Бактериялардан антибиотиктерді алу

Ауыл шаруашылығындағы  антибиотиктер.  Медицинамен  қатар  антибиотиктер  ауыл шаруашылығында да  қолданылады.  Ең  алдымен антибиотиктер  ветеринарияда,  ауылшаруашылық  жануарлардың түрлі  ауруларын  емдеу  үшін  қолданылады.  Бұл жағдайда олар  медицинадағы сияқты эффективті  болып  табылады [2].

Антибиотиктерге басты  талаптардың бірі болып, олардың медицинада  қолданылуы қажет.  Бұл  принципиалдық  шарт адам үшін патогенді  болатын   микроорганизмдердің резистенттік формаларының  пайда болу  деңгейін  төмендетеді. Фатопатогенді  организммен  күрес  үшін  әртүрлі  антибиотиктер  қолданылуы  мүмкін.

Өнеркәсіпте  антибиотиктердің  түзіліуі.  Антибиотиктік  заттарды өнеркәсіп  орындарында  екі  жолмен  алынады,  олардың  бірі:  биологиялық синтез арқылы,  ал екіншісі  химиялық  медификацияда.  Онда  молекула  биосинтезінің  физиологиялық  активті  процестердің  қосылуы  арқылы.  Антибиотиктерді өнеркәсіпте  өндіргенде көбінесе бактериялардан, актимомицеттерден   және  меирельді  саңырауқұлақтардан  алынады.

Бактериялардан  түзілетін  антибиотиктер.  Бактериялардан  600-ге  жуық антибиотиктер  алынады.  Оған  қатысты  көптеген  заттар  өнеркәсіптен  шығарылады.  Соның ішіндегі мыналарды  атауға  болады:  граммицидин  С,  ол  Bacillus  raves  vat  GB  арқылы  жасалады:  полимикцин,  оны  Вас  Роlу –туха  және  Вас Circulans  ард  алынады.  Бацитрациндер,  оларды  Bacillus Lichenisarmis  синтезінен  алған.  Бактериялардан  шыққан  антибиотиктердің ерекшелігі,  олар  өзінің  химиялық  құрылысы  бойынша  палипептидтерге жатады  және  төменгі  молекулалы белоктарға жатады.  Бір  продуцент даму  процесінде  химиялық  құрылымы жағынан  ұқсас антибиотиктерді  жасай алады. Сондықтанда антибиотиктердің   көп  топтарын  алу  үшін  бактерияларды синтездейді,  ол  бактерияларға  мыналар  жатады:  граммициндері;полимиксиндер,    Олардың  құрамында  палимиксиндер  мен  қатар  дианимомайымен  метилгептанды  қышқыл  бар. Бацитрациндер  жеке оң  антибиотиктерді  біріктіреді.  Низиндерді  сүтқышқылды  стрептококкандар  түзеді,  оның құрамында  негізгі  жеті  белок   кіреді. Тек  сол ғана биологиялық активтілікке  ие.  Низин  стрептококкаларын  синтездейтін  негізгі  белоктардың  20%  құрайды. 

Актиномицеттерден  түзілетін  антибиотиктер.Антибиотиктердің  түрлері  практикада кеңінен қолданыс тапқан  және  өнеркәсіпте шығарылатын түрлері  актиномицеттерден  түзілетін биологиялық активті қосылыстарға жатады.  Бұл антибиотик заттарға  келесі  түрлі  химиялық құрылымдары мен кең биологиялық спектрі бар топтар қатары жатады [8]:

 

 

 

 

 

 

 

7-кесте – Түрлі химиялық құрылымдары  мен кең биологиялық спектрі  бар антибиотиктер топтары

 

Топ
І	Аминогликозидтер- бұл актиномицетті антибиотиктердің құрамына молекуласында гликозидті  байланыстары  бар  заттар  кіреді.  Оларға: стрептомицин, streptomyces  griseus  арқылы  түзіледі. Канамицин – туберкулезге  қарсы  антибиотиктер.  Ол стрептомициндерге  қарағанда  өте  активті  болып келеді.
ІІ	Тетрациклиндер.Тетрациклиндер тобына бірнеше  қосылыстар кіреді,  олардың  арасында  өте  жақын  химиялық  құрылымдар  мен  кең  көлемдегі спектрлі антибиотиктіктер жатады.
ІІІ	Актиномициндер.Химиялық  құрылымы  жағынан  өте  жақын болып келеді,  бұл  микроорганизмдер арқылы 20-ға жуық  актиномициттер  түзеді,  сонымен қатар  streptomyces  antibioticus,  str  chrusomallus,  str  Havus  түзеді.

