История открытия антибиотиков

Введение

 

Выдающееся открытие А. Флемингом пенициллина привело к тому, что возникла наука об антибиотиках, была создана мощная промышленность по их производству, не имеющая предшественников. В результате антибиотики приобрели социальное значение, повлияли на экономику. Но только 2-3 % открытых антибиотиков было использовано в клинике, а также сельском хозяйстве и некоторых отраслях пищевой промышленности.

Отмечая широкие возможности использования антибиотиков в лечебных целях, разрабатывая методы, позволяющие преодолевать множественную лекарственную устойчивость у микроорганизмов, нельзя не учитывать очень важного фактора, который приобретает всё большую актуальность: это влияние антибиотиков на окружающую среду. В результате деятельности человека количество антибиотиков во внешней среде возрастает.

Среди важных вопросов, связанных с проблемой «антибиотики и внешняя среда», немалое значение приобрело влияние антибиотиков на различные почвенные биоценозы. Микрофлора в различных населённых пунктах, на территории лечебных учреждений, на предприятиях, производящих препараты, на животноводческих фермах, микрофлора сточных вод благодаря применению антибиотиков изменилась. Без микробов существование почвы невозможно, так как они являются необходимым звеном в круговороте всех биогенных элементов, участвуют в почвообразовании и поддержании почвенного плодородия. Таким образом антропогенное воздействие, нарушающее почвенные биоценозы, заключается в попадании и накапливании в почве химических соединений, к которым относятся и антибиотики.

Кроме того, на микрофлору почвы влияют не только антибиотики, занесённые в результате деятельности человека, но и антибактериальные вещества – продукты жизнедеятельности микроорганизмов-антагонистов (некоторые бактерии и грибы). Подавляя и уничтожая представителей микрофлоры почвы, антагонисты имеют большое значение в почвообразовательных процессах.

Таким образом, с целью упорядоченности применения антибиотиков и изучается их воздействие на микроорганизмы.

Целью реферата является изучение влияния различных антибиотиков на типичных представителей микрофлоры почвы – бактерий рода Bacillus.

Род Bacillus объединяет подвижные палочковидные клетки, размеры которых колеблются в довольно широких пределах. Жгутики расположены перитрихиально. Окрашивание по Граму различно: положительно или положительно только в молодой культуре. Облигатные или факультативные аэробы. Бактерии рода Bacillus синтезируют различные литические ферменты, расщепляющие полисахариды, белки, жиры и другие макромолекулы. Некоторые виды образуют антибиотики, такие как бацитрацин, субтилизин. Большинство бацилл — сапрофиты. Основное место их обитания — почва. Есть среди них и патогенные для животных и человека формы, например B. anthracis — возбудитель сибирской язвы, а также виды, вызывающие различные заболевания членистоногих. (М.В. Гусев, Л.А. Минеева,1992)

Задачи реферата:

Определить чувствительность бактерий рода Bacillus к различным антибиотикам (пенициллин, ампициллин, стрептомицин), то есть задержку роста культуры в присутствии антибиотика, диффундирующего в среду.

Изучить интенсивность роста колоний данного микроорганизма при различных концентрациях антибиотика, растворённого в питательной среде.

Глава 1. Литературный обзор

 

Классификация антибиотиков

 

В зависимости от природы антибиотика, его концентрации, времени действия, микроструктуры клетки организма и внешних условий – температуры рН и других, антибиотические вещества могут проявлять цитостатическое (задерживать рост микробов), цитоцидное (убивать клетки) или цитолитическое (растворять клеточную оболочку и в результате этого приводить к гибели клетки) действие.

По спектру действия антибактериальные антибиотики делятся на: узкого (действующие на грамположительные или грамотрицательные бактерии) и широкого (действующие на грамположительные и грамотрицательные бактерии) спектра действия, противотуберкулёзные, противогрибковые, противоопухолевые, противоамёбные антибиотики.

Классификация антибиотиков по механизму биологического действия:

1. Антибиотики, ингибирующие синтез клеточной стенки (пенициллины, бацитрацин и др.).

2. Антибиотики, нарушающие функции мембран (альбомицин, грами-цидин и др.).

