Антибиотики группы пенициллина ингибируют синтез клеточной стенки бактерий, новобиоцин подавляет синтез РНК и ДНК, эритромицин – ингибитор синтеза белка в бактериальной клетке.
Следует отметить также то, что некоторые штаммы бактерий рода Bacillusмогут образовывать фермент пенициллиназу (иногда и фермент амидазу), разрушающий пенициллин. Появление устойчивости к пенициллину и его производным наблюдается у различных штаммов Bacilluscereus и Bacillussubtilis, что связано с образованием пенициллиназы.
Довольно сильной антибиотической активностью по отношению к грамположительным бактериям обладают антибиотики широкого спектра действия. На рост и развитие бактерий рода Bacillus активно влияют такие антибиотики, как тетрациклины, хлорамфеникол и неомицин (подавляют синтез белка в бактериальной клетке), грамицидин С (ингибитор окислительного фосфорилирования), а также ампициллин, стрептомицин.
В данной курсовой работе будет изучаться влияние на бактерии рода Bacillus антибиотиков группы пенициллина (бензилпенициллин и ампициллин) и стрептомицина.
Широкий интерес к пенициллину как антибиотику появился только в 1940 году, когда препарат был получен Флори и Чейном в химически чистом виде. После того как было установлено, что пенициллин обладает мощными лечебными свойствами, начались интенсивные поиски продуцентов этого антибиотика. Пенициллин могут образовывать многие виды Penicillium(Penicilliumchrysogenum, P. brcvicompactum, P. nigricans, P. turbatum, P. steckii, P. corylophilum), а также некоторые виды Aspergillus(Aspergillusflavus, Asp. flavipes, Asp. janus, Asp. nidulansи др.). Есть указания, что пенициллин образуется также термофильным организмом Malbranchiapulchella.
Первые выделенные из естественных субстратов штаммы Penicilliumкак наиболее активные продуценты пенициллина образовывали не более 20 единиц (12 мкг) антибиотика на 1 мл культуральной жидкости. Даже промышленное производство этого ценнейшего препарата было начато при активности культуральной жидкости не выше 30 мкг!мл или 50 ед/мл. Насколько низка эта активность, можно судить по тому факту, что в настоящее время в промышленных условиях получают культуральные жидкости с содержанием пенициллина до 5000 ед!мл, а отдельные штаммы способны синтезировать антибиотик в количестве 10—15 тыс. ед/мл (Егоров Н. С.,1986).
Большое значение в настоящее время имеет так называемый полусинтетический (биологический + химический) способ получения аналогов природного пенициллина, обладающих рядом ценных свойств. Этим способом и получен кислотоустойчивый и широкоспектровый препарат – ампициллин (a- d- аминобензилпенициллин), который как и все известные пенициллины подавляет синтез клеточной стенки бактерий.
Процесс биосинтеза пенициллина необходимо проводить при самом тщательном соблюдении стерильности всех операций — загрязнение культур посторонней микрофлорой вызывает резкое снижение накопления антибиотика. Известно, что многие бактерии, обычно встречающиеся в воздухе (Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Вас. megatherium, Вас. cereus, Bact. collи др.), способны образовывать фермент пенициллиназу, расщепляющий пенициллин. Особенно активными продуцентами пенициллиназы являются Вас. subtilisи Вас. cereus. Загрязнение культуры гриба одной из этих бактерий может привести к резкому падению количества антибиотика в культуральной жидкости.
Вопросу рассмотрения антибиотической активности пенициллина в отношении ряда микроорганизмов уделено достаточно много внимания. Установлено, что пенициллин оказывает антимикробное действие в отношении некоторых грамположительных бактерий (стафилококков, стрептококков, диплококков и некоторых др.) и практически неактивен в отношении грамотрицательпых видов и дрожжей.
По характеру действия па микроорганизмы пенициллин является бактериостатическим и при определенных концентрациях бактериоцидным антибиотиком.Различные типы пенициллинов обладают различной степенью биологической активности.
Чувствительные к пенициллину микроорганизмы относительно легко и быстро приобретают устойчивость к антибиотику. Микроорганизмы, приобретшие устойчивость к одному из типов пенициллина, как правило, резистентны и к другим типам пенициллина.У некоторых бактерии устойчивость к пенициллинам сопровождается способностью образовывать пенициллиназу.