 

 

2.3 Пенициллин антибиотигіне сипаттама

 

 Пенициллин - өндірістік жолмен  бірінші рет шығарыла бастаған  микроб тектес антибиотик еді. Ең алдын оны үстір өсіру  әдісімен алатын. Оны алу технологиясы  тіптен анайы еді, себебі продуцентті  колбада немесе шыны ыдыста  өсіретін. Арнайы жағдайда алынатындығына қарамастан, оған сұраныстың жоғары болуы себепті, оны өндіру көлемі өсе түсті. Продуцентті егу үшін керек десең сүр өнімдерін құятын шөлмектер де пайдаланылатын, себебі ол ыдыстарды жуатын және өңдейтін машина пар болушы еді. Әрбір шөлмекте тиісті желдету жағдайын қамтамасыз ететін 1-4 см қоректік орта қабаты орналастырылатын. Ол ыдыстарды арнайы кәрзеңкелерге салып, залалсыздандырып, салқындататын. Құрғақ спораларды немесе олрдың сулы суспенияларын шөлмектергеерекше бүріккіштермен немесе пипеткалар көмегімен енгізтін және 5-10 тәулік бойына 24ᵒС жылулықта фермент етілуге қойылатын [7].

Пенициллин продуценттері ретінде Penicillium chrysogenum егіндерінің өсіктері (штаммдары) кеңінен пайдаланылады. Penicillium  түрлері споралар (конидийлер) тудырады. Мицелиялардың дамуында әр түрлі фазалар көрініс береді. Мицелияның бастапқы ортаңғы өрбу барысында клеткаларда майлар жиылып, қорланады. Кейіннен олардың сандары азая түсіп, рибонуклеополифосфат түйіршіктері бар вакуольдер пайда болады, одан соң аутолиз басталады. Пенициллин қоспалары үдей түсуі үлкен мөлшердегі мицелия биомассасы бар болған. Глюкоза мен сүт қышқылын бейтарап жағдайға жақын ортадажәне рН жағдайында толық пайдаланған жағдайда басталады.

 Пенициллинді зерттегенде, оның  қышқылдық гидролизі құрамында әр қашанда В-диметилцистан орын алатындығына көз жеткіземіз. Қоректік орта заттарына C14,N15,S32 белгіленген атомдарын енгізу арқылы пенициллиннің биосинтез механизмі зерттелген болатын.

 Бензилпенициллиндік қыщқыл L-цистиннен  фенилуксус қышқылынан және диметил пировиниградтың қышқылдарынан жинақталады деп саналады.

   Пенициллинді алу үшін  алдын споралпрды көбейтіп өсіреді. Олардың құрамына 0,5% масса, 0,5% пептон, 0,4% ас тұзы, 0,01% бір рет араластырылған  калий фосфаты және 0,005% магний  сульфаты кіретін агарланған ортада өсіреді. Спораларды 25-27*С жылу ортасында 4-5 тәулік бойына өсіреді.

  Өндірісте спораларды мицелийдің  шыны флакондарда тары ортасында  өсіру арқылы алады. Құрғатылған  споралық мантериалды бөлме жылуы  жағдайының өзінде де сақтауға долады. Алынған споралық материаоды инокуляторлады егу үшін пайдаланылады.

 Егу ферменттерінде мийелий 12-18 сғат өсіріледі, 15-20 %-дық егін  сұйығы көлемін негізгі ферментацияның  басталуы үшін пайдаланады. Мицелий  мен пенициллин биосинтезін өсіру  үшін қоректік ортаны, әдетте жүгері экстрактысынан, лактозадан, глюкозадан, минерал заттарынан және антибиотикке жол салушы – кейбір фенил сірке су қышқыл дәрі-дәрмектерінен дайындалады.

Пеницилиннің негізгі ферментациясы үшін өндірісте пайдаланылатын кейбір қоректік орталардың құрамдары төмендегі кестеде келтірілген. 

