АНТИБІОТИКИ, ЩО УТВОРЮЮТЬСЯ МІЦЕЛІАЛЬНИМИ ГРИБАМИ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

АНТИБІОТИКИ, ЩО УТВОРЮЮТЬСЯ МІЦЕЛІАЛЬНИМИ ГРИБАМИ



 

Мікроміцети продукують велику кількість антибіотичних речовин (близько 2500), але лише деякі з них мають практичне значення. Решта не використовується через свою токсичність.

Характерною особливістю антибіотиків, що утворюються грибами, є відсутність азоту в їхніх молекулах, а також переважно циклічна (гетероциклічна) будова молекул. Однак найцінніші грибні антибіотики є сполуками, що містять азот.

В сільському господарстві та медицині знайшли застосування наступні грибні антибіотики:

пеніциліни – основний продуцент Penicillium chrysogenum. Утворюються також мікроміцетами: Penicillium brevicompactum, Penicillium nigricans, Aspergillus flavus, Aspergillus nidulans. Молекула пеніциліну – це біциклічна структура, яка складається з β- лактамного та тіазолідинового кілець. До цієї структури приєднується певний радикал, специфічний для кожного антибіотика. Природні пеніциліни мають радикал бокового ланцюга, як правило, у вигляді бензилпеніциліну або оксибензилпеніциліну. При відщепленні бокового ланцюга від молекули пеніциліну утворюється 6-амінопеніциланова кислота (6-АПК). Ця кислота майже позбавлена антибіотичної активності, але з неї можна отримати велику кількість різноманітних напівсинтетичних пеніцилінів – ампіцилін, оксацилін та інше.

цефалоспорини – антибіотики, які продукуються мікроміцетом Cephalosporium acremonium. Характерна особливість цефалоспоринів – висока антибактеріальна активність і низька токсичність. Хімічна структура цефалосоринів така, що з них можна отримувати велику кількість модифікованих антибіотиків.

гризеофульвінPenicillium nigricans, Penicillium griseofulvum. Належить до групи кисневмісних сполук. Характерна особливість – дуже активний по відношенню до мікроміцетів, в тому числі і тих, що мають хітинову оболонку. Малотоксичний. Використовується для лікування трихофітій (стригучий лишай), боротьби з борошнистою росою полуниці.

трихотецинTrichotecium roseum. Трихотецин має протигрибкову та антивірусну дію і не має антибактеріальної дії. Особливо активний проти пеніцилів і мікроміцетних збудників. Він здатний пригнічувати фітопатогенні гриби і гриби, що спричиняють дерматомікози у тварин.

фумагілін – продукується Aspergillus fumigatus. Пригнічує бактеріофаги, деякі види амеб, але практично не діє на бактерії та мікроміцети. Використовується у бджільництві. В літературі є повідомлення про антипухлинну дію цього антибіотика.

Серед грибних антибіотиків найбільш унікальними за своїми властивостями є b-лактамні антибіотики (пеніцилін та цефалоспорин). Вони мають широке використання в медичній практиці, оскільки характеризуються такими якостями як широкий спектр антибіотичної дії, висока активність, стабільність і ефективність.

Пеніциліни

За хімічним складом ці антибіотики є одноосновними кислотами, які містять b-лактамне кільце. До цієї групи належать антибіотики природного походження, а також біологічно активні синтетичні та напівсинтетичні речовини. Усі пеніциліни мають бактерицидну дію.

 

Бензилпеніцилін

 

Найвідомішою і загальновизнаною є класифікація пеніцилінів, згідно з якою препарати поділяють на дві великі групи: природні і напівсинтетичні.

До природних пеніцилінів належать:

· бензилпеніцилін (пеніцилін) натрієва та калієва солі;

· бензатин бензилпеніцилін, бензилпеніцилін прокаїн і комбіновані препарати з пролонгованою дією – біцилін-3 і біцилін-5;

· феноксиметилпеніцилін.

Напівсинтетичними препаратами є:

· ізоксазолілпеніциліни (оксацилін);

· амінопеніциліни (ампіцилін, амоксицилін);

· карбоксипеніциліни (карбеніцилін, тикарцилін).

Препарати карбеніцилін, трикарцилін не зареєстровані і не випускаються в Україні.

Природні пеніциліни активні щодо грампозитивних бактерій (особливо до стрептококів, стафілококів, Bacillus), спірохет Treponema, Leptospira, меншою мірою до Enterococcus.

Напівсинтетичні пеніциліни є більш стійкими до дії b-лактамаз і мають більш широкий спектр антибактеріальної дії. Оксацилін є основним антистафілококовим пеніциліном. Його клінічне застосування зумовлене стійкістю до дії багатьох b-лактамаз, у тому числі стафілококових. Ампіцилін і амоксицилін мають більш широкий спектр дії за рахунок окремих представників EnterobacteriaceaeEscherichia coli, Shigella spp., Salmonella spp., а також Proteus mirabilis. Тикарцилін – препарат активний щодо Pseudomonas aeruginosa.