3.Антибиотики, избирательно подавляющие синтез РНК (новобиоцин, актиномицин и др.); ДНК (новобиоцин, актидион и др.).

4. Антибиотики, подавляющие синтез белка (тетрациклины, эритро-мицин, хлорамфеникол и др.).

5. Антибиотики – ингибиторы дыхания (антимицины и др.).

6. Антибиотики – ингибиторы окислительного фосфорилирования (вали-номицин, грамицидины и др.).

7. Антибиотики, обладающие антиметаболитными свойствами.

 

Таблица 1

Таблица 2

Объекты исследований

 

В качестве объектов исследований взяли штаммы бактерий рода Bacillus из коллекции кафедры «Прикладная биология и микробиология». В частности, в данной курсовой работе изучаем влияние различных антибиотиков на таких представителей рода Bacillus, как Bacillus cereus, Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus. Для исследований взяли только чистые культуры микроорганизмов, выращенные на МПА.

В ходе исследований применяли следующие антибиотики: бензилпенициллина натриевая соль (1000000 единиц), стрептомицина сульфат (1 г), ампициллин (0,5 г).

 

Методы исследований

 

Для определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам использовали методы диффузии в агар с использованием желобка, метод титров (серийных разведений) в плотных средах. (И. С. Дзержинская,2005)

 

2.2.1 Метод диффузии в агар с использованием желобка (опыт А. Флеминга)

Оборудование: 3 чашки Петри с ПА, стерильные пинцеты и скальпели, раствор антибиотика, суспензии культур исследуемых бактерий, бактериологическая петля, спиртовка, линейка.

Ход работы:

1.Приготовили растворы антибиотиков.

1.1. 1000000 единиц соли бензилпенициллина (порошок) растворили в 10 мл стерильной дистиллированной воды. Получили концентрацию антибиотика 100000 ед. на 1 мл воды.

1.2. 0.5 г ампициллина растворили в 3 мл стерильной дистиллированной воды. Концентрация антибиотика – 0.66 г на 1 мл воды.

1.3. 1 г стрептомицина растворили в 6 мл стерильной дистиллированной воды. Концентрация антибиотика – 0.66 г на 1 мл воды.

2. Приготовили суспензии культур микроорганизмов: по одной петле культур B.cereus, B. subtilis и B. mesentericus внесли в пробирки с 9 мл стерильной воды.

3. В чашках Петри с застывшим питательным агаром стерильным скальпелем сделали по одному желобку вдоль всей чашки (ширина желобка 0.5 см, глубина агарового слоя 1 см). Желобки заполнили растворами антибиотиков (в каждом желобке по 0.6 мл соответствующего антибиотика).

4.В каждую чашку Петри с антибиотиком посеяли по три культуры бактерий в виде полосок, перпендикулярных к желобку. Выращивали при комнатной температуре двое суток.

5.Измерили диаметр зоны отсутствия роста микроорганизмов.

 

Выводы

 

1. Изучив чувствительность бактерий рода Bacillus к различным антибиотикам (пенициллин, ампициллин, стрептомицин), установили, что данные микроорганизмы наиболее чувствительны к ампициллину и стрептомицину, чувствительность к бензилпенициллину минимальна. Такую устойчивость к пенициллину можно объяснить возможностью некоторых представителей рода Bacillus (например, Bacillus subtilis и Bacillus cereus) образовывать фермент пенициллиназу, разрушающий пенициллин.

Что касается индивидуальной чувствительности, то наименее устойчивым к данным антибиотикам оказалась культура Bacillus subtilis. Bacillus mesentericus проявляет наибольшую устойчивость к стрептомицину и ампициллину, по сравнению с другими видами. К пенициллину самым устойчивым является Bacillus cereus.

2. В результате изучения влияния различных концентраций антибиотика, добавленного в питательную среду, на культуру Bacillus cereus, установили, что данный штамм устойчив даже к значительной концентрации бензилпенициллина (10000 ед./мл). Полученный результат доказывает возможность появления резистентности бактерий рода Bacillus к пенициллину, которая связана с образованием пенициллиназы.

