ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

12. МЕТАБОЛІЧНА АКТИВНІСТЬ АЕРОБНИХ ГЕТЕРОТРОФІВ

12.6. НЕПОВНІ ОКИСНЕННЯ

12.6.5. Утворення вторинних метаболітів

12.6.5.1. Синтез антибіотиків

Ще у XIX ст. було відомо, що між різними мікроорганізмами можуть існувати як симбіотичні (взаємовигідні), так і антагоністичні відносини. Антагонізм — взаємодія двох організмів, за якої один пригнічує життєдіяльність іншого. Поштовхом до з’ясування матеріальної основи антибіозу було спостереження А. Флемінга, який у 1928 р. виявив, що колонія гриба Реnісіllіum notatum пригнічувала ріст стафілококів. З тих пір було виявлено багато речовин з антибіотичною активністю. Антибіотики — це речовини біологічного походження, здатні навіть у низьких концентраціях пригнічувати ріст мікроорганізмів. Розрізняють речовини, що пригнічують ріст мікроорганізмів (бактеріостатичні, фунгістатичні), і такі, що їх вбивають (бактерицидні, фунгіцидні).

Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергілів, актиноміцети (стрептоміцети), а також деякі бактерії (бацили). Нині відомо понад 2000 антибіотиків, але тільки близько 50 з них використовуються як хіміотерапевтичні засоби.

Яке значення мають антибіотики для організмів-продуцентів? До утворення антибіотиків ведуть біохімічні шляхи, які належать до вторинного метаболізму. Ці шляхи та ферменти, які їх забезпечують, не є необхідними для росту та виживання клітин. Генетичний апарат, необхідний для синтезу антибіотиків, у разі їх непотрібності для організму, став би баластом, і організм звільнився б від нього в процесі еволюції. Оскільки в при-

роді зберігається лише те, що є доцільним, потрібно бачити в антибіотиках речовини, які забезпечують їх продуцентам селективні переваги і в природних умовах існування (наприклад, перевага у конкуренції за один і той самий ростовий субстрат).

Найважливіші антибіотики, використовувані в медицині. Перше місце все ще посідають пеніциліни (продуценти Реnісіllіum notatum, РепісіШит chrysogenum і деякі інші гриби), що належать до групи β-лактамних антибіотиків. Одержують також напівсинтетичні пеніциліни розщепленням природних пеніцилінів до 6-аміно-пеніциланової кислоти, до якої потім хітічним шляхом приєднують різні бокові групи — метицилін, карбеніцилін, ампіцилін, фенетицилін та ін. Багато бактерій синтезують фермент пепіциліпазу. який розщеплює β-лактамне кільце та їнактивує пеніцилін. Проте ряд напівсинтетичних пеніцилінів не розкладаються пеніциліназами. Оскільки напівсинтетичні пеніциліни є стійкими до дії кислот, вони можуть вводитись в організм перорально.

Цефалоспорини — продукти одного з видів гриба Cephalosроrіum. Цефалоспорин С має β-лактамове кільце і за своєю структурою схожий з пеніцилінами. Одержують напівсинтетичні цефалоспорини (цефалотин, цефалоридин), які за своєю дією схожі на похідні пеніциліну.

Стрептоміцин був уперше виділений з культури Strepto- myces grieeuB, але його синтезують і інші види Streptomycee. Успіх використання стрептоміцину зумовлений його дією на ряд кислотостійких і грамнегативних бактерій, нечутливих до пеніциліну. Проте стрептоміцин викликає у хворих різко виражені алергічні реакції. Цей антибіотик застосовується також у ветеринарії і для боротьби з захворюваннями рослин.

Хлороміцетин (хлорамфенікол, левоміцетин) вперше виявлений у культурах Streptomycee venezuelae_tале його можна одержати і синтетичним шляхом. Він надзвичайно стабільний і діє на більшість грамнегативних бактерій, у тому числі на спірохети, рикетсії, а також на актиноміцети і великі віруси.

Тетрацикліни також являють собою метаболіти стрептоміцетів (Streptomycee aureofaciens). Хімічно тетрацикліни (хлортетрациклін. окситетрациклін і тетрациклін) близькі між собою і мають в основі структури нафтацен. Відзначаються широким спектром дії.

До макролідів належать антибіотики різного походження з відносно великою молекулярною масою, для яких характерним є макроциклічне лактонове кільце (еритроміцин, карбоміцин А, пікроміцин).

Актиноміцин був виділений у 1940 році. Це перший антибіотик, виявлений серед стрептоміцетів.

Поліпептидні антибіотики (граміцидин S, поліміксини, бацитрацин та ін.) характеризуються високим спорідненням до плазматичної мембрани, тому є однаково токсичними як для про-, так і еукаріот. У клінічній практиці не застосовуються. Завдяки своїй здатності вибірково транспортувати іони через мембрану поліпептидні антибіотики використовують у дослідній роботі як іонофори. Валіноміцин, наприклад, полегшує транспортування калію через мембрану. Добавлення валіноміцину до клітинної суспензії призводить до втрати клітинами іонів калію.