Для подолання антибіотикорезистентності почали застосовувати комбінацію пеніцилінів з інгібіторами b-лактамаз. До інгібіторів b-лактамаз належать клавуланова кислота (клавуланат), сульбактам, тазобактам.

Клавуланова кислота утворюється культурою S. clavulgerus. Вона належить до оксипенемів і містить в своїй структурі b-лактаме кільце:

клавуланова кислота

 

клавуланова кислота не має антибактеріальної дії, але здатна пригнічувати активність b-лактамаз, що утворюються грампозитивними і грамнегативними бактеріями.

При поєднанні амоксициліну з клавулановою кислотою створено препарат амоксиклав (аугментин, медоклав), ампіциліну і сульбактаму – уназін (ампісульбін). В Україні препарат такого типу виробляє ВАТ “Київмедпрепарат” – Ампісульбін-КМП, ліофілізований порошок для приготування розчинів для ін’єкцій, 0,75 або 1,5 г у флаконі.

Технологія отримання бензилпеніциліну

Вперше в промисловості пеніцилін був отриманий поверхневим методом культивування при використанні штамів, які виділені з природніх субстратів і утворювали 10-50 од./мл антибіотика. На сьогодні в усьому світі бензилпеніцилін синтезується глибинним методом.

Продуцент – Penicillium chrysogenum.

Здатність утворювати пеніцилін широко розповсюджена серед багатьох мікроміцетів, які відносяться до родів Penicillium та Aspergillus. Але ця властивість більш характерна для групи Penicillium notatum-chrysogenum.

Penicillium chrysogenum на середовищі Райстрика утворює в основному колонії двох типів. Колонії 1-го типу мають округу, радіально-складчасту форму. Повітряний міцелій зелений, добре розвинутий. По краю колонії розташована смуга неспорулюючого міцелію білого кольору шириною 2-5мм. Субстратний міцелій буруватий. Розчинного пігменту немає.

Колонії 2-го типу округлі, складчасті. Повітряний міцелій білуватий, слаборозвинений.

Колонії типу 1 є найбільш продуктивні та складають основну масу популяції (91-93%). Але і серед цих колоній, що не відрізняються одна від одної за культурально-морфологічними ознаками, є колонії з різним ступенем активності – від 40 до 100% по відношенню до вихідної активності штаму. Колонії 2-го типу завжди мають низьку антибіотичну активність – від 1 до 14% активності популяції продуценту. Тому для підтримання вихідного рівня антибіотичної активності з розсіву популяції на середовищі Райстрика виділяють колонії 1-го типу з наступною перевіркою їх продуктивності та відбором найбільш активної колонії.

Продуцент пеніциліну можна зберігати на пшоні і в ліофільно висушеному стані до 3 років, а в стерильному ґрунті – до 2 років. Він генетично досить стійкий та витримує не менше 6 пасажів без помітного зниження антибіотичної активності.

При глибинному вирощуванні культура Penicilium chrysogenum проходить шість фаз росту, які характеризуються типовими цитологічними ознаками.

1 фаза – проростання конідій, їх набухання та утворення невеликих ростових трубок, цитоплазма недиференційована. Наявні вакуолі, іноді з дрібними гранулами.

2 фаза – розростання міцелію, цитоплазма сильно базофільна, гранули поступово зникають, до кінця 2 фази з’являються дрібні крапельки жиру.

3 фаза – утворення жирових включень у вигляді крупних крапель, вакуолей немає, цитоплазма дуже базофільна.

4 фаза – поява вакуолей з гранулами, жирові включення знаходяться у формі дрібних крапель і менш виражені ніж у 3 фазі, базофілія знижена.

5 фаза – клітини міцелію стають бочкоподібними і містять крупні центральні вакуолі з однією або декількома дуже крупними гранулами, жирові включення відсутні, базофілія продовжує знижуватися.

6 фаза – бочкоподібна форма клітин зберігається, але при фарбуванні гранули не виявляються, замість них спостерігається оранжеве або рожеве рівномірне забарвлення вмісту крупних центральних вакуолей, жирових включень немає, виключаючи небагаточисельні гіфи з жировим переродженням, що залишився від більш ранніх фаз росту. З’являються окремі автолізовані клітини.

Характер розвитку міцелію дозволяє намітити в процесі ферментації пеніциліну два основних етапи: перший – період росту (вегетативний) – від 1 до 3 фази росту та другий – від 4 до 6 фази, пов’язаний з утворенням пеніциліну.

