Кислотоустойчивые бактерии окрашиваются в красный цвет, некислотоустойчивые – в синий. 1 страница

Билет 16.

1. Закономерности роста чистых культур микроорганизмов.

В условиях непрерывного (проточного) культивирования в сосуд, содержащий популяцию бактерий, подается свежая питательная среда и из него одновременно удаляется часть среды с клетками микроорганизмов. Хемостат состоит из сосуда-культиватора, в который с заданной постоянной скоростью поступает питательная среда. Примером хемостата в природе служит рубец жвачных животных. Турбидостат представляет собой ферментер, в котором поддерживается заданная плотность клеток за счет определения оптической плотности среды культивирования. Биореакторы, или ферментеры в пром.Культуры, в которых все клетки находятся на одинаковой стадии клеточного цикла и делятся одновременно, называют синхронными.

Методы иммобилизации клеток основаны на способности микроорганизмов к адсорбции на твердых поверхностях. Существуют два принципиально различных подхода к иммобилизации: без образования ковалентной связи между клеткой и носителем (физические) и с образованием ковалентной связи между ними (химические).

Химические методы иммобилизации предполагают образование ковалентной связи между какой-либо из функциональных групп на поверхности клетки микроорганизма и материалом носителя.

Физические методы иммобилизации реализуются в результате адсорбции микроорганизмов на поверхности различных нерастворимых синтетических или природных пористых материалов, при включении клеток в поры поперечносшитого геля и т. п. Например, при смешивании суспензии клеток с раствором полимера (полиакриламид, агароза и т. п.) с последующей полимеризацией образуется пространственная структура геля с включенными в его ячейки клетками микроорганизмов. В резуль-

тате микроорганизмы оказываются заключенными в ячейки, которые ограничивают их перемещение, но не препятствуют поступлению питательных веществ и осуществлению каталитических функций.

В настоящее время разрабатываются методы иммобилизации клеток путем их включения в белковые мембраны с использованием коллагена, казеина, миозина и других белков или полипептидов. Мембраны с иммобилизованными клетками сворачивают в рулон и помещают в колонку, через которую пропускают субстрат.

Иммобилизованные клетки сохраняют высокую ферментативную активность, что позволяет использовать их в непрерывно действующих технологических процессах. При этом облегчается выделение продуктов биосинтеза.

1. Мутации у бактерий. Мутагены.

Мутации – изменения, возникающие в генетическом аппарате бактерий и передающиеся по наследству. Мутации, возникающие в популяции бактерий без целенаправленного экспериментального вмешательства, называют спонтанными. Например, тимин, который обычно спаривается с аденином, может перейти в енольную форму и образовать водородные связи с гуанином. В результате во вновь синтезированной молекуле ДНК вместо пары Т–А появляется пара Г–Ц. Возникают такие мутации довольно редко. В среднем частота спонтанных мутаций составляет 10^–4–10^–10.

Индуцированные мутации возникают с помощью воздействия тех или иных факторов – мутагенных агентов. Мутагенные агенты характеризуются неспецифичностью действия.

Мутации, приводящие к утрате или изменению какой-то функции клетки, относятся к классу прямых, так как они вызывают появление у клеток другого фенотипа, который отличает их от бактерий дикого типа. Например, бактерии E. coli, способные в норме сбраживать лактозу (Lac+-фенотип), могут утрачивать данный признак, и поэтому мутация Lac+ Lac–, будет считаться прямой.

В результате обратной мутации у мутантного организма восстанавливается исходный (или дикий) фенотип. Обратные мутации бывают истинными (истинные реверсии) и вторичными. Об истинных обратных мутациях говорят, когда в результате второй мутации восстанавливается исходный генотип. Однако эффект первой мутации может быть компенсирован мутацией в другой части этого же или расположенного рядом гена - вторичными реверсиями. Иногда возникают также мутации в других участках генома, которые за счет различных механизмов обеспечивают обходные пути для снятия эффекта первой мутации. Их называют супрессорными мутациями. По фенотипическим проявлениям мутации подразделяют: 1) на морфологические, в результате которых изменяется ряд морфологических признаков; 2) биохимические, среди которых: • определяющие зависимость от дополнительных факторов роста, или ауксотрофные; • обеспечивающие устойчивость к ингибиторам, антибиотикам, бактериоцинам, ядам или бактериофагам; • связанные с чувствительностью к повышенной температуре (условно-летальные); • изменяющие способность использовать определенный субстрат или сбраживать какой-либо углевод; • нарушающие регуляцию или синтез ферментов катаболизма либо анаболизма;

• изменяющие вирулентность клеток, их антигенные свойства.

