• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Біотехнологія одержання антибіотиків

Клонування

κλών (грецьке) –гілка, пагін

• Молекулярне клонування

• Клонування клітин

• Клонування організмів (терапевтичне і репродуктивне)

Терапевтичне клонування – отримання ембріональних стовбурових клітин, які в процесі росту можуть замінювати пошкоджені клітини дорослого організму. (Ембріон вирощують в умовах in vitro і вилучають з нього клітини обриваючи його життя). Хвороби Альцгеймера, Паркінсона, рак. (У листопад 2001 року вперше клоновано ембріон людини (Advanced Cell Technologies, Масачусетс, США).

Репродуктивне клонування – імплантація клонованого ембріона в самку, де він буде нормально розвиватись до народження.

ДНК з дорослої соматичної клітини вводиться в енуклейовану яйцеклітину (зливаються після короткої дії електричного струму.) Така ембріональна клітина починає рости і ділитись.

• Пуголовок (Англія, 1952)

• Риба: короп (Китай, 1963)

• Вівця: ембріон.кл. (Шотландія, 1986); Megan та Morag, диф. ембріон. кл. (Шотландія, червень 1995); Dolly (Шотландія, 1996); Polly та Molly (Шотландія, липень 1997); Royana (Іран, 2006)

• Миша: Маша, ембріон.кл. (СССР, 1986); Cumulina (США, 1997)

• Мавпа: Tetra, самка (січень 2000)

• Свиня: Millie, Christa, Alexis, Carrel, Dotcom (Шотландія, березень 2000); Xena, самка (серпень 2000)

• Козел: Naoh, самець (січень 2001)

• Худоба: Millie та Emma, самки (США, 2001); Alpha, самець (Бразилія, 2001); Beta, самець (Бразилія, 2005)

• Кіт: CopyCat "CC", самка (2001); LittleNicky (2004) $

• Кріль: (одночасно у Франції та Північній Кореї, квітень-травень 2003); гібрид людина-кріль (Китай, серпень 2003)

• Мул: Idaho Gem, самець (4.05.2003); Utah Pioneer, самець (червень 2003); Idaho Star, самець (липень 2003)

• Олень: Dewey (2003)

• Кінь: Prometea, кобила (28.05.2003); Paris Texas, самець (трав. 2005)

• Щур: Ralph, самець (2003)

• Фруктова муха (2004)

• Пес: афганська вівчарка Snuppy (Південна Корея, 2005)

Людина

• Листопад 1998 – отримано гібрид від злиття соматичної клітини з ноги людини та енуклейованої яйцеклітини корови. Цю гібридну яйцеклітину не імплантували. На 12-му дні життя було перерване. Ембріон вважається персоною після 14-го дня.

• Січень 2008 – отримано 5 зрілих людських ембріонів з використанням ДНК з соматичних клітин шкіри, які були ембріональними стовбуровими клітинами. Їх життя було перерване.

План

1. Механізм дії антибіотиків.

2. Отримання напівсинтетичних пеніцилінів.

3. Біосинтетичні пеніциліни.

4. Отримання напівсинтетичних цефалоспоринів та цефаміцинів.

5. Стійкість мікроорганізмів до антибіотиків.

6. Отримання кормових антибіотиків.

Механізм дії антибіотиків:

1. А) Зв’язуються з йонами металів і порушують регуляцію йонної проникності бактеріальних мембран (пептидні). Б) Впливають на транспорт протонів та йонів в мембранах грибів (полієнові).

2. Блокують роботу окремих ферментів (пеніцилін).

3. Порушують синтез білка на рівні рибосом (тетрацикліни інгібують зв’язування аміноацил-т-РНК з А-ділянкою 30S-субчастин рибосом; лінкоміцин та хлорамфенікол інгібують утворення пептидного зв’язку і діють на 50S-субодиницю).

4. Порушують синтез РНК (рафаміцин інгібує ініціацію транскрипції, стептолідигін інгібує елонгацію транскрипції).

5. Вбудовуються в молекули ДНК (актиноміцин зв’язується з ДНК де є гуанін). Інтеркаляція – вбудовування плоских ароматичних кілець в молекулу ДНК.

Бактеріальні стінки

• Муропептид – дисахарид з боковим тетрапептидним ланцюгом.

• Муреїн (лат.murus – стінка) – пептидоглікан, який утворюється при зв’язуванні окремих муропептидів. Вуглеводні частини до вуглеводних, пептидні до пептидних.

• Муреїн обволікає бактерію виступаючи в ролі бактеріального скелета.

Механізм дії β-лактамних антибіотиків

• На зовнішній поверхні бактеріальних оболонок є мембранозв’язуючі ензими (пеніцилзв’язуючі білки). Вони каталізують реакції при яких формуються зв’язки між пептидними ланцюгами муропептидів і утворюється муреїн.