Более чувствительным Bacillus cereus является по отношению к стрептомицину. Антибиотик концентрацией 10000 ед./мл, растворённый в 4 мл питательной среды полностью подавляет рост культуры, при концентрации 1000 ед./мл происходит угнетение роста, развитие минимальное.

Таким образом, стрептомицин оказывает большее влияние на бактерии рода Bacillus, чем пенициллин. Это объясняется широким спектром действия стрептомицина и тем, что многие чувствительные к пенициллину микроорганизмы относительно легко и быстро приобретают устойчивость к антибиотику.

 

Введение

 

Выдающееся открытие А. Флемингом пенициллина привело к тому, что возникла наука об антибиотиках, была создана мощная промышленность по их производству, не имеющая предшественников. В результате антибиотики приобрели социальное значение, повлияли на экономику. Но только 2-3 % открытых антибиотиков было использовано в клинике, а также сельском хозяйстве и некоторых отраслях пищевой промышленности.

Отмечая широкие возможности использования антибиотиков в лечебных целях, разрабатывая методы, позволяющие преодолевать множественную лекарственную устойчивость у микроорганизмов, нельзя не учитывать очень важного фактора, который приобретает всё большую актуальность: это влияние антибиотиков на окружающую среду. В результате деятельности человека количество антибиотиков во внешней среде возрастает.

Среди важных вопросов, связанных с проблемой «антибиотики и внешняя среда», немалое значение приобрело влияние антибиотиков на различные почвенные биоценозы. Микрофлора в различных населённых пунктах, на территории лечебных учреждений, на предприятиях, производящих препараты, на животноводческих фермах, микрофлора сточных вод благодаря применению антибиотиков изменилась. Без микробов существование почвы невозможно, так как они являются необходимым звеном в круговороте всех биогенных элементов, участвуют в почвообразовании и поддержании почвенного плодородия. Таким образом антропогенное воздействие, нарушающее почвенные биоценозы, заключается в попадании и накапливании в почве химических соединений, к которым относятся и антибиотики.

Кроме того, на микрофлору почвы влияют не только антибиотики, занесённые в результате деятельности человека, но и антибактериальные вещества – продукты жизнедеятельности микроорганизмов-антагонистов (некоторые бактерии и грибы). Подавляя и уничтожая представителей микрофлоры почвы, антагонисты имеют большое значение в почвообразовательных процессах.

Таким образом, с целью упорядоченности применения антибиотиков и изучается их воздействие на микроорганизмы.

Целью реферата является изучение влияния различных антибиотиков на типичных представителей микрофлоры почвы – бактерий рода Bacillus.

Род Bacillus объединяет подвижные палочковидные клетки, размеры которых колеблются в довольно широких пределах. Жгутики расположены перитрихиально. Окрашивание по Граму различно: положительно или положительно только в молодой культуре. Облигатные или факультативные аэробы. Бактерии рода Bacillus синтезируют различные литические ферменты, расщепляющие полисахариды, белки, жиры и другие макромолекулы. Некоторые виды образуют антибиотики, такие как бацитрацин, субтилизин. Большинство бацилл — сапрофиты. Основное место их обитания — почва. Есть среди них и патогенные для животных и человека формы, например B. anthracis — возбудитель сибирской язвы, а также виды, вызывающие различные заболевания членистоногих. (М.В. Гусев, Л.А. Минеева,1992)

Задачи реферата:

Определить чувствительность бактерий рода Bacillus к различным антибиотикам (пенициллин, ампициллин, стрептомицин), то есть задержку роста культуры в присутствии антибиотика, диффундирующего в среду.

Изучить интенсивность роста колоний данного микроорганизма при различных концентрациях антибиотика, растворённого в питательной среде.

Глава 1. Литературный обзор

 

История открытия антибиотиков

 

Учение об антибиотиках - молодая синтетическая ветвь современного естествознания. Впервые в 1940 году был получен в кристаллическом виде химиотерапевтический препарат микробного происхождения – пенициллин - антибиотик, открывший летоисчисление эры антибиотиков.