Ваксман и его сотрудники в 1944 г. открыли замечательный антибиотический препарат стрептомицин, выделенный из культуры Act. griseus. Актиномицет, образующий стрептомицин, был впервые выделен в лаборатории микробиологии Ратжерского университета в 1943 г.
Первое сообщение о выделении антибиотика было сделано Шатц, Буги и Ваксманом в январе 1944 г. Антибиотик получил название стрептомицин (от родового названия актиномицетов Streptomyces).
Красильниковым культура актиномицета, образующая стрептомицин, отнесена к Act. globisporusи названа Act. globisporusstreptomycini; позднее он предложил назвать организм, образующий стрептомицин, Act. streptomycini.
Стрептомицин образуют не только штаммы Act. streptomycini, по и другие актиномицеты — Act. bikiniensis, Act. raneus, Act. humidus, Act. reticuli, Act. griseocarneus, Act. mashuensis. Однако основным продуцентом стрептомицина является Act. streptomycin.
Поотношению к стрептомицину все микроорганизмы условно можно разделить на три группы (Шемякин, Хохлов и др., 1961).
1. Весьма чувствительные микроорганизмы, которые подавляются в большинстве случаев 10 мкг/мл. Сюда можно отнести организмы, принадлежащие к следующим родам: Bacillus, Bordetella, Brucella, Klebsiella, Mycobacterium, Bacteriumи некоторые другие.
2. Умеренно чувствительные, для подавления которых invitro необходимо иметь концентрацию стрептомицина в пределах 10—100 мкг/мл. К этой группе могут быть отнесены многие бактерии из родов Aerobacter, Corynebacterium, Diplococcus, Proteus, Staphylococcus, Streptococcus, Vibrio.
3. Устойчивые формы микробов, для подавления которых необходима концентрация антибиотика, превышающая 100 мкг/мл. Сюда относятся роды Bacteroides, Clostridium, некоторые виды Proteus, многие виды грибов, дрожжей, риккетсии, вирусы.
Итак, различные организмы по-разному реагируют на присутствие в среде стрептомицина. Наряду с тем, что стрептомицин подавляет рост многих видов микроорганизмов, к нему довольно легко появляется устойчивость, возникают резистентные к стрептомицину формы бактерий.
По антибактериальному спектру стрептомицин существенно отличается от пенициллина — его биологическое действие проявляется не только в отношении грамположительных бактерий, но и в отношении грамотрицательных и кислотоустойчивых микробов. В отличие от пенициллина стрептомицин проявляет антибиотическое действие на бактерии не только в фазе их логарифмического роста, но и в фазе покоя. Различие в биологическом действии пенициллина и стрептомицина состоит также и в том, что, как правило, устойчивые к пенициллину микробы оказываются чувствительными к стрептомицину.
В отличие от пенициллина, стрептомицин поглощается клетками микробов в зависимости от его концентрации в среде: чем выше концентрация антибиотика в среде, тем больше его поглощается клеткой.
Установлено, что стрептомицин оказывает глубокое и разнообразное влияние на обмен веществ чувствительных к нему микроорганизмов. Антимикробное действие этого препарата в основном состоит в том, что он тормозит синтез белка в клетке бактерий.
Этому процессу уделяется большое внимание при изучении механизма действия стрептомицина.
Бактерии рода Bacillus весьма чувствительны к стрептомицину (Таблица 2), который подавляет рост данных микроорганизмов даже при концентрации 10 мкг/мл.
Таблица 2
Антибиотическая активность стрептомицина invitro по отношению к бактериям рода Bacillus (Егоров Н.С.,1986)
| Микроорганизмы | Концентрация стрептомицина (мкг/мл), вызывающая подавление | ||
| наиболее чувствительных штаммов | наиболее устойчивых штаммов | большинство штаммов | |
| Bacillus anthracis | 0.250 | 10 | 5 |
| Bacillus cereus | 0.830 | 2 | 1 |
| Bacillus megatherium | 0.250 | 4 | 2 |
| Bacillus subtilis | 0.056 | 128 | 25 |
Так как бактерии рода Bacillus являются представителями грамположительных бактерий, то на их развитие и рост оказывают влияние большинство антибиотиков, влияющих на эту группу микроорганизмов.
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 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 Bacilluscereus, Bacillussubtilis и Bacillusmesentericus. 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).
2.2 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.