Ортаның әсер етуін тұрақтандыру үшін бор пайдаланады. Ферментациялауды 22-26ᵒС жылуда 5,0 – 7,5-ке дейін рН ортасы шекарасында, үдемелі желдету ортасында жүргізеді. 4 тәулік барысында пенициллин мөлшері өзінің шегіне жетеді. Сондықтан да ферментация тоқтатылады. Мицелий құрылуының, пенициллин биосинтезінің және ортадан лактозды пайдалану динамикасы мицелиді сүзу арқылы бөледі. Оны мал шаруашылығында белоктар мен витаминдердің қайнар көзі ретінде қолдануға болады, ал егінді сұйықтығынан пенициллин бөлігі алынады. Мицелийді бөліп алғаннан кейін фильтратта 3-6 % құрғақ заттар қалады, олардың 30-40 %-ын пенициллин құрайды. Одан басқада онда 50-200 мг /100 гр, ал кейде 100гр ерітіндіде 700 мл-ға дейін белок болып, пенициллин бөлуін өте қиындатады. Белок қоспаларын әр түрлі алдын-ала өңдеу әдістерін пйдаланып аластайды, мысалы көпвалентті металл тұздарымен тұндыру (Al, Fe, Zn) танинмен коагуляциялау немесе рН 5,5-6,0 ортасында жоғары температура (65-70ᵒС) арқылы аластау. Бұл процесстерде пенициллин жағыны 5-15 %-ды құрайды.Бұдан кейін пенициллинді сумен араласпайтын органикалық ерітінділермен (бутил ацетат немесе амил ацетатпен) экстрагирайиядан өткізеді. Бұл кезеңде рН ортасын 1,9-2,0 аралығында ұстау қажет. Экстракция нәтижесінде алынатын зат тазалығы 4-6 есе өседі. Одан кейін пенициллинді бутилацетаттың экстрактын бикарбонат натрий ерітіндісі  6,6-7,2 рН ортасы көмегімен суда ерітіп, құрғақ заттарды құрамы 5-7 % және активтілігі 30000-50000 мл ерітінді алынады. Пенициллинді тазарту үшін оны тағы да органикалық ерітіндімен экстракциядан өткізеді. Экстракция жасағанда фазалар арақатынасы 1:0,5 – 1:1, ал экстракт активтілігі 50000-70000 млн болуы керек. Пенициллин шығуы оның егінді сұйығы мөлшерінің шамамен 86%-ын құрайды.

 Кейінгі кезде пенициллинді экстракциядан өткізу және химиялық тазарту үзіліссіз схема бойынша жүргізіледі. Пенициллинді және басқада антибиотиктерді медицинада пайдалану үшін, активті заттарды бөліп шығаруға және тазртуға аса көңіл бөліну қажет. Антибиотиктерді алудың басқа микробиологиялық биосинтез саласынан өзгешелігі, оның егінді сұйығындағы активті заттарының құрамдарының өте аз мөлшерде болатындығына байланысты келеді. Сондықтанда оларды химиялық тәсілдермен бөлу күрделене түседі, одан да басқа, бұл заттардың жоғары дәрежеде және кепілді түрде таза бөлу қажеттігі туындайды.

  Антибиотиктердің активтілігін  анықтауда микробиологиялық әдістемелер кең қолданылады. Залалсыздандарылған Петри табақшасына 21 мг агарланған ортаны құйып, оның мүмкіндігін береді. Агар үстіне 4 мг басқа құрамдағы агарланған ортаны осы антибиотикке әсерлі тест – дақылмен бірге құяды. Бұл агарланған ортада қатайғаннан кейін, оның бетіне ұзындығы 10 мм, жуандығы 6 мм  4 залалсыздандырылған цилиндргн тіке орналастырады және оларды белгілі мөлшерде байытылған стандартты антибиотик ерітіндісімен зерттелгелі отырған ерітіндімен толтырады. Дайындалған Петри шыны табақшаны 37ᵒС температурада термостатқа орнатады. 11-18 сағаттан кейін дақылдық тест өсіп шықпаған цилидр зонасының диаметрін анықтайды.

2.4 Левомицетин қатарындағы  антибиотиктерге  сипаттама

 

Бұл стрептомицеттен алынатын антибиотик. Ол  әсер ету  спектрі жан-жақты, антибактериалдық  препарат, ішектерде  жақсы  сорылады.

