Лекция (Слайд 1) Основы технологии производства антибиотиков, пробиотиков, ферментов и витаминов.

Содержание (Слайд 2)

1. Производство антибиотиков (классификация, механизм действия, технология приготовления).

2. Технология производства пробиотиков (лактобактерина, бифидумбактерина, пробиотиков на основе бактерий рода Bacillus).

3. Технология приготовления ферментных препаратов (культивирование продуцентов, выделение, концентрирование и консервирование ферментов, применение ферментных препаратов в ветеринарии).

4. Технология производства витаминов - кормового концентрата витамина В₂ (рибофлавин), витамина В₁₂ (цианкобаламин), витамина Д₂(эргокальциферол

Литература (Слайд 3)

1. Коновалов С.А. Биосинтез ферментов микроорганизмами.- М.: Высшая школа, 1982.

2. Молохова Е.И. Пробиотики – на Российском рынке //Фармация, 2000.- № 3.

3. Пассет Б.В., Воробьева В.Я. Технология химико-фармацевтических препаратов и антибиотиков. М.: Медицина. - 1977.

4. Самуйленко А.Я., Рубан Е.А. Основы технологии производства ветеринарных биологических препаратов.- М.: Изд. Академии наук РФ.- Т. 1, 2.- 2000.

5. Талонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

6. Тихонов И.В., Рубан Е.А., Грязнева Т.Н., Самуйленко А.Я., Гаврилов В.А. Биотехнология: учебник /под ред. Воронина Е.С.- Санкт-Петербург: Гиорд.- 2005.- 792 с.

(Слайд 4) Антибиотики - химикотерапевтические препара-ты природного происхождения или их синтетические аналоги обладаю-щие способностью избирательно убивать или подавлять рост и развитие микроорганизмов. Они являются наиболее эффективными препаратами для лечения заболева-ний, вызываемых бактериями.

В настоящее время описано более 6000 антибиотиков. Однако только 2-3 % известных антибиотиков применяется на практике. Остальные из-за их токсичности, инактивации в организме и других причин не используются, большую часть выпускаемых антибиотиков составляют пенициллины, цефалоспорины, тетрациклины, эритрин, стрептомицин.

(Слайд 5) Необходимость поисков новых антибиотиков обусловлена многими причинами.

Среди них можно назвать следующие:

1. Многие антибиотические вещества - незаменимые лечебные препараты. Они широко применяются при лечении большого числа инфекцион­ных заболеваний, которые ранее, до открытия антибиотиков, считались неизлечимыми или сопровождались высоким летальным исходом. К их числу следует отнести некоторые формы туберкулеза, чуму, азиатскую хо­леру, брюшной тиф, бруцеллез, пневмонию, различные септические про­цессы.

2. Антибиотики - очень полезные вещества в сельском хозяйстве, прежде всего как лечебные препараты в животноводстве, птицеводстве, пчеловодстве и растениеводстве, а отдельные антибиотические вещества - и как стимуляторы роста животных.

3. При широком применении антибиотиков в качестве лечебных препаратов происходит быстрое накопление резистентных к этим соединени­ям форм микроорганизмов. Проблема резистентности микроорганизмов ставит задачу замены одних антибиотиков другими, то есть поиска все но­вых и новых антибиотических веществ.

4. Некоторые из антибиотиков с успехом применяются в пищевой и консервной промышленности в качестве консервантов скоропортящихся продуктов (свежей рыбы, мяса, сыра, различных овощей).

(Слайд 6)

5. Антибиотические вещества - новые, ранее неизвестные по химическому строению соединения - представляют огромный интерес для спе­циалистов в области химии природных соединений. Изучение структуры этих веществ, а также синтез некоторых из них способствовали бурному развитию указанного направления в химии, а следовательно, и самой науки об антибиотиках. Достаточно указать, что к настоящему времени синтези­рованы такие антибиотики, как пенициллины, хлорамфеникол, тетрациклины и др,

6. Антибиотики нашли широкое применение в научных исследовани­ях в качестве веществ, используемых при изучении отдельных сторон метаболизма организмов, расшифровки тонких молекулярных механизмов биосинтеза белка, механизма функционирования мембран и других биохимических превращений как специфические ингибиторы определенных реакций. Например, одни антибиотики специфически ингибируют отдельные этапы синтеза белка на рибосомах (хлорамфеникол, пуромицин, тетрацик­лин), другие - синтез на разных уровнях нуклеиновых кислот (саркомицин подавляет активность полимераз; актиномицин блеомицин, рубомицин и другие нарушают функцию ДНК; и т.д.), третьи – образование клеточных стенок (пенициллины) и т.д.