Многие учёные мечтали о создании таких препаратов, которые можно было бы использовать при лечении различных заболеваний человека, о препаратах, способных убивать патогенных бактерий, не оказывая вредного действия на организм больного.

Пауль Эрлих (1854-1915) в результате многочисленных опытов синтезировал в 1912 году мышьяковистый препарат - сальварсан, убивающий in vitro возбудителя сифилиса. В 30-х годах прошлого столетия в результате химического синтеза были получены новые органические соединения – сульфамиды, среди которых красный стрептоцид (пронтозил) был первым эффективным препаратом, оказавшим терапевтическое действие при тяжёлых стрептококковых инфекциях.

В 1937 году в нашей стране был синтезирован сульфидин – соединение, близкое к пронтозилу. Открытие сульфамидных препаратов и применение их в медицинской практике составило известную эпоху в химиотерапии многих инфекционных заболеваний, в том числе сепсиса, менингита, пневмонии, рожистого воспаления, гонореи и некоторых других.

Луи Пастер и С. Джеберт в 1877 году сообщили, что аэробные бактерии подавляют рост Bacillus anthracis.

В конце XIX века В. А. Манассеин (1841-1901) и А. Г. Полотебнов (1838-1908) показали, что грибы из рода Penicillium способны задерживать в условиях in vivo развитие возбудителей ряда кожных заболеваний человека.

И. И. Мечников (1845 - 1916) ещё в 1894 году обратил внимание на возможность использования некоторых сапрофитных бактерий в борьбе с патогенными микроорганизмами.

В 1896 году Р. Гозио из культурной жидкости Penicillium brevicompactum выделил кристаллическое соединение - микофеноловую кислоту, подавляющее рост бактерий сибирской язвы.

Эммирих и Лоу в 1899 году сообщили об антибиотическом веществе, образуемом Pseudomonas pyocyanea, они назвали его пиоцианазой; препарат использовался в качестве лечебного фактора как местный антисептик.

В 1910-1913 годах O. Black и U. Alsberg выделили из гриба рода Penicillium пеницилловую кислоту, обладающую антимикробными свойствами.

В 1929 году А. Флемингом был открыт новый препарат пенициллин, который только в 1940 году удалось выделить в кристаллическом виде.

С получением пенициллина как препарата (1940 год) возникло новое направление в науке – учение об антибиотиках, которое необычайно быстро развивается в последние десятилетия.

В 70-х годах ежегодно описывалось более 300 новых антибиотиков. В 1937 году Вельш описал первый антибиотик стрептомицетного происхождения актимицетин, в 1939 году Красильниковым и Кореняко был получен мицетин и Дюбо – тиротрицин. Впоследующем число антибиотиков росло очень быстрыми темпами.

 

Классификация антибиотиков

 

В зависимости от природы антибиотика, его концентрации, времени действия, микроструктуры клетки организма и внешних условий – температуры рН и других, антибиотические вещества могут проявлять цитостатическое (задерживать рост микробов), цитоцидное (убивать клетки) или цитолитическое (растворять клеточную оболочку и в результате этого приводить к гибели клетки) действие.

По спектру действия антибактериальные антибиотики делятся на: узкого (действующие на грамположительные или грамотрицательные бактерии) и широкого (действующие на грамположительные и грамотрицательные бактерии) спектра действия, противотуберкулёзные, противогрибковые, противоопухолевые, противоамёбные антибиотики.

Классификация антибиотиков по механизму биологического действия:

1. Антибиотики, ингибирующие синтез клеточной стенки (пенициллины, бацитрацин и др.).

2. Антибиотики, нарушающие функции мембран (альбомицин, грами-цидин и др.).

3.Антибиотики, избирательно подавляющие синтез РНК (новобиоцин, актиномицин и др.); ДНК (новобиоцин, актидион и др.).

4. Антибиотики, подавляющие синтез белка (тетрациклины, эритро-мицин, хлорамфеникол и др.).

5. Антибиотики – ингибиторы дыхания (антимицины и др.).

6. Антибиотики – ингибиторы окислительного фосфорилирования (вали-номицин, грамицидины и др.).

7. Антибиотики, обладающие антиметаболитными свойствами.