Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Недостаток Сп резко снижает активность названных медьсодержащих ферментов. Установлено, что в процессе биосинтеза некоторых антибиоти- ков ионы железа и меди иногда выступают как антагонисты. Из- вестно, что ионы железа необходимы для биосинтеза пенициллина. Однако добавление меди (Сп504) к среде тормозит процесс обра- зования антибиотика, но ие оказывает влияния на рост гриба.
Внесение в среду железа (Гет(804)з) снимает вредное для бно- синтеза пенициллина действие меди. Цинк. Как н другие элементы минерального питания, цинк игра- ет важную роль в биохимической деятельности микроорганизмов. Он участвует в построении некоторых ферментных систем (фосфз- таз, энолаз, полипептидаз). Известно, что ионы цинка оказывают влияние на углеводный, азотный н фосфорный обмены ряда орга- низмов и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Ионы цинка играют каталитическую роль в РНК-полимеразах микроорганизмов. Поэтому при недостатке ионов цинка в среде может происходить непосредственное нарушение информационной РНК прн синтезе белков, в том числе и ферментных систем.
А это, в свою очередь, может приводить к изменению синтеза антибио- тиков, Цинк оказывает влияние на процесс накопления грибами орга- нических кислот, в частности лимонной кислоты. Этот элемент спо- собствует биосннтезу ряда антибиотических веществ (хлорамфени- кола, стрептомицина, пеннпиллина и др.). Например, недостаток цинка в среде для развития продуцента стрептомицнна приводит к значительному замедлению роста актиномицета.
Отсутствие и среде ионов цинка резко снижает образование неомнцнна. 73 Марганец. Элемент входит в состав многих ферментных систем и, в 'первую очередь, в состав карбоксилаз. Он принимает, по-видимому, участие в синтезе протеиназ. Марганец входит также в состав фосфорилаз, которые участвуют в переносе фосфорной кислоты от аденозинтрифосфата. Установлено, что Мп способствует сохранению внутриклеточных энзимов, участвующих в синтетических процессах прн образованна спор некоторыми аэробными бактериями. