細菌抗生素：概述

當然，您一生中肯定至少使用過一次抗生素藥物。抗生素是最廣泛使用和最重要的藥物類別之一。抗生素用於治療各種疾病，從兒童的嚴重耳部感染或鏈球菌性咽喉炎到成人的泌尿道感染或皮膚感染。有些抗生素是由細菌自然產生的。

介紹

1941年，Selman Waksman創造了“抗生素”一詞，指的是細菌產生的任何一種小分子化學物質，可以抑制其他微生物的生長。青黴素（由真菌產生）以及鏈黴素、氯黴素和四環素（由土壤細菌產生）的發現，標誌著1945年至1955年間抗生素時代的開始。

抗生素的定義

抗生素是指抑制其他微生物生長的化學物質，用於治療細菌性疾病，因為它們可以殺死或阻止微生物的生長。它們在自然界中由真菌和土壤細菌產生。當抗生素消滅其競爭對手時，細菌在競爭稀缺資源（如食物、水和其他資源）時在特定棲息地中獲得優勢。

抗生素是如何起作用的？

抗生素利用宿主細胞和細菌細胞之間的結構差異來對抗細菌的增殖。

透過阻止構建細菌細胞壁的過程，宿主的防禦系統能夠抵抗感染或殺死細菌。它們可以阻止細菌細胞生長，從而使細菌數量保持不變。

抗生素也可以根據其有效的感染種類進行分類。青黴素G是一種窄譜抗生素，只殺死特定種類的細菌。四環素是一種廣譜抗生素，對多種病原體有效。

抗生素——次級代謝產物

抗生素是工業化生產用於商業用途的次級代謝產物，以下幾點指的是抗生素工業化生產的方法和過程。

  • 抗生素的工業化生產採用發酵法，其中將來源微生物培養在大型罐（100,000至150,000升或更大）中，並使用液體培養基。
  • 整個發酵過程中必須存在適當水平的氧氣、溫度、pH值和營養物質，並對其進行持續監測，如有需要，進行必要的調整。
  • 由於抗生素是次級代謝產物，因此必須仔細控制菌群數量，以確保在細胞被破壞之前產生最高的產量。
  • 該過程完成後，必須提取抗生素並將其純化為結晶產品。
  • 如果抗生素可溶於有機溶劑，則更容易實現。如果不行，則必須首先使用化學沉澱、吸附或離子交換將其去除。
  • 發酵中使用的微生物很少與其野生對應物相同。這是因為物種經常被基因改造以產生儘可能多的抗生素。
  • 突變經常被使用，並透過使用誘變劑（如X射線、紫外線或某些化學物質）來促進。透過選擇和連續繁殖幾代產量更高的菌株，產量可以提高20倍甚至更多。
  • 基因擴增是另一種提高產量的辦法，它包括使用質粒等載體將編碼參與抗生素生產的酶的基因複製插入細胞中。
  • 篩選程式通常用於尋找有效的抗生素。為了進行篩選，培養許多不同細菌的分離物，然後檢查它們抑制測試生物生長能力。
  • 在這樣的篩選過程中發現的大多數抗生素必須被忽略，因為它們已經是眾所周知的。剩餘的物質必須經過研究，並可能根據其潛在的治療效果和選擇性毒性進行修改。

以下是關於商業化生產抗生素的一些要點

  • 商業化生產的首批抗生素之一是短桿菌肽。它是由短小芽孢桿菌土壤細菌產生的六種抗生素物質的異質混合物。
  • 鏈黴菌是最大的抗生素生產者，除了抗菌、抗真菌和抗寄生蟲藥物外，還產生各種其他生物活性物質，包括免疫抑制劑。幾乎三分之二具有臨床價值的天然抗生素都是由它們產生的。
  • 許多抗菌藥物都來自鏈黴菌屬的成員；最重要的包括四環素、氯黴素、林可黴素和新黴素（分別來自短小鏈黴菌、林可鏈黴菌和委內瑞拉鍊黴菌）（分別來自裡莫斯鏈黴菌和金黃色鏈黴菌）。
  • 某些假單胞菌物種可以產生對其他土壤微生物有害的物質，例如吩嗪類抗生素或氰化氫。

結論

儘管已經鑑定出大量的不同抗生素，但不到1%的抗菌物質可用於醫藥或工業。例如，青黴素具有很高的治療指數，因為它通常不會損害人體細胞；許多抗生素並非如此。有些抗生素只是沒有比現有抗生素的優勢，或者沒有任何實際益處。

更新於：2023年5月10日

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