Шпаргалка по дисциплине"Микробиология"

Удалось получить и полусинтетические пенициллины – природный пенициллин расщепляется до 6-аминопенициллановой кислоты, к которой затем присоединяются различные боковые группы.

Для человека пенициллин не токсичен, но может вызывать побочные аллергические реакции при повторном применении.

Наиболее распространены полусинтетические пенициллины – фенетициллин, метициллин, ампициллин.

Все пенициллины подавляют синтез клеточной стенки бактерий. Многие бактерии образуют пенициллазу (бета-лактамаза), которая расщепляет бета-лактамное кольцо пенициллина и инактивирует его.

* Цефалоспорины. Эти антибиотики  являются продуктами одного из  видов грибов цефалоспориумов. В настоящее название гриба Acremonium chrysogenum. Цефалоспорин С имеет бета-лактамное кольцо и близок по строению к пенициллину. Подавляет гр+ и гр- бактерии, активность ниже, чем у пенициллина.

* Стрептомицин. Синтезируется грибком Streptomyces griseus. Активно воздействует на грамотрицательные и кислотоустойчивые бактерии, устойчивые к пенициллину. Однако часто вызывает выраженные аллергические реакции.

* Хлорамфеникол – впервые был  обнаружен в культурах Streptomyces venezuelae, отличается исключительной стабильностью и воздействует активно на многие грамотрицательные бактерии, риккетсии, актиномицеты, а также на крупные вирусы. Модификациями хлорамфеникола являются левомицетин и синтомицин.

* Тетрациклины – это метаболиты  различных стрептомицетов (в том числе Streptomyces aureofaciens).  Тетрациклины отличаются широким спектром действия и хорошей переносимостью.

* Макролиды – антибиотики различного  происхождения с относительно  большой молекулярной массой, для  которых характерно макроциклическое лактамовое кольцо (эритромицин, карбомицин, пикромицин и др.).

* Полипептидные антибиотики – грамицидин, полимиксины, бацитрацин и др. Обладают высоким сродством к плазматической мембране, поэтому они одинаково токсичны как для бактерий, так и для эукариот и не применяются в клинике. Благодаря своей способности избирательно транспортировать ионы через мембрану полипептидные антибиотики могут применяться в исследовательских целях в качестве ионофоров.

В зависимости от механизма действия антибиотиков на молекулярном уровне различают следующие группы соединений:

1.Антибиотики, ингибирующие синтез  клеточной стенки (пенициллины, ванкомицин, цефалоспорины);

2. Антибиотики, нарушающие функции  мембран (грамицидины, кандицидины, нистатин, трихомицин, и др.);

3. Антибиотики, избирательно подавляющие  синтез (обмен) нуклеиновых кислот:

а) РНК (актиномицин, гризеофульвин, канамицин, неомнцин, новобиоцин, оливомицин и др.);

б) ДНК (актидион, митомицины, новобиоцин, саркомицин и др.);

4. антибиотики – ингибиторы синтеза пуринов и пиримидинов (азасерин, саркомицин и др.);

5.антибиотики, подавляющие синтез  белка (канамицин, метимицин, неомицин, тетрациклины, хлорамфеникол, эритромицин  и др.);

6. антибиотики – ингибиторы  дыхания (олигомицины, пиоцианин, усниновая кислота и др.);

7. антибиотики – ингибиторы  окислительного фосфорилирования (валиномицин, грамицидины, колицины, олигомицин, тироцидин  и др.);

8. антибиотики, обладающие антиметаболитными  свойствами, т.е. выступают в качестве  антиметаболитов аминокислот, витаминов, нуклеиновых кислот (фураномицин – антиметаболит лейцина);

9. антибиотики-иммуномодуляторы (актиномицины  С и D, оливомицин,  рубомицин).

 

58. Биосинтетические процессы. Образование вторичных метаболитов. Токсинообразование. Виды токсинов.

Вторичные метаболиты – вещества микробного или растительного происхождения, не существенные для роста и продукции собственно продуцента. Многие из таких веществ играют большую роль как лечебные, стимулирующие препараты, добавки к кормам. В качестве продуцентов вторичных метаболитов микроорганизмы приобрели огромное значение в медицине, экономике и промышленности.

Вторичные метаболиты обычно образуются в конце ростовых процессов, образование зависит от условий роста, состава питательных сред.

К вторичным метаболитам относят: антибиотики; токсины; витамины; алкалоиды; экзополисахариды; ферменты.

