрептомицинов и родственных им антибиотиков. Стрептомицин — первый и до настоящего времени наиболее важный представитель этой группы — был описан в 1944г. как продукт метаболизма Streptomyces grlseus (Actinomyces streptotny-clni). Большая практическая ценность стрептомицина привлекла внимание многих исследователей к актиномицетам, которые вскоре стали основным источником поиска новых антибиотических веществ.
В ходе изучения строения стрептомицина был получен продукт его восстановления — дигидрострептомицин, нашедший, подобно стрептомицину, широкое применение в медицине, а позднее было выяснено, что дигидрострептомицин является непосредственным продуктом метаболизма актиномицета Streptomyces humidus. В 1949г. был описан антибиотик неомицин, оказавшийся, как показало дальнейшее изучение, смесью близких веществ; он также нашел применение в медицине.
Некоторое применение в качестве амебоцида имеет пуромицин, который первоначально привлек к себе внимание как возможное противоопухолевое средство, но попытки его практического использования для лечения злокачественных новообразований привели к отрицательным результатам.
В течение 1955—1959 гг. был осуществлен синтез многочисленных аналогов и производных пуромицина, многие из которых были испытаны на противоопухолевое и протистоцидное действие. Некоторые из полученных веществ превосходили пуромицин в опытах на животных, однако в литературе отсутствуют сведения об их клинических испытаниях. В начальный период изучения антибиотиков неоднократно предпринимались попытки использовать в качестве местных лечебных средств пиоцианин и продигиозин, но в дальнейшем эти вещества не нашли практического применения. Впрочем, некоторое применение для лечения местных инфекций имеет синтетический аналог пиоцианина, выпускаемый под названием саназина.
Многие N-гетероциклические антибиотики хорошо изучены в химическом отношении — у них полностью выяснено строение, а некоторые из них получены синтетически. Соединения рассматриваемой группы содержат самые разнообразные N-гетероциклические системы. Так, были обнаружены антибиотики, являющиеся производными пиррола, пирролидина, хинолина, имидазола, пиримидина, пиперазина, феназина, пурина, оксазолинона, изоксазола, феноксазона, тиазола и других гетероциклических систем. Несколько N-гетероциклических антибиотиков (целестицетин, амицетин, пликацетин) содержат остатки аминосахаров, близких к тем, которые входят в состав макролидов.
Некоторые из N-гетероциклических антибиотиков могут быть подразделены на группы. Так, довольно значительные группы составляют антибиотические вещества, являющиеся производными феназина, пурина, гетероциклических гидроксамовых кислот, а также антибиотики, содержащие N,0- и N,S-гетероциклические системы. Среди последних сходным строением обладают голомицин, тиолютин и ауреотрицин, а в известной степени и глиотоксин, в молекулах которых, помимо азотсодержащих гетероциклических колец, находятся своеобразные кольца, содержащие два соединенных между собой атома серы; с наличием этих серосодержащих колец связана биологическая активность перечисленных антибиотиков.
Совершенно особое место среди гетероциклических антибиотиков, содержащих азот и серу, занимают пенициллины. Как уже было отмечено выше, открытие их лечебных свойств явилось в начале сороковых годов мощным стимулом развития учения об антибиотиках. Пенициллины и до настоящего времени сохранили свое значение как одно из наиболее важных лечебных средств. На протяжении последних 20 лет они были подвергнуты очень глубокому изучению с различных точек зрения.
Антбиотики-полипептиды образуются как микроорганизмами (бактериями, актиномицетами и др.), так и животными, но они практически не встречаются в растениях. Особенно много соединений этого типа образуется различными штаммами некоторых грамположительных бактерий (Bacillus subtilis, B. brevis), причем эти бактерии образуют в большинстве случаев не отдельные соединения, а семейства близких полипептидов.
Своеобразными хромопептидами являются актиномицины. Наличие у них одновременно пептидных и сложноэфирных связей позволяет относить их к депсипептидам. Первый представитель этого типа антибиотиков (актиномицин А) был найден еще в 1940г., причем вскоре было обнаружено, что вследствие высокой токсичности он не может найти практического применения в качестве антибактериального средства.
Большую, но мало изученную группу антибиотиков составляют стрептотрицины, первый представитель которой был выделен из культуральной жидкости актиномицета Streptomyces tavendulae еще в 1942г. В период интенсивных поисков новых антибиотиков было описано большое число сходных со стрептотрицином веществ, характеризующихся широким спектром действия и замедленной токсичностью. В гидролизатах многих из них были обнаружены b-лизин и гетероциклическая b-амииокислота, а также аминосахара.
Получение и практическое применение антибиотиков
Получение антибиотиков
После установления высоких лечебных свойств первого антибиотика – пенициллина – сразу же возникла задача организации его производства в больших количествах. На первом этапе промышленное получение этого препарата носило примитивный, экономически нерентабельный характер. Выращивание продуцента антибиотика осуществлялось на средах, находящихся в небольших сосудах (матрацы, молочные бутылки, колбы и др.), при поверхностном культивировании гриба. Процесс развития гриба продолжался 8-10 суток. Такой способ культивирования гриба при большой затрате труда давал весьма низкий выход антибиотика. В результате поисков путей наиболее рационального способа производства антибиотика был предложен метод глубинного выращивания гриба в специальных емкостях – ферментерах – при продувании воздуха и перемешивании культуральной жидкости[8].
Успехи антибиотической отрасли промышленности и качество выпускаемой продукции определяются уровнем основных стадий технологического процесса. Современное промышленное получение антибиотиков — это сложная многоступенчатая биотехнологическая система, состоящая из ряда последовательных стадий[2].
1. Стадия биосинтеза (образования) антибиотика. Это основная биологическая стадия сложного процесса получения антибиотического вещества. Главная задача на этой стадии — создание оптимальных условий для развития продуцента и максимально возможного биосинтеза антибиотика.
Высокая результативность стадии зависит от уровня биосинтетической активности продуцента антибиотика, времени его максимального накопления, стоимости сред для культивирования организма, в том числе стоимости применяемых предшественников, а также общих энергетических затрат на процессы, связанные с развитием продуцента антибиотического вещества.
Для максимального выхода антибиотика при культивировании продуцента используют комплекс мер, включающий подбор наиболее благоприятных для этих целей питательных сред и режимов культивирования организма. Весь этот комплекс мер включается в понятие управляемый биосинтез.
В промышленных условиях управляемый биосинтез требует строгого соблюдения технологического процесса как на этапе подготовки инокулята, так и на стадии биосинтеза. При подготовке инокулята особое внимание обращают на состав среды, на которой выращивается организм, на возраст клеток или мицелия. На стадии биосинтеза кроме состава среды большую роль играют скорость потребления тех или иных ее компонентов, предшественники, регуляция процесса аэрации культуры, поддержание соответствующих температуры и рН среды и другие показатели режима культивирования.
2. Стадия предварительной обработки культуральной жидкости, клеток (мицелия) микроорганизма и фильтрации (отделения культуральной жидкости от биомассы продуцента). Эффективность стадии во многом определяется составом среды для выращивания продуцента антибиотика, характером его роста, местом основного накопления биологически активного вещества (в культуральной жидкости или внутриклеточно).
3. Стадия выделения и очистки антибиотика. На этой стадии в зависимости от свойств антибиотика, его химического строения и основного места накопления антибиотического вещества применяются различные методы выделения и очистки. В качестве основных методов используются экстракция, осаждение, сорбция на ионообменных материалах, упаривание, сушка.
Особенность этой технологической стадии определяется тем, что на первом этапе работы приходится иметь дело с небольшой концентрацией (не более 1%) антибиотика в обрабатываемом растворе, тогда как на последующих этапах его концентрация увеличивается до 20-30%. Все это требует применения различных емкостей и объемов используемых реагентов.
4. Стадия получения готовой продукции, изготовление лекарственных форм, расфасовка. Особенность стадии определяется очень высокими требованиями к качеству конечного продукта. При химической очистке антибиотических веществ необходимо соблюдать безукоризненную чистоту помещений, оборудования, проводить их систематическую дезинфекцию. В случае выпуска антибиотиков, предназначенных для инъекций, препараты должны быть стерильными; получение таких антибиотических препаратов, приготовление различных лекарственных форм, дозировку (расфасовку) и упаковку следует проводить в асептических условиях. Расфасовка должна соответствовать запросам медицинских работников, связанным с удобством применения антибиотиков на практике[10].
