Природа и ключевые характеристики
По своей сути антибиотики являются химическими соединениями, которые относятся к химиотерапевтическим препаратам. По происхождению их можно разделить на три большие группы: биологические (полностью природные), полусинтетические (производные природных веществ) и синтетические аналоги природных соединений.
Ключевой особенностью этих веществ является их эффективность даже в очень низких концентрациях. Кроме того, они обладают строгой избирательностью действия (селективностью). Это означает, что препарат способен прицельно повреждать или полностью уничтожать бактерии, а также опухолевые клетки, при этом минимально затрагивая ткани самого макроорганизма (человека или животного).
Природные источники (продуценты)
Биологический смысл выработки антибиотиков заключается в естественном антагонизме. В природе (например, в почве) микроорганизмы выделяют эти вещества как мощный инструмент выживания и конкуренции с другими видами бактерий за питательные ресурсы.
Животные клетки и растения также способны выделять антимикробные компоненты (например, фитонциды), однако в качестве промышленных продуцентов для медицины они широкого применения не нашли. Абсолютное лидерство в производстве принадлежит микробам:
- Актиномицеты (Actinomycetes). Это ветвящиеся бактерии, среди которых важнейшую роль играет род Streptomyces. Именно они служат источником примерно 80% всех известных природных антибиотиков.
- Плесневые грибы (Fungi). Основными продуцентами здесь выступают роды Cephalosporium и Penicillium. Они синтезируют природные $\beta$-лактамы, а также фузидиевую кислоту.
- Типичные бактерии. К ним относятся эубактерии, бациллы и псевдомонады. Они специализируются на производстве полипептидных антибиотиков, таких как бацитрацин и полимиксины.
Способы получения в промышленности
Современная фармацевтика использует три основных технологических подхода к производству антибактериальных препаратов:
- Биологический синтез (ферментация). Применяется для получения исключительно природных антибиотиков. Микробы-продуценты культивируют в строго заданных оптимальных условиях. В процессе своей жизнедеятельности они выделяют целевое вещество, которое затем собирают и тщательно очищают.
- Биологический синтез с химической модификацией. Этот комбинированный путь нужен для создания полусинтетических антибиотиков. На первом этапе получают природную основу путем биосинтеза. На втором этапе структуру молекулы видоизменяют химическим путем (например, присоединяют новые радикалы). Это делается с целью улучшения фармакологических характеристик и усиления противомикробных свойств исходного препарата.
- Химический синтез. Применяется для создания синтетических аналогов. Структура природного антибиотика полностью воссоздается химическими методами в лаборатории, без какого-либо участия живых микроорганизмов. Классический пример такого подхода — хлорамфеникол (левомицетин), который по своему строению абсолютно идентичен природному веществу, но синтезируется искусственно.
Общая классификация по химической структуре
В зависимости от особенностей химического строения молекулы, все антибиотики подразделяются на крупные семейства и классы. Основной перечень включает:
- Бета-лактамы (в эту обширную группу входят пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы)
- Макролиды (а также азалиды)
- Тетрациклины
- Аминогликозиды
- Гликопептиды
- Линкозамиды
- Полипептиды
- Полиены
- Рифамицины
- Левомицетин (хлорамфеникол)
- Разные группы (включают фузидиевую кислоту, фузафунжин и другие препараты, не вошедшие в основные классы)
Для запоминания трех главных групп продуцентов используйте фразу: «Актиномицеты, Грибы, Бактерии — АГБ (Антибактериальная Гвардия Бойцов)»
Вопросы с занятий и экзамена
Почему фитонциды растений не используют как промышленные антибиотики?
Хотя растительные и животные клетки выделяют антимикробные вещества, они не нашли широкого применения в качестве промышленных продуцентов в медицине из-за сложности масштабного производства и очистки по сравнению с микроорганизмами.
Зачем природные антибиотики подвергают химической модификации?
Видоизменение молекулы химическим путем (присоединение радикалов) проводится для улучшения противомикробных свойств и фармакологических характеристик исходного вещества.
В чем разница между природным и синтетическим аналогом антибиотика?
Синтетический аналог (например, хлорамфеникол) химически полностью идентичен природному антибиотику, но производится искусственно химическими методами без участия живых микробов-продуцентов.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы действия бета-лактамных антибиотиков на клеточную стенку
- Особенности применения и спектр активности полипептидов (полимиксинов)
- Фармакологические преимущества полусинтетических препаратов перед природными
- Процесс культивирования и очистки при биологическом синтезе
- Природная резистентность бактерий к антибиотикам в условиях почвенного антагонизма
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Антибиотики» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Химиотерапевтические противомикробные препараты»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.