• Пеніцилін зв’язується з цими ензимами (структурно подібний до пептидних ланцюгів) і порушує синтез муреїну.

• Якщо не утворюється муреїн, то бактерія не може РОСТИ, але не гине від дії антибіотика. Вона гине від старості а нові бактерії не ростуть, бо не можуть сформувати свої стінки. Тому важливо витримати в часі курс антибіотикотерапії, щоб старі бактерії загинули від старості, а молоді не виросли через пригнічення їх росту.

Arsphenamine (1910, торгівельна назва Salvarsan) 606 (606 синтезована речовина для випробувань)

• У 1928 році Alexander Fleming зауважив, що плісневий гриб Penicillium notatum викликав лізис колоній золотистого стафілокока (Staphylococcus aureus).

• Антибактеріальний ефект проявлявся на збудників скарлатини, пневмонії, гонореї, менінгіту і дифтерії.

• У 1940 році Ernst Chain і Howard Florey отримали очищений пеніцилін.

14 березня 1942 року в Оксфорді John Bumstead та Orvan Hess здійснили перше успішне лікування пацієнта використовуючи пеніцилін

19 жовтня 1943 року Albert Schatz в лабораторії Selman Abraham Waksman виділив стрептоміцин

Антибіотики – продукти обміну будь-яких організмів (як правило це мікроорганізми, але можуть бути рослини та тварини) та продукти їх хімічної модифікації, які в низьких концентраціях здатні пригнічувати ріст та розвиток мікроорганізмів (бактерії, нижчі гриби, віруси, простіші) та клітин злоякісних пухлин.

• 1943 р. 0,5 кг пеніциліну

• 1945 р. 2310 кг пеніциліну (11 000 $ / кг)

• 1978 р. 14 800 000 кг антибіотиків (18,45 $ / кг)

• Сьогодні відомо близько 6000 антибіотичних речовин. З них близько 100 використовують у медицині, ветеринарній медицині і сільському господарстві.

• З часу відкриття перших природних антибіотиків отримали напівсинтетичні антибіотики. Вони за будовою складні і отримувати їх хімічним способом дорожче ніж методом ферментації.

• При хімічному синтезі: 1) більший розхід матеріалу; 2) низький вихід продукту; 3) велика кількість реакцій які треба здійснити.

Передумови розробки нових антибіотиків та їх продуцентів:

1. Бензилпеніцилін необхідно було отримувати у великих кількостях, а для цього потрібні були нові штами-продуценти.

2. Бензилпеніцилін діяв на грам + бактерії, тому потрібні були антибіотики з широким спектром дії.

3. Пеніцилін нестабільний у кислому середовищі, тому його не можна було застосовувати per os.

4. Антибіотики викликають алергічні реакції, тому треба мати ряд засобів з однаковою ефективністю, щоб можна було вибрати.

5. Бактерії набувають стійкості до антибіотиків.

β-лактамні антибіотики

• β-лактамні антибіотики мають β-лактамне кільце.

• 42% усіх вироблених у світі антибіотиків – пеніциліни.

• 11% цефалоспорини.

Отримання напівсинтетичних пеніцилінів

· В кінці 50-х років ХХ сторіччя отримано 6-амінопеніциланову кислоту (6-АПК) відщепленням її від бензилпеніциліну ензимом пеніцилінацилазою.

• Отримана 6-АПК має вільну аміногрупу, що відкрило нові можливості для синтезу нових речовин, що володіють антибіотичною активністю. (За 10 наступних років їх отримали 15 000).

• У 1978 році 53% з усіх вироблених (14800000 кг) антибіотиків використали на отримання 6-амінопеніциланової кислоти.

Ферментативний синтез пеніцилінів

• Пеніцилінацилаза каталізує утворення 6-АПК і каталізує приєднання до 6-АПК з утворенням нових напівсинтетичних антибіотиків.

Пеніцилін

6-амінопеніциланова кислота

Напівсинтетичні пеніциліни

Переваги напівсинтетичних антибіотиків:

1. Кислотостійкість (можна застосовувати per os).

2. Стійкі до дій β-лактамаз (пеніциліназ) мікроорганізмів і як результат здатні проявляти активність по відношенню до стафілококів, що стійкі до природних і деяких напівсинтетичних антибіотиків.

3. Широкий спектр дії (активні до грам + і грам – мікроорганізмів).

Біосинтетичні пеніциліни

• При додаванні в поживне середовище Penicillium notatum попередників бокового ланцюга пеніциліну (карбонових кислот та їх похідних) отримували пеніциліни з введеними в боковий ланцюг цими попередниками. Тобто без ензиму пеніцилінацилази.

• Так в кінці 40-х років ХХ сторіччя отримали ряд біосинтетичних пеніцилінів (найкращий з них що переважав природні аналоги – феноксицилін).

