细菌抗生素：概述

当然，您一生中肯定至少使用过一次抗生素药物。抗生素是最广泛使用和最重要的药物类别之一。抗生素用于治疗各种疾病，从儿童的严重耳部感染或链球菌性咽喉炎到成人的泌尿道感染或皮肤感染。有些抗生素是由细菌自然产生的。

介绍

1941年，Selman Waksman创造了“抗生素”一词，指的是细菌产生的任何一种小分子化学物质，可以抑制其他微生物的生长。青霉素（由真菌产生）以及链霉素、氯霉素和四环素（由土壤细菌产生）的发现，标志着1945年至1955年间抗生素时代的开始。

抗生素的定义

抗生素是指抑制其他微生物生长的化学物质，用于治疗细菌性疾病，因为它们可以杀死或阻止微生物的生长。它们在自然界中由真菌和土壤细菌产生。当抗生素消灭其竞争对手时，细菌在竞争稀缺资源（如食物、水和其他资源）时在特定栖息地中获得优势。

抗生素是如何起作用的？

抗生素利用宿主细胞和细菌细胞之间的结构差异来对抗细菌的增殖。

通过阻止构建细菌细胞壁的过程，宿主的防御系统能够抵抗感染或杀死细菌。它们可以阻止细菌细胞生长，从而使细菌数量保持不变。

抗生素也可以根据其有效的感染种类进行分类。青霉素G是一种窄谱抗生素，只杀死特定种类的细菌。四环素是一种广谱抗生素，对多种病原体有效。

抗生素——次级代谢产物

抗生素是工业化生产用于商业用途的次级代谢产物，以下几点指的是抗生素工业化生产的方法和过程。

  • 抗生素的工业化生产采用发酵法，其中将来源微生物培养在大型罐（100,000至150,000升或更大）中，并使用液体培养基。
  • 整个发酵过程中必须存在适当水平的氧气、温度、pH值和营养物质，并对其进行持续监测，如有需要，进行必要的调整。
  • 由于抗生素是次级代谢产物，因此必须仔细控制菌群数量，以确保在细胞被破坏之前产生最高的产量。
  • 该过程完成后，必须提取抗生素并将其纯化为结晶产品。
  • 如果抗生素可溶于有机溶剂，则更容易实现。如果不行，则必须首先使用化学沉淀、吸附或离子交换将其去除。
  • 发酵中使用的微生物很少与其野生对应物相同。这是因为物种经常被基因改造以产生尽可能多的抗生素。
  • 突变经常被使用，并通过使用诱变剂（如X射线、紫外线或某些化学物质）来促进。通过选择和连续繁殖几代产量更高的菌株，产量可以提高20倍甚至更多。
  • 基因扩增是另一种提高产量的办法，它包括使用质粒等载体将编码参与抗生素生产的酶的基因复制插入细胞中。
  • 筛选程序通常用于寻找有效的抗生素。为了进行筛选，培养许多不同细菌的分离物，然后检查它们抑制测试生物生长能力。
  • 在这样的筛选过程中发现的大多数抗生素必须被忽略，因为它们已经是众所周知的。剩余的物质必须经过研究，并可能根据其潜在的治疗效果和选择性毒性进行修改。

以下是关于商业化生产抗生素的一些要点

  • 商业化生产的首批抗生素之一是短杆菌肽。它是由短小芽孢杆菌土壤细菌产生的六种抗生素物质的异质混合物。
  • 链霉菌是最大的抗生素生产者，除了抗菌、抗真菌和抗寄生虫药物外，还产生各种其他生物活性物质，包括免疫抑制剂。几乎三分之二具有临床价值的天然抗生素都是由它们产生的。
  • 许多抗菌药物都来自链霉菌属的成员；最重要的包括四环素、氯霉素、林可霉素和新霉素（分别来自短小链霉菌、林可链霉菌和委内瑞拉链霉菌）（分别来自里莫斯链霉菌和金黄色链霉菌）。
  • 某些假单胞菌物种可以产生对其他土壤微生物有害的物质，例如吩嗪类抗生素或氰化氢。

结论

尽管已经鉴定出大量的不同抗生素，但不到1%的抗菌物质可用于医药或工业。例如，青霉素具有很高的治疗指数，因为它通常不会损害人体细胞；许多抗生素并非如此。有些抗生素只是没有比现有抗生素的优势，或者没有任何实际益处。

更新于：2023年5月10日

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