Основним завданням культивування продуценту пеніциліну в посівних апаратах є швидке отримання великої маси міцелію, здатної забезпечити при пересіві у ферментер інтенсивний ріст та високий вихід антибіотика. Для здійснення цієї задачі продуцент необхідно вирощувати на середовищах, багатих легкозасвоюваними поживними речовинами, в умовах доброї аерації, при оптимальній для росту мікроорганізму температурі.

Поживні середовища для вирощування посівного міцелію зазвичай містять легкозасвоюваний вуглевод, яким для пеніцилів є глюкоза. В якості другого джерела вуглецю використовують у невеликих кількостях лактозу, присутність якої в середовищі для вирощування посівного міцелію бажана з наступної причини. Лактоза є обов‘язковим компонентом ферментаційного середовища, її споживання починається не відразу, а після деякого періоду адаптації, протягом якого відбувається утворення ферменту, який розщеплює лактозу. Посівному міцелію, вирощеному на середовищі, що містить лактозу, притаманна більш висока ферментаційна активність щодо важкозасвоюваної лактози, що позитивно відображається на перебігу ферментації.

Потреба продуцента в азоті легко задовольняється мінеральним азотом – амонійним або нітратним. В першу чергу і з великою швидкістю пеніцили засвоюють амонійний азот. Окрім неорганічного азоту, до складу поживних середовищ, що використовуються в промисловості, входить більш багата органічним азотом рослинна сировина (кукурудзяний екстракт). Рослинна сировина характеризується не лише наявністю органічного азоту, вона містить додатковий вуглець, що входить до складу амінокислот, поліпептидів та білків, а також мінеральні елементи, вітаміни та ростові речовини. Всі ці фактори сприяють утворенню на комплексних середовищах великої кількості біомаси. Крім вуглецю та азоту, для росту мікроорганізму необхідні фосфор, сірка, магній, калій та мікроелементи – марганець, цинк, залізо, мідь.

Суттєвий вплив на ріст міцелію має рН середовища. Найбільш сприятливе значення рН для росту міцелію 6,0-6,5. При більш кислому або більш лужному рН ріст та розвиток мікроорганізму уповільнюється.

Важливу роль в обміні речовин клітини відіграє фосфор, який необхідний не тільки для нормального росту та розвитку гриба, а і для здійснення самого процесу біосинтезу пеніциліну. Для утворення пеніциліну необхідно значно вищі концентрації фосфору в середовищі, ніж для росту гриба.

Основна частина поживних речовин середовища вже починаючи з другої доби культивування використовується продуцентом на біосинтез пеніциліну. Найкращим джерелом вуглецю для біосинтезу пеніциліну визнана лактоза. Це пояснюється тим, що лактоза засвоюється більш повільно, ніж глюкоза, внаслідок чого в фазі утворення пеніциліну лактоза присутня в середовищі. Максимум утворення пеніциліну відбувається на 6-7 добу. Біосинтез пеніциліну супроводжується досить інтенсивною аерацією. Середовище містить значну кількість білків, тому при аерації виникає проблема піноутворення, яку вирішують за допомогою рослинних олій – вони одночасно є джерелом вуглецю.

Важливе значення в процесі біосинтезу має сірка. Сірка засвоюється у вигляді сульфатів – сульфат натрію, гіпосульфіт або тіосульфат натрію. Біосинтез інгібується іонами міді. Якщо міді більше ніж 2 мг/мл, то повністю гальмується утворення антибіотику, а біомаса продовжує накопичуватись. Це необхідно враховувати при використанні комплексних середовищ. Якщо додати до середовища заліза у кількості 1 мг/л, то ефект інгібування міддю зникає.

Фосфати використовують у вигляді фосфату калію однозаміщеного, а також можуть бути використані солі, які містять фосфор – інозит фосфорних кислот.

Оптимальна температура росту 30ºС, в другій фазі – 20ºС. Значення рН в другій фазі повинно бути 7-8.

Протягом біосинтезу утворюються також токсини – продукти автолізу міцелію. Це явище може бути знижене, якщо додавати свіжі порції поживного середовища в процесі ферментації.

Вирішальне значення для направленого біосинтезу пеніциліну має наявність в середовищі попередників антибіотику.

Попередники біосинтезу. Продуцент в процесі життєдіяльності утворює різні форми пеніцилінів – G, X, F, K, які відрізняються за будовою R ланцюга (табл. 8.1).

Значну роль в процесі біосинтезу певної форми і в утворенні великої кількості одиниць активності відіграють попередники біосинтезу. Попередниками можуть служити тільки ті органічні речовини субстрату, які тим чи іншим шляхом вбудовуються прямо в його молекулу.

 

 
 

b-лактамне кільце тіазолідонове кільце

Боковий ланцюг

 

Таблиця8.1



Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 336; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.234.191.202 (0.012 с.)