• Але в такому методі був великий недолік – непередбачувана майбутня модифікація. І тому цей метод далі не розвивали.

Цефалоспорини

• В кінці 40-х років в культуральній рідині гриба з роду Cephalosporium виявлений новий β-лактамний антибіотик – цефалоспорин С.

• Порівняно з пеніциліном він має переваги: 1) менш токсичний; 2) стійкіший до дії β-лактамаз (цефалоспориназ) які його руйнують; 3) не викликав алергічних реакцій у пацієнтів чутливих до пеніциліну; 4) модифікацію крім бокового ланцюга біля вільної аміногрупи можна було здійснювати і в ланцюзі біля третього вуглецю дигідротіазинового кільця.

Цефаміцини

• За будовою подібні до цефалоспоринів.

• Біля 7 вуглецю мають додатково метоксигрупу.

• Ці антибіотики мають підвищену стійкість до β-лактамаз.

Ферментативний синтез цефалоспоринів

• У кінці 70-х – на початку 80-х років ХХ сторіччя відкрили цефалоспоринацилазу. Вона каталізує синтез 7-аміноцефалоспоранової кислоти (7-АЦК) та синтез із неї (7-АЦК) модифікованих цефалоспоринових антибіотиків.

Цефалоспорин

7-аміноцефалоспоранова кислота

Напівсинтетичні цефалоспорини

Ферментативний синтез цефаміцинів

• Цефаміцинацилаза каталізує синтез 7-аміноцефаміцинової кислоти (7-АЦМК) та синтез із неї (7-АЦМК) модифікованих цефаміцинових антибіотиків.

Цефаміцин

7-аміноцефаміцинова кислота

Напівсинтетичні цефаміцини

Стійкість мікроорганізмів до антибіотиків

• У 1928 році Alexander Fleming зауважив, що плісневий гриб Penicillium notatum викликав лізис колоній золотистого стафілокока (Staphylococcus aureus).

• Стафілококи синтезують ензими β-лактамази (зокрема пеніциліназу, цефалоспориназу, цефаміциназу і т. д.) які гідролізують зв’язки між 4 і 7 атомами вуглецю у β-лактамному кільці антибіотиків і тим перетворюють їх у неактивні сполуки.

• β-лактамази діють на пеніциліни, цефалоспорини, цефаміцини та усі інші β-лактамні антибіотики.

• Вислів “бактерії набувають стійкості до антибіотиків” пояснюється тим, що проходять мутації в геномі бактерій і в них з’являються гени, які кодують β-лактамази, що здатні інактивувати β-лактамні антибіотики.

• За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я в сільському господарстві менше половини антибіотиків використовують для лікування тварин, а більшість є стимуляторами росту тварин. Це є головною причиною мутацій в геномі бактерій які ведуть до “привикання бактерій до антибіотиків”.

• Це є головною причиною мутацій в геномі бактерій які ведуть до “привикання бактерій до антибіотиків”.

• Для людей антибіотики використовують лише з лікувальною метою, але людей уражають ті мікроорганізми що і тварин, а стійкість до антибіотиків вони набувають від сільськогосподарських тварин.

Січень 1997 року

Резистентний різновид чотирьох бактерій, що спричиняють захворювання у людей, передалися від тварин людям і становлять небезпеку для здоров'я людей зокрема це: Salmonella, Campylobacter, enterococci, E. Coli

В Європейському Союзі заборонені

• 1997 рік – авопарцин (avoparcin);

• 1 липня 1999 стимулятори росту тварин: віргініаміцин (virginiamycin), спіраміцин (spiramycin), тілозін фосфат (tylosin phosphate) та бацитрацин цинк (bacitracin zinc);

• Січень 2006 стимулятори росту тварин: монензін натрій (monensin sodium), саліноміцин натрій (salinomycin sodium), авіламіцин (avilamycin) і флавофосфоліпол (flavophospholipol).

Читайте також:

1. Біотехнологія
2. Біотехнологія і гібридизація соматичних клітин
3. Біотехнологія одержання ІНТЕРФЕРОНІВ
4. Біотехнологія трансплантації ядер
5. Види дебіторської заборгованості та облік розрахунків до одержання
6. Витрати, пов'язані з одержанням освіти, можна розділити на три групи
7. Вищий нагляд за додержанням і правильним застосуванням законів про ОП здійснюється Генеральним прокурором України і підпорядкованими йому прокуратурами.
8. Додержання закону щодо прав осіб, взятих під варту, їх матеріально-побутового, медичного забезпечення та харчування.
9. Додержання межі кримінального переслідування.
10. Документи, що подаються органу ліцензування для одержання ліцензії
11. За способом одержання числового значення вимірю­ваної величини вимірювання поділяються на прямі, посе­редні, сукупні та сумісні.

Переглядів: 2548