Микробные токсины – ядовитые вторичные метаболиты, вырабатываемые патогенными бактериями.  Токсигенность не является обязательным видовым признаком, так как все известные токсигенные бактерии могут существовать и не продуцируя токсин. 

Силу действия токсинов определяют на чувствительных лабораторных животных по Dlm или LD50.

Например, Dlm (Dosis letalis minima) дифтерийного токсина представляет собой минимальное его количество, которое при подкожном введении морским свинкам массой 250 г убивает их на 4-е сутки.

По характеру образования микробные токсины подразделяют на экзотоксины и эндотоксины.

* К экзотоксинам относят токсины, продуцируемые возбудителями ботулизма, столбняка, газовой гангрены, дифтерии, коклюша, чумы, холеры, сибирской язвы, некоторыми видами шигелл, стафилококков и гемолитических стрептококков, синегнойной палочки, парагемолитического вибриона.

Активность экзотоксинов обусловливается определенными частями молекулы белка – активными центрами, представляющими собой аминогруппы токсинов, блокирование которых формалином приводит к потере токсичности.

По химической структуре экзотоксины принадлежат к веществам белковой природы. Они малоустойчивы к действию света, кислорода и температуры (разрушаются при 60…80° С в течение 10...60 мин).

Ботулинический, стафилококковый и другие экзотоксины термостабильны, в течение нескольких минут выдерживают кипячение, в высушенном состоянии более устойчивы к высокой температуре, свету и кислороду.

Одни экзотоксины (дифтерийный, столбнячный и анаэробной инфекции) разрушаются под влиянием пищеварительных ферментов; другие (ботулинический, токсины Cl. perfringens и патогенных стафилококков) не разрушаются в желудке и кишечнике и вызывают отравление организма при пероральном введении.

Классы токсинов:

1. Класс А – экзотоксины, секретируемые  во внешнюю среду: холероген (V. cholerae), гемолизин (V. parahaemolyticus), альфа-, бета-, гамма-, дельта-гемолизины (St. aureus),  гистотоксин, дермонекротоксин (C. diphtheriae), альфа-, бета-, -гемолизин, бета-, эпсилант-токсин (Cl. perfringens),

отечный и летальный токсин (В. anthracis) и др.

2. Класс В – частично секретируемые  и  частично связанные с микробной  клеткой экзотоксины: лабильный токсин  (Bord. pertussis), альфа-токсин (Cl. novyi), тетаноспазмин (Cl. tetani), нейротоксин (Cl. botulinum).

3. Класс С –  экзотоксины, связанные  с микробной клеткой: энтеротоксин (Sh. dysenteriae), «мышиный» токсин (Y. pestis).

*Эндотоксины.

Возбудители брюшного тифа, паратифов, гонореи и многие другие патогенные грамотрицательные бактерии не продуцируют экзотоксины, они содержат эндотоксины.  Эндотоксины более прочно связаны с телом бактериальной клетки и освобождаются только при разрушении клетки в организме или после специальной обработки. Эндотоксины менее токсичны, неспецифичны; скрытый период у них обычно исчисляется часами, избирательное действие выражено слабо.

Отличия	Токсины
	Экзотоксины	Эндотоксины
Химическая природа	Состоят из белковых веществ, обладают свойствами ферментов, некоторые получены в кристаллическом виде	Состоят из глюцидолипидно-протеиновых комплексов, глюцидолипидных соединений и полисахаридных специфических комплексов
Связь с  клеткой	Легко диффундируют из клетки в окружающую среду	Прочно связаны с телом бактерийной клетки
Степень токсичности	Высокотоксичны, характеризуются избирательным поражением некоторых органов и тканей	Менее токсичны, избирательное действие выражено слабо
Отношение к температуре	Термолабильны (некоторые термостабильны)	Термостабильны
Химические факторы	Под действием 0,3–0,4% формалина и температуры 38–50 °С переходят в анатоксины	Под действием формалина и температуры обезвреживаются частично

 

Токсины риккетсий. Представляют собой весьма лабильные вещества, тесно связанные с телами самих риккетсий. Они сравнительно быстро разрушаются при гибели риккетсий от действия формалина, нагревания при 56…60° С в течение 30 мин.

Токсины вирусов. Патогенные для человека вирусы также содержат токсические компоненты. Они термолабильны, чувствительны к действию формалина и других веществ, обнаружены у возбудителей гриппа, паротита и др. 

Микотоксины. Микотоксинами называют вторичные метаболиты определенных видов грибов. К ним можно отнести образуемые грибами антибиотики. Продуцентом микотоксина является, например, возбудитель фитоболезни «спорынья» – Claviceps purpurea. Микотоксинами являются также токсины ядовитых грибов базидиомицетов – Amanita phalloides (аманитатоксин), A. pantheria, A. muscaria, Inocybe patouillardii (грибной атропин и мускарин).