В условиях промышленного производства антибиотиков принимают меры к максимальному снижению себестоимости препаратов путем интенсификации всех стадий технологического процесса, и прежде всего повышения эффективности первой стадии — биосинтеза антибиотического вещества. Для этого необходимо:
а)внедрение в производство наиболее высокопродуктивных штаммов микроорганизмов — продуцентов антибиотиков;
б)создание и обеспечение самых благоприятных условий развития продуцента антибиотика на относительно дешевых средах;
в)широкое использование математических методов планирования процесса развития организма и электронно-вычислительной техники в целях оптимизации и моделирования условий его культивирования, обеспечивающих максимальный выход антибиотика;
г)применение современного оборудования на всех стадиях технологического процесса с автоматизированными контролирующими устройствами основных параметров развития организма и стадий биосинтеза антибиотика.
Вместе с этим необходимы повышение качества выпускаемых антибиотиков, их стандартизация
Практическое применение антибиотиков
Несколько позднее, в 1940—1941 гг., было открыто лечебное действие пенициллинов, применение которых в медицине оказалось чрезвычайно успешным при лечении пневмонии, менингококкового менингита, сепсиса, ангин, хирургических инфекций, гонорреи, сифилиса и ряда других заболеваний, вызываемых главным образом грамположительными бактериями. Пенициллины до настоящего времени сохраняют свое значение как важнейшие антибиотики, широко используемые во всех странах.
В 1942г. был открыт грамицидин С, оказавшийся, подобно тиротрицину, эффективным средством при обработке ран, при лечении ожогов и хирургических инфекций, вызываемых главным образом грамположительными бактериями[8].
Несмотря на большие успехи, которыми ознаменовалось применение пенициллинов (в меньшей степени тиротрицина и грамицидина С), оставалось большое число инфекционных болезней, вызываемых грамотрицательньми и кислотоустойчивьпми бактериями, риккетсиями, грибами и вирусами, при которых указанные антибиотики были неэффективны. Однако уже в 1944г. был описан стрептомицин, действующий на ряд грамотрицательных и кислотоустойчивых бактерий. Особенно большое значение имеет применение этого антибиотика и родственного ему дигидрострептомицина для лечения различных форм туберкулеза, в том числе туберкулезного менингита, ранее приводившего к гибели практически всех заболевших.
Напротив, применение этих соединений для лечения заболеваний, вызванных грамотрицательными бактериями, в особенности такими возбудителями желудочно-кишечных инфекций, как бактерии из групп Shigella и Salmonella, оказалось значительно менее успешным, и в настоящее время при лечении указанных заболеваний стрептомицин вытеснен более эффективными антибиотиками, открытыми позднее[15].
В 1947—1948 гг. были выделены первые антибиотики группы полимиксинов, привлекшие к себе значительное внимание благодаря сильному избирательному действию на грамотрицательные бактерии, включая Pseudomonas aeruginosa, очень устойчивую к другим антибактериальным веществам. Полимиксины до настоящего времени находят довольно широкое практическое применение в качестве местных и внутриполостных средств при лечении заболеваний, вызываемых указанными микроорганизмами. Однако, их значительная нефро- и нейротоксичность не позволяет применять эти антибиотики как общие средства для лечения большинства заболеваний, вызываемых грамотрицательными бактериями.
Они успешно применяются в настоящее время главным образом per os для лечения многих заболеваний, вызываемых грамположительными бактериями (пневмония, сепсис, менингит, гоноррея и др.), а также многих инфекционных болезней, возбудителями которых являются грамотрицательные бактерии (чума, холера, дизентерия, коклюш, туляремия, бруцеллез, пневмония Фридлендера и др..), риккетсии (сыпной тиф, марсельская лихорадка, цуцугамуши и др.) и некоторые крупные вирусы (трахома, вирусная пневмония, зона, пситтакоз и др.). Хлорамфеникол (левомицетин) весьма эффективен также в отношении возбудителей брюшного тифа и других сальмонеллозов, против которых тетрациклины значительно менее активны.