Точковые мутации – мутации, затрагивающие только одну пару оснований и приводящие к замене одной пары оснований на другую: • транзиции, в результате которых происходит замена пурина на

другой пурин или же пиримидина на другой пиримидин; • трансверсии, приводящие к замене пурина пиримидином, и наоборот.

Мутации, связанные с заменой оснований, часто оказываются миссенс-мутациями (мутациями с изменением смысла), в которых кодирующий триплет оснований после замены обеспечивает включение в белок уже другой аминокислоты. Значительная часть мутаций с заменой оснований представляет собой нонсенс-мутации (бессмысленные мутации), характеризующиеся тем, что кодирующий какую-либо аминокис- лоту триплет превращается в триплет, не кодирующий никакой аминокислоты.

Под влиянием некоторых мутагенов могут происходить вставки или выпадения оснований, а возникающие в результате этого мутации называются мутациями со сдвигом рамки считывания.

Мутации, затрагивающие вножество пар нуклеотидов, называют хромосомными. Дупликации – возникновение в данной нуклеотидной последовательности одного или, чаще, нескольких повторов. Делеции – утрата двух или нескольких пар оснований. Инверсии – изменение порядка нуклеотидов в ДНК на обратный по отношению к ориентации в штаммах дикого типа, возникающее обычно в результате рекомбинации с переворотом (flip-flop). Транслокации – перенос фрагмента ДНК в новое положение.

Азотистая кислота (HNO₂) дезаминирует (отщепляет аминогруппу и замещает другой группой) аденин, гуанин или цитозин, что приводит к ошибкам при репликации ДНК. Происходит простая замена оснований, или транзиция.

Гидроксиламин (NH2OH) вступает в реакцию главным образом с ци-тозином и изменяет его так, что он при репликации ДНК предпочтитель-но спаривается с аденином вместо гуанина (транзиция).

Переход в другую таутомерную форму может привести к неправильному образованию пар во время репликации ДНК. Часто для выделения мутантов используют 5-бромурацил и 2-аминопурин.

5-Бромурацил представляет собой соединение, сходное по строению с тимином. Он может включаться вместо тимина в цепь ДНК как комплементарное аденину основание. При переходе в енольную форму 5-бромурацил (БУ*) ведет себя при репликации ДНК как цитозин и спаривается с гуанином.

После третьего цикла репликации вместо пары А–Т в молекуле ДНК обнаруживается пара Г–Ц.

Алкилирующие агенты –этилэтансульфонат, сернистый иприт и другие принадлежат к наиболее эффективным мутагенам. Они модифицируют (алкилируют) в области репликативной вилки преимущественно пуриновые основания, в первую очередь гуанин, вызывая его спаривание с ти-

мином вместо цитозина. Молекулы акридиновых красителей внедряются между соседними азотистыми основаниями в цепи ДНК и увеличивают расстояние между ними. Такое пространственное изменение при репликации ДНК может вызывать ошибки двух типов – утрату нуклеотида или включение дополнительной пары нуклеотидов. УФ-лучи действуют на тиминовые основания, следствием чего является образование димеров тимина в ДНК. Такие димеры служат источником возникновения ошибок при репликации ДНК. УФ-лучи вызывают мутации типа транзиций, трансверсий или делеций.

Как мутагенные факторы биологической природы рассматривают перемещающиеся (мобильные, мигрирующие) генетические элементы бактерий - простые вставочные последовательности (IS-элементы), транспозоны (Tn-элементы) и фаги-транспозоны (Mu, Д3112).

