1.3.Механізм біологічної дії
Антибіотики групи пеніциліну є специфічними інгібіторами біосинтезу клітинної стінки, а вибірковість їх дії на бактеріальну клітину визначається деякими особливостями будови клітинної стінки бактерій в порівнянні з тваринною. Оболонка бактеріальної клітини характеризується жорсткою структурою, що забезпечує сталість її форми і захищає від несприятливих впливів зовнішнього середовища. Під впливом бактериостатических концентрацій антибіотика зростаючі клітини перестають ділитися, різко змінюється їх морфологія. Мікроби значно збільшуються, набухають або приймають видовжену форму. Змінені клітини розпадаються з утворенням дрібних частинок і гинуть. Спостерігається зміна фізичних властивостей бактеріальних клітин: змінюється заряд, електрофоретична рухливість, окислювально-відновний потенціал і ін Послаблюється інтенсивність забарвлення за Грамом. В основі антибактеріальної дії пеніциліну лежить придушення синтезу муреіна - опорного полімеру клітинної стінки. Клітинна стінка мікробів синтезується в три стадії, що включають: синтез попередників клітинної оболонки - урідіннуклеотідов, утилізацію їх і інших субстратів з введенням в зростаючий муреин оболонки; утворення поперечних зв'язків між лінійними ланцюгами муреіна, здійснюване за допомогою реакції транспептідаціі, в результаті чого дві лінійні ланцюги муреіна зв'язуються між собою за допомогою межпептідного містка з відщепленням D-аланіну. Реакція транспептідаціі управляється специфічним ензимом - транспептидази, локалізованої на зовнішній поверхні цитоплазматичної мембрани. Пеніцилін гальмує останню стадію синтезу клітинної стінки, запобігаючи утворенню пептидних поперечних зв'язків. Завдяки структурному подібністю пеніциліну з пептидним субстратом клітинної стінки антибіотик конкурує з ним за активний центр транспептіда-зи. Взаємодія молекули пеніциліну з активним центром ферменту супроводжується утворенням ковалентного зв'язку і пеніціллоільного похідного, реакція розглядається як необоротна, а активний центр ферменту міцно блокується.
Пеніцилін проявляє антибактеріальну дію в період активного росту бактерій. Найбільш сильно воно виражено у фазі логарифмічного росту. Морфологічним вираженням цього ефекту є припинення поділу клітин, їх збільшення, виникнення гігантських форм, набухання або подовження. Змінені клітини локалізується і гинуть. Пеніцилін діє бактерицидно в середовищі, що підтримує розмноження мікробів. Розмножуються клітини гинуть під впливом антибіотика через незбалансований росту внаслідок того, що для зростаючої цитоплазми «не вистачає» клітинної стінки, утворення якої припинено пеніциліном. Одна цитоплазматична мембрана не є надійним захистом проти поза-і внутрішньоклітинних відмінностей осмотичного тиску і не в змозі виконати функції цитоплазматичного бар'єру. Лізис клітини наступає тим швидше, чим швидше йде синтез цитоплазми на тлі припинив свою синтезу клітинної оболонки. Твердження, що пеніцилін не діє на метаболізм не розмножуються мікробів, є не зовсім точним. Наявність у середовищі джерела енергії і набору амінокислот, що входять до складу муреіна, забезпечує синтез основної структури клітинної стінки, але не білків цитоплазми. Клітини не діляться, але чутливий до пеніциліну процес у них йде, антибіотик лише гальмує його, що, однак, не супроводжується загибеллю клітини. Пеніцилін різко порушує обмінні процеси в чутливих до нього мікроорганізмах. Встановлено його гальмівну дію на обмін нуклеїнових кислот, окислювальне дезамінування амінокислот, обмін пептидів та ін Однак більшість цих порушень пов'язано з початком лізису клітини і не є результатом первинного дії антибіотика на метаболізм мікробів. Вибірковість дії бензилпеніциліну переважно на грампозитивні мікроорганізми пояснюється відмінностями, існуючими в будові їх клітинної стінки і стінки грамнегативних бактерій. Незважаючи на масивність клітинної стінки грампозитивних мікробів, вона вільно проникна для таких невеликих молекул.
Методи отримання