Несколько позднее, в связи с появлением большого числа штаммов грамположительных бактерий (в особенности, стафилококков), ставших устойчивыми к пенициллинам, тетрациклинам и другим широко применяемым антибиотикам, были предприняты поиски новых антибиотиков, действующих на подобные формы микроорганизмов. Такими антибиотиками оказались эритромицин (1952г.), магнамицин (карбомицин) (1952г.), лейкомицин (1953г.), спирамицины (1954г.) и олеандомицин (1954г.), входящие в группу макролидов, а также альбомицин (1951г.) новобиоцин (1955г.) и др. Аналогично, для борьбы со стрептомицином устойчивыми микобактериями нашли применение виомицин (1951г.), циклосерин (1955г.) и канамицин А (1957г.). В настоящее время проводится подробное клиническое изучение еще ряда антибиотиков, активных в отношении грамположительных бактерий, приобретших устойчивость к пенициллинам, стрептомицину и другим широко применяемым антибактериальным препаратам; к такого рода антибиотикам можно отнести амфомицин (1953г.), ванкомицин (1956г.), стрептоварицин (1956г.), стрептолидигин (1956г.), ристоцетин (1957г.) и др.
В последние годы вошли в медицинскую практику такие антибиотики, как нистатин (1950г.), трихомицин (1952г.) и амфотерицин В (1956г.), относящиеся к группе полиенов; все они применяются для лечения и профилактики кандидозов, вызываемых патогенными дрожжами. В качестве противогрибковых препаратов некоторое применение находят гризеофульвин (1939г.), актидион (1946г.) и анисомицин (1954г.). В качестве антиамёбных средств были испытаны антибиотики фумагиллин (1951г.) и пуромицин (1952г.), не нашедшие, однако, широкого применения в медицине. Первый из них, правда, начинает использоваться в сельском хозяйстве (в пчеловодстве).
Помимо уже упомянутых соединений, для местного и внутриполостного применения, в частности для обработки ран, при предоперационной подготовке больных, для лечения колибациллезов и некоторых других заболеваний довольно широко используют неомицины (1949г.) и близкие к ним препараты (колимицин, мицерин, фрамицетин), а также микроцид (1947г.), бацитрацины (1945г.), ксантоциллин X (1954г.) и некоторые другие антибиотики. Значительное число антибиотиков изучалось в качестве противоопухолевых средств; из них ограниченное практическое применение находят актиномицины (1940г.) и саркомицин (1953г.).
Помимо широкого использования антибиотиков в медицине, все возрастающее значение приобретает их немедицинское применение. Можно отметить, например, что уже в 1956г. в США хлортетрациклина и бацитрацина для немедицинских целей производилось соответственно в 5 и 9 раз больше, чем для лечебных. Наиболее важным является использование некоторых антибиотиков (в особенности хлортетрациклина, бацитрацина и пенициллинов) в качестве добавок к корму животных для стимулирования их роста.
Например, при введении 10—50 мгхлортетрациклина на 1 кг сухого корма происходит ускорение роста телят и поросят примерно на 15%. Одновременно резко снижается заболеваемость и падеж молодняка, а также достигается значительная экономия кормов, в частности белковых. Особенно большой эффект наблюдается в случае ослабленных и больных животных. Изучается возможность применения некоторых антибиотиков (например, гигромицина) как антигельминтных средств в ветеринарии, а фумагиллииа — для борьбы с нозематозом («поносом») пчел, вызываемым микроспоридиями Nosema apis. Имеются указания на возможность использования актидиона в качестве вещества, отпугивающего крыс.
Заключение
Открытие и производство антибиотиков сыграло решающую роль в создании микробиологической промышленности, основанной на микробиологическом синтезе. Благодаря разработке технологии производства антибиотиков и методов селекции продуцентов стало возможным создание многотоннажного производства аминокислот, ферментов, витаминов и других биологически активных веществ из микроорганизмов, возникла наука о биологических процессах в промышленном масштабе – биотехнология.
При изучении данной темы была поставлена цель: изучить получение антибиотиков их практическое применение.
Для реализации изучаемой темы были определены следующие задачи:
Изучив историю и классификацию антибиотиков, мы узнали, что среди основных принципов классификации антибиотиков выделяют следующие:
Рассмотрев характеристику основных групп антибиотиков, мы пришли к выводу, что были открыты новые типы соединений (трополоны, депсипептиды и др.), глубоко изучены ранее мало исследованные группы веществ (b-лактамы, циклические полипептиды и др.); среди антибиотиков были найдены представители таких классов веществ (нитросоединения, алифатические диазосоединения, аллены и т. д.), которые ранее не встречались в природе.
Изучив получение и практическое применение антибиотиков, можно сделать вывод, что на протяжении последних десятилетий антибиотики привлекают к себе огромное внимание, прежде всего потому, что они позволяют излечивать ряд опасных болезней, против которых ранее не существовало радикальных средств борьбы.