1. Определение капсул у бактерий.

При определенных условиях культивирования многие виды бактерий различных таксономических групп образуют слизистое вещество, формирующее вокруг клетки структуру, которая называется капсулой.Колонии капсулообразующих бактерий имеют влажную, блестящую поверхность и называются мукоидными. Среди сапрофитных бактерий капсула хорошо выражена у представителей родов Azotobacter,Leuconostoc, Rhizobium, патогенных – Streptococcus pneumoniae,Klebsiella pneumoniae

Капсула предохраняет клетку от обезвоживания, механического повреждения, капсульное вещество создает вокруг клетки дополнительный осмотический барьер, регулирующий поступление и выделение

различных веществ и ионов, а также аэрацию бактерий. Лучше всего капсулы выявляются во влажных препаратах, так как составляющиеих сильно гидратированные коллоидные полимеры легко разрушают-

ся и сокращаются в размерах при высушивании и фиксации. Для выявления капсул пользуются различными методами, среди которых можно отметить метод Гинса– Бурри(метод негативного кон-

трастирования).

Техника:1. На предметное стекло наносят каплю водного раствора фуксина, в которую с помощью стерильной петли вносят исследуемую культуру бактерий.

2. Рядом с первой каплей помещают каплю туши. Две капли смешивают и с помощью другого предметного стекла делают мазок как мазок крови.

3. Мазок высушивают на воздухе.

4. Микроскопируют, пользуясь иммерсионной системой. На темнодымчатом фоне препарата видны розовые клетки микроорганизмов, окруженные бесцветной капсулой.

Билет 15.

1. Мембранная структура бактериальных клеток. Производные мембраны.

Химический состав ее представлен белково-липидным комплексом, в котором на долю белков приходится 50–75 %, на долю липидов – 15–50 %. Главным липидным компонентом мембраны являются фосфолипиды. Белковая фракция цитоплазматической мембраны представлена структурными белками, обладающими ферментативной активностью.

Цитоплазматическая мембрана бактерий по химическому составу в целом сходна с мембранами эукариотических клеток, но мембраны бактерий богаче белками, содержат необычные жирные кислоты и в основном не имеют стеринов.

К строению цитоплазматической мембраны бактерий приложима жидкостно-мозаичная модель, разработанная для мембран эукариот. Согласно этой модели, мембрана состоит из бислоя липидов. Гидрофобные «концы» молекул фосфолипидов и триглицеридов направлены внутрь, а гидрофильные «головки» – наружу. По расположению подразделяются на периферические и интегральные.

Периферические белки связаны с поверхностью мембраны и легко вымываются из нее при изменении ионной силы растворителя или при воздействии хелатирующими агентами. Обычно они растворяются в нейтральных буферных растворах и переходят в них без липидных компонентов. К периферическим белкам относятся НАДН2-дегидрогеназы, малатдегидрогеназы, АТФазный.

Связь интегральных белков с липидами определяется главным образом гидрофобными взаимодействиями. Эти взаимодействия настолько прочны, что белки могут быть отделены от других элементов мембраны только при обработке детергентами, органическими растворителями, растворами

мочевины. К интегральным белкам мембраны бактерий E. coli относятся, например, цитохром b, железосерные белки, сукцинатдегидрогеназа и др.

• поддержание внутреннего постоянства цитоплазмы клетки. Она проницаема для воды и низкомолекулярных веществ, но не проницаема для ионизированных соединений.

• функция транспорта веществ в клетку и вывод их наружу;

• электронтранспортная цепь и ферменты окислительного фосфорилирования;

• цитоплазматическая мембрана связана с синтезом клеточной стенки и капсулы за счет наличия в ней специфических переносчиков для образующих их молекул;

• в цитоплазматической мембране закреплены жгутики. Энергетическое обеспечение работы жгутиков связано с цитоплазматической мембраной.

У прокариот, принадлежащих к разным таксономическим группам, обнаружены мезосомы, которые образуются при впячивании цитоплазматической мембраны в цитоплазму. Выделяют три основных ти-

па мезосом: ламеллярные (пластинчатые), везикулярные (имеющие форму пузырьков) и тубулярные (трубчатые).