Среди токсических веществ, продуцируемых плесневыми грибами, особое внимание исследователей привлекают афлатоксины (– термоустойчивые органические соединения, не разрушающиеся при автоклавировании. Продуценты афлатоксинов широко распространены в природе. Наиболее сильными продуцентами афлатоксинов являются грибы рода Aspergillus).

 

59. Биосинтетические процессы. Образование вторичных метаболитов. Витамины, сахара, ферменты.

Вторичные метаболиты – вещества микробного или растительного происхождения, не существенные для роста и продукции собственно продуцента. Многие из таких веществ играют большую роль как лечебные, стимулирующие препараты, добавки к кормам. В качестве продуцентов вторичных метаболитов микроорганизмы приобрели огромное значение в медицине, экономике и промышленности.

Вторичные метаболиты обычно образуются в конце ростовых процессов, образование зависит от условий роста, состава питательных сред.

К вторичным метаболитам относят: антибиотики; токсины; витамины; алкалоиды; экзополисахариды; ферменты.

*Витами́ны — группа низкомолекулярных  органических соединений относительно  простого строения и разнообразной  химической природы. Это сборная, в химическом отношении, группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Микроорганизмы образуют различные витамины, необходимые человеку для нормальной жизнедеятельности.

Микробиотой кишечника теплокровных вырабатываются витамины группы В – В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В5 (никотинамид), В6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин), В8 (мезоинозит), В9, Вс и М – фолиевая кислота, В12 (цианкобаламин), кроме этого – витамин С (аскорбиновая кислота).

А также микробы образуют предшественники витаминов А (ретинол), Д (кальциферолы) и  К (викасол).

Архебактерии образуют ретиналь – предшественник витамина А. К2 и В12 – образуют только микроорганизмы.

Витамин В2 в промышленности синтезируют микроорганизмы Eremothecium ashbyi, микобактерии, ацетонобутиловые и пропионовокислые бактерии. Дрожжи образуют избыток В2 при пониженном содержании железа в среде.

*Бактериальные экзополисахариды  используются как и водорослевые полисахариды (альгинаты) в качестве добавок к мороженому, пудингам и кремам. Бактериальные полисахариды нашли применение как гидрофильные покрытия для поддержания корней растений во влажном состоянии, пленок для покрытия ран, средства для пропитки тканей и бумаги. Полисахариды водорослей постепенно замещаются сходными продуктами, получаемыми с помощью Azotobacter  и Pseudomonas.

Разносторонее применение нашли слизи, образуемые фитопатогенной бактерией Xanthomonas campestris  – ксантаны. Их структурную основу составляют цепи из молекул глюкозы, образованные гликозидными связями и несущие боковые цепочки из трисахаридов. Ксантаны применяются как наполнители в пищевой и косметической промышленности, как эмульгаторы для типографских красок и в качестве добавок к промывным водам в месторождениях нефти.

Для приготовления пудингов и низкокалорийных супов используют курдланы, которые не расщепляются в кишечнике человека. Вырабатывает этот метаболит Alcaligenes faecalis.

Декстран, образуемый Leuconostoc mesenteroides, Klebsiella, Acetobacter и Streptococcus, используется как заменители плазмы крови, адсорбенты в биохимической промышленности.

*Ферменты. Наряду с пепсином, трипсином  и папаином применяют протеазы, выделяемые аэробными спорообразующими бактериями и грибами. Вместо применявшегося ранее для створаживания молока сычужного фермента, который получали из желудков телят, в настоящее время используют фермент реннин, выделяемый грибом Mucor rouxii и некоторыми другими грибами.

-Инвертаза (фермент гидролиза сахарозы) продуцируется Aspergillus oryzae, дрожжами и некоторыми другими грибами и используется для приготовления инвертированного сахара для кондитерских изделий.

-Протеазы, продуцируемые Bacillus subtilis, некоторыми  другими бактериями и грибами и липазы (вырабатывают грибы и бактерии рода Pseudomonas) используется в качестве добавок к моющим средствам и при дублении кож.

-Пектинолитические ферменты вырабатывают  грибы и бактерии рода Erwinia. Применяются  эти вещества для осветления  фруктовых соков.

-Глюкооксидазу (катализирует окисление  глюкозы до глюконата) выделяют Aspergillus niger и Gluconobacter oxidans и используют в  промышленности для получения  глюконовой кислоты.