7. Изучение путей образования антибиотиков способствует глубокому проникновению в механизмы синтетической деятельности продуцентов этих биологически активных соединений, раскрытию основных этапов их метаболизма.

Таким образом, все эти факторы способствовали и продолжают спо­собствовать тому, что к проблеме антибиотиков привлечено внимание огромных групп ученых различных направлений: микробиологов, миколо­гов, биохимиков, химиков, генетиков, ихтиологов, фармацевтов, врачей, технологов и т.д.

В настоящее время пока нет надежных других лекарственных препаратов, которыми можно заменить антибиотики. Поэтому их продолжают выпускать и применять во врачебной практике. Наряду с выпуском извест­ных антибиотиков ведутся поиски новых, более эффективных препаратов, в том числе и способствующих приживлению тканей при пересадке в другой организм.

(Слайд 7) По различным показателям известные антибиотики классифицируются следующим образом:

По спектру действия антибиотики подразделяются на:

- антибактериальные, губительно действующие на грамположительные (бензилпенициллин, ристомицин, новобиоцин), грамотрицательные (поли-миксин) бактерии, а также антибиотики широкого спектра действия (левомицетин, канамицин, мономицин, гентамицин);

-противогрибковые (нистатин, леворин, гризеофульвин);

-противоопухолевые, включающие в себя шесть групп:

• актиномины;

• антракциклины;

• оливомицины;

• брунеомицины;

• блеомицины;

а также такие интерфероны, как стоталон и эленин.

(Слайд 8) По химической структуре антибиотики подразделяются на:

-ациклические (нистатин, кандицин);

-гетероциклические (гризеофульвин);

-макроциклические (макролидазы, эритромицины);

-ароматические (гигромицин);

-аминогликозидные;

-полипептазы (грамицидин, полимиксин);

-пенициллины;

-актиномицины;

-стрептомицины.

(Слайд 9) По молекулярному механизму действия антибиотики делятся на:

-антибиотики, действующие на синтез бактерийной клеточной оболочки (пенициллины, ристомицин);

-антибиотики, нарушающие синтез белков (тетрациклины, макролиды, левомицетин);

-антибиотики, нарушающие синтез белков и порядок генетического кода (аминогликозиды);

- антибиотики, нарушающие синтез нуклеиновых кислот (противоопу­холевые);

-антибиотики, нарушающие целостность цитоплазматической мембра­ны (противогрибковые).

(Слайд 10) Рассмотрим механизм действия антибиотиков на бактерии. ПАБК – поверхностно активные белковые компоненты (в цитоплазме) (Рассказать по рисунку).

(Слайд 11) Рассказать по рисунку.

(Слайд 12) Рассказать по рисунку. E.Coli со временем начала вырабатывать фермент пеницилиназа и в связи с этим приобрела устойчивость к пенициллину. И поэтому при колибактериозе пенициллин в настоящий момент не используют.

(Слайд 13) По причине необходимости постоянно заменять одни виды антибиотиков на другие требуется осуществлять поиск наиболее активных микроорганизмов-продуцентов антибиотиков.

Основные этапы поисков антибиотиков:

-выделение микробов-антагонистов из почвы;

-определение антагонистического спектра и активности

антибиотиков;

-подбор условий культивирования продуцентов антибиотиков;

-выделение и химическая очистка антибиотиков;

-изучение физико-химических и фармакологических свойств

антибиотиков;

-испытание химико-терапевтической эффективности;

-идентификация антибиотиков.

(Слайд 14) Биосинтез антибиотиков

Биосинтез антибиотиков - наследственная особенность организмов, проявляющаяся в том. Что каждый вид (штамм) способен образовывать один или несколько вполне определенных, строго специфичных для него антибиотических веществ.

Вместе с тем известно, что одинаковые антибиотики могут образовываться несколькими видами организмов.

По мнению ряда авторов, образование антибиотиков – это не закрепленное свойство организма, проявляющееся только при развитии организма в специфической среде и при наличии особых внешних условий. Поэтому антибиотики не имеют для продуцентов приспособительного значения, их образование не связано с эволюцией микроорганизмов. (Слайд 15) Эта точка зрения основывается на двух положениях:

1. Не все микроорганизмы образуют антибиотические вещества, что, однако, не мешает их широкому распространению в природе.

2. Антибиотические вещества, даже самые устойчивые, довольно бы­стро инактивируются в почве, а своем естественном местообитании боль­шинства микроорганизмов. Только при максимальном насыщении почвы антибиотиками можно получить соответствующий биологический эффект.