В клетках некоторых бактерий обнаруживаются также мезосомы смешанного типа. Сложно организованные и хорошо развитые мезосомы характерны для грамположительных бактерий. У грамотрицательных бактерий они встречаются значительно реже и относительно просто организованы. По расположению в клетке различают мезосомы, образующиеся в зоне клеточного деления и формирования поперечной перегородки; мезосомы, к которым прикреплен нуклеоид; мезосомы, сформированные в результате инвагинации периферических участков цитоплазматической мембраны.

Развитая система внутрицитоплазматических мембран характерна для большинства фотосинтезирующих прокариот. Поскольку в этих мембранах локализован фотосинтетический аппарат клетки, они получили название фотосинтетических мембран. Все фотосинтетические мембраны – производные цитоплазматической мембраны, возникшие в результате ее разрастания и глубокого впячивания (инвагинации) в цитоплазму. Фотосинтетические мембраны образуют у этих бактерий хроматофоры, тилакоиды и ламеллы.

1. Регуляция биохимической активности.

В 1930-е годы Х. Карстрем, изучив образование ряда ферментов углеводного метаболизма у бактерий, разделил их на два класса: адаптивные ферменты, которые образуются только в присутствии своего субстрата в среде, и конститутивные ферменты, образующиеся независимо от состава среды.

Одним из ферментов бактерий E. coli, отнесенных к классу адаптивных, является а-галактозидаза. Этот фермент катализирует реакцию гидролиза своего естественного субстрата лактозы. Феномен адап-

тации в «индукцию ферментов», а вещества, в присутствии которых в клетках образовывались соответствующие ферменты, были названы индукторами. Ферменты, синтезируемые в присутст-

вии индукторов, получили название индуцибельных. Следовательно, в настоящее время различают конститутивные и индуцибельные ферменты. Существуют два способа регуляции метаболизма:

1) на уровне активности ферментов или регуляция активности ферментов;

2) на уровне генов или регуляция синтеза ферментов.

Наиболее быстрым и тонким механизмом регуляции активности ферментов является регуляция, которой подвергаются аллостерические ферменты. Это белки с высокой молекулярной массой, состоящие из нескольких субъединиц одного или разного типа. Каждая субъединица содержит, как правило, каталитический центр, который связывается с субстратом, и регуляторный, или аллостерический, центр. Последний соединяется с веществами-эффекторами, которые могут повышать или понижать активность фермента. Связывание эффектора с аллостерическим

центром вызывает конформационные изменения молекулы фермента, происходящие на уровне третичной структуры, в результате чего изменяется сродство фермента к субстрату.

Эффекторами могут быть конечные продукты данного метаболиче-

ского пути, субстраты ферментов, а также некоторые конечные продукты

родственных метаболических путей. Если действие эффектора приводит

к понижению каталитической активности фермента, такой эффектор на-

зывается отрицательным или ингибитором. Положительным называют

эффектор, действие которого повышает каталитическую активность фер-

мента. Положительным эффектором, или активатором, чаще всего быва-

ет субстрат данного регуляторного фермента. Наиболее простой случай аллостерической регуляции – регуляция конечным продуктом активности первого (ключевого) фермента неразветвленного биосинтетического пути. Если конечный продукт накапливается в избытке, он подавляет активность первого фермента. Этот процесс называется ретроингибированием или ингибированием по принци-

пу обратной связи. Примером такого типа регулирования является ингибирование биосинтеза изолейцина.

В разветвленных метаболических путях активность аллостерических ферментов регулируется сложнее, так как от активности первого фермента зависит биосинтез нескольких конечных продуктов.

Ингибирование активности этого фермента может происходить двояко:

• мультивалентное ингибирование – необходимо связывание с аллостерическими центрами всех конечных продуктов;

• кумулятивное, или аддитивное, ингибирование – присоединение к ферменту одного конечного продукта частично снижает его актив-ность, с присоединением каждого последующего конечного продукта эффект ингибирования нарастает:

В некоторых разветвленных биосинтетических путях ингибирование первого фермента осуществляется не конечными продуктами каждой из ветвей, а промежуточным продуктом, образующимся непосредственно перед разветвлением. Такой вид ингибирования получил название последовательного.