Левомицеттің  ерекшелігі − сальмонелл рикетсийге өте  активті [2].

        Препараттың  әсер  ету  механизмі   белок  синтезін  басуға, ферментті  баяулатуға, пептид  тізбегін жаңа  амин қышқылы-рибосомға  ауыстыруға   негізделген. Препараттың  әсер  ету  типі − бактериостатикалық  және  бактериоцидтік.

Левомицетин  химиялық  синтез  арқылы  алынған  бірінші  антибиотик,  себебі  қалғандары  биологиялық  синтез  арқылы  алынған. Бұған  себепші  болған левомицетиннің   қарапайым  химиялық  құрамы. Ол  өндірістік n-нитробензолға   жатады:

 

1-сурет. n-нитробензол

 

Химиялық  құрылысы  бойынша  левомицетин n – нитрофенил – 2 −  дихлорацетиламино   −   пропандиол   −  1,3:

 

 

2-сурет. n-левомицетин – 2 – дихлорацетиламино – 1,3

 

Бұл  байланыс 2 ассиметриялық көміртек  атомынан  құралады. Сондықтан

4 изомердің  болуы  мүмкін: D- трео,  L-трео, D-эритро, L-эритро. Эритро  және  трео  изомерлері молекула  құрамындағы  функционалды  топтарының  орналасуымен   ерекшеленеді.

  

 

3-сурет. - трео-изомер; эритро-изомер

 

Бұндай  изомердің  түрі эфедринде  байқалады. Левомицетин трео-изомер  болғандықтан псевдоэфедринге  сәйкес  келеді.

Көміртек  атомының  ассиметриялық  конфигурациясы  активті  қосылу  кезінде  D-   және L-қатарына  байланысты. D-қатары d-глицериндік  альдегидке ұқсас, ал L-қатары l-глицериндік альдегидке ұқсас  конфигурациялар бар  қосылыстарды  түзеді:

 

 

4-сурет. - d-глецириндік альдегид; l-глицериндік альдегид

 

Оптикалық  белсенділігі  барлық көміртек  атомының  конфигурацияларына  байланысты, сондықтан D-қатары  мен  L-қатарында  солға  және  оңға  айналатын  изомерлер  болуы  мүмкін.

Левомицетинді  синтетикалық  жолмен, синтездеудің  әрбір  этаптарында  қажетті  изомерлерді  алады. Синтездеуге  арналған  өнімдердің  ішінде ең тиімдісі және  арзаны n-нитроацетофен болып  табылады.

Ең  алдымен левомицетиннің «негізін» синтездейді.D −  L −  трео −  нитрофенил − 2 − аминопропандиол − 1,3:

 

 

5-сурет. - D – L – трео – нитрофенил – 2 – аминопропандиол – 1,3

 

Алынған  «негізді» сулы  ерітіндіні  немесе D-сыра қышқылын  қолдану  арқылы  оптикалық антиподқа  бөледі. Содан  кейін D − ( −  ) − трео  − изомерге дихлорсірке  қышқылы мен метил  эфирімен  әсер  етіп левомицетинді  алады:

 

 

6-сурет. - D – (-) – трео – изомер дихлорсірке қышқылы; хлорамфеникол

 

8-кесте  ̶  Левомицетин және оның туындылары

 

Дәрілік  зат	Химиялық  құрылысы	Балқу температурасы мен    қарқынды айналымы
Chloramphenicol –Левомицетин (хлорамфеникол)	D-(-)-трео-1-n-нитрофенил-2-дихлорацетиламинопропандиол-1,3	Балқу температурасы 149-1530С. Қарқынды айналымы   +18 бен +210 С аралығында (5%-тік этанол ертіндісінде)
Chloramphenicol Stearate– левомицетин стеарат	D-(-)-трео-1-n-нитрофенил-2-дихлорацетиламинопропандиол-1,3 3-стеарат	Балқу температурасы 88-900С. Қарқынды айналымы +15 пен +20°С аралығында (5%-тік  этанол ертіндісінде)
Chloramphenicol Sodium Succinate – левомицетин  сукцинат натрий	D-(-)-трео-1-n-нитрофенил-2-дихлорацетиламинопропандиол-1,3 3-сукцинат натрий	Балқу температурасы 88-900С. Қарқынды айналымы +5 пен +8°С аралығында  (5%-тік этанол ерітіндісінде)