Существуют разветвленные метаболические пути, в которых регуляция осуществляется таким образом, что одновременно происходит и активация, и ингибирование.

1. Культивирование анаэробных бактерий.

Степень анаэробиоза измеряется по окислительно-восстановительному (редокс, Eh) потенциалу среды. При увеличении Eh выше – 100 мВ, обусловленном присутствием растворимого кислорода, подавляется рост всех анаэробных бактерий. Для удаления кислорода и создания соответствующих условий среды можно воспользоваться следующими методами.

1. Культивирование в микроанаэростате– аппарате для выращивания микроорганизмов, в котором воздух замещен газовой смесью. Наиболее часто используемая смесь имеет следующий состав: азот с

5 % СО2 и 10 % Н2.

2. Использование химических веществ, поглощающих молекулярный кислород. щелочной раствор пирогаллола, дитионит натрия (Na2S2O4), металлическое железо, хлорид одновалентной меди. Поглотители помещают на дно химического эксикатора с притертой крышкой, а также анаэробные бактерии, засеянные в колбу, пробирку или чашку Петри.При таком способе создания анаэробных условий необходмомо учитывать поглощающую способность реактивов и объем замкнутогопространтва, в котором выращиваются бактерии.

3. Использование восстанавливающих агентов, которые добавляют в большинство сред для снижения окислительно-восстановительного потенциала среды: тиогликолат натрия, цистеин, дитиотрейтол, аскорбиновая кислота. Удаления кислорода из среды можно добиться и в результате быстрого нагревания и кипячения среды с последующим быстрым охлаждением. Если в такую среду засеять анаэробные микроорганизмы и наслоить смесь (1:1) масла и парафина, то в таких условиях будет наблюдаться рост нестрогих анаэробов.

4. Выращивание совместно с аэробными или факультативно-анаэробными бактериями.В жидкой среде с восстанавливающимиагентами перед инокуляцией анаэроба проводят культивирование, на-

пример, E.coli, что приводит к удалению из среды остаточного кислорода. Перед инокуляцией анаэробов клетки E.coli убивают нагреванием. На половине чашки Петри засевают какой-либо аэробный микроорганизм, на другой – анаэроб. Края чашки заливают парафином.

Для культивирования анаэробных бактерий используют и другие методы, ограничивающие доступ воздуха к растущей культуре:

• выращивание в высоком слое среды;

• выращивание в толще плотной среды;

• культивирование в вязких средах, в которых диффузия молекулярного кислорода в жидкость уменьшается с увеличением ее вязкости;

• заливка среды с посевом высоким слоем стерильного вазелинового масла или парафина.

Билет 14.

1. Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями.

Тесное сожительство микроорганизмов с растениями и животными в широком смысле называется симбиозом (от греч. symbiosis – совместная жизнь). При длительном сосуществовании между микро- и макроорганизмом происходит процесс их совместной коэволюции.

Эндосимбиозы.симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями.

1888 г. М. Бейеринком, который выделил чистую культуру клубеньковых бактерий и показал, что стерильные семена образуют растения с характерными клубеньками, если их обрабатывать чистыми культурами выделенных бактерий.

Клубеньковые бактерии относятся к роду Rhizobium. ( Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер, Rhizobium phaseoli – растение-хозяин фасоль, Rhizobium leguminosarum – растение-хозяин горох)

Клубеньковые бактерии – это грамотрицательные подвижные палочки. Они относятся к микроаэрофильным микроорганизмам, способным развиваться при низком парциальном давлении кислорода в среде. Клубеньковые бактерии хемогетеротрофы, т. е. в качестве источника углеро-

да и энергии используют органические вещества, часто нуждаются в некоторых витаминах – тиамине, пантотеновой кислоте, биотине. Они обычно существуют свободно в почве. При свободном существовании в почве используют связанный азот, т. е. утрачивают способность фиксировать азот атмосферы.

Клубеньковые бактерии обладают выраженной специфичностью в отношении бобовых растений: каждый их вид вызывает образование клубеньков на корнях одного или группы близких видов бобовых.

(лектины – гликопротеины, обладающие свойством обратимо и избирательно связывать углеводы и углеводные детерминанты биополимеров без образования ковалентной связи и изменения их стр-ры)

Процесс инфицирования начинается с адгезии клеток бактерий на поверхности корневых волосков. В клетках корневых волосков бобовых синтезируются особые вещества – хемоаттрактанты для бактерий. К таким соединениям, в частности, относятся флавоноиды и изофлавоноиды. Флавоноиды и изофлаво-

ноиды индуцируют экспрессию бактериальных nod-генов, которые отвечают за синтез Nod-факторов (белков-нодулинов), обеспечивающих межвидовое взаимодействие.

В этой трубке, называемой инфекционной нитью, находятся интенсивно размножающиеся бактерии. Развитие собственно клубенька начинается, когда инфекционная нить достигает тетраплоидной клетки ткани коры. При этом происходит усиленная пролиферация как самой тетраплоидной клетки, так и соседних диплоидных клеток. Индуцирует пролиферацию индолилуксусная кислота .

На стадии бактероидов происходит фиксация молекулярного азота.У клубеньковых бактерий за фиксацию атмосферного азота ответственен nif-оперон, который локализован в Sуm-плазмидах,также находятся hos-гены, обусловливающие узнавание хозяина, и nod-гены, определяющие способность об-

разовывать клубеньки. Гены nif-оперона детерминируют синтез нитрогеназы – основного фермента, участвующего в фиксации молекулярного азота. Нитрогеназа состоит из двух компонентов: Fe-белка и FeMо-белка. Нитрогеназа очень чувствительна к наличию молекулярного кислорода и инактивируется им, поэтому в клубеньках бобовых растений синтезируется защитное вещество – пигмент леггемоглобин, обладающий высоким сродством к кислороду. Образование леггемоглобина – это

специфический результат симбиоза: простетическая группа (протогем) синтезируется бактероидами, а белковый компонент – при участии растения. Клубеньки с леггемоглобином имеют розовый цвет и способны фиксировать молекулярный азот. При разрушении леггемоглобина образуются зеленые пигменты биливердины, а клубеньки, содержащие такие пигменты, молекулярный азот не фиксируют.

Взаимоотношение бактерий рода Bradyrhizobium с бобовыми растениями тропического и в ряде случаев умеренного поясов. Соя – формирует симбиотические отношения с бактериями Bradyrhizobium

japonicum. На корневых волосках образуются клубеньки, в которых клетки бактерий имеют раздутую форму (бактероиды) и продуцируют фермент нитрогеназу.

Химизм фиксации азота у Frankia аналогичен таковому у клубеньковых бактерий, однако он более экономичен с точки зрения потребления АТФ. Способны к азотфиксации и в свободноживущем.

Примером взаимовыгодных эндосимбиозов являются взаимоотношения азотфиксирующих бактерий родов Chromatium и Klebsiella с тропическими растениями Peretta и Psichoteria. На листьях этих растений в результате симбиоза с бактериями образуются своеобразные клубеньки.

Эндосимбиозы цианобактерий Anabaena azollae с водным папоротником Azolla. У папоротника, растущего на поверхности стоячих тропических водоемов, цианобактерии содержатся в полостях листьев. Цианобактерии – многоклеточные организмы, отдельные их клетки при отсутствии связанного азота превращаются в специализированные формы, получившие название гетероцисты, в которых и происходит фиксация атмосферного азота. В гетероцистах нитрогеназа защищена от ингибирующего действия молекулярного кислорода за счет образования дополнительных поверхностных оболочек.

Взаимовыгодные экзосимбиотические взаимоотношения складываются у высших растений с микроорганизмами, находящимися на поверхности листьев, стеблей и плодов, а также корней.

На поверхности надземной части растений (в филлосфере) всегда находится большое количество бактерий и грибов, получивших название эпифитных (от греч. epi – вокруг, phitos – растение). Преобладают клетки бактерий вида Pantoea agglomerans и молочнокислых бактерий. Микробы-эпифиты питаются веществами (углеводами, аминокислотами), выделяемыми растениями. Продукты жизнедеятельности эпифитных микроорганизмов могут поглощаться высшими растениями с каплями росы и влиять на их рост. К микробным метаболитам, положительно влияющим на развитие растения, относятся ауксины, витамины, антибиотики.

1. Антибиотики. Природа действия. Примеры.

Антибиотики (антибиотические вещества) – низкомолекулярные продукты метаболизма микроорганизмов, растений и животных или их модификации, задерживающие рост либо полностью подавляющие развитие других микроорганизмов.

Первый антибиотик был открыт шотландским бактериологом А. Флемингом в 1929 г. Флеминг выделил плесневый гриб, который был определен как Penicillium notatum, и установил, что культуральная жидкость этой плесени способна оказывать антибактериальное действие по отношению к патогенным коккам. В 1940 г. Х. Флори и Э. Чейн получили в кристаллическом виде пенициллин и установили, что это не фермент, а низкомолекулярное вещество пептидной природы.

З. В. Ермольевой. В 1942 г. под ее руководством был получен первый отечественный антибиотик, сходный с пенициллином, – крустозин.

В результате было установлено, что пенициллин могут синтезировать не только Penicillium notatum, но и многие другие виды грибов, например P. chrysogenum, P. nigricans, Aspergillus flavus, A. nidulans.

Пенициллины относятся к группе а-лактамных антибиотиков, общим для которых является наличие 4-членного а-лактамного кольца, входящего в состав 6-аминопенициллановой кислоты. К 6-аминопенициллановой кислоте присоединен радикал. В зависимости от того, какой радикал все антибиотики пенициллинового ряда разделяют на природные и полусинтетические.

Примером полусинтетических антибиотиков пенициллинового ряда являются: • ампициллин:

• карбенициллин: • метициллин: • фенициллин:

Полусинтетические антибиотики, в отличие от природных, не инактивируются а-лактамазами.

Bacillus subtilis, которые способны образовывать около 70 различных полипептидных антибиотиков.

Антибиотики в химическом отношении представляют гетерогенную группу соединений:

• это низкомолекулярные вещества; • молекулы одних антибиотиков состоят только из атомов С и Н, но

чаще из С, О, Н и N; другие антибиотики содержат также атомы серы, фосфора и галогенов;

• в молекулах антибиотиков представлены почти все функциональные группы.

Общим для всех антибиотиков является то, что они могут быть получены в кристаллическом виде.

Антибиотики обладают высокой биологической активностью, обладают избирательностью биологического действия. В этой связи микроорганизмы делят на две группы: чувствительные к определенным антибиотикам и резистентные, или устойчивые, к ним.

Выделяют: противовирусн., антибактер., антипротозойные, противогрибковые, противоопухолевые.

Чувствительность различных бактерий к антибиотикам определяется в значительной мере структурой клеточной стенки, поскольку от этого зависит способность антибиотика проникать в бактериальную клетку. Большинство антибиотиков действует на грамположительные бактерии, через клеточную стенку которых эти соединения легче проникают, так как в ней нет дополнительного барьера – наружной мембраны. Такие антибиотики относят к соединениям с узким спектром действия. Антибиотики, активные в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, называются антибиотиками широкого спектра действия. Бактерицидный или бактериостатический эффект, вызываемый антибиотиками, как правило, связан с нарушением отдельных звеньев метаболизма либо структур бактериальных клеток. • ингибирующие синтез клеточной стенки (пенициллины, бацитрацин, ванкомицин, цефалоспорины); • нарушающие функционирование цитоплазматической мембраны (грамицидины, валиномицин); • подавляющие синтез РНК (рифампицины, стрептоварицины и др.);

• подавляющие синтез ДНК (митомицин С, противоопухолевые, новобиоцин и др.); • ингибирующие синтез белка (стрептомицин, эритромицин, линкомицин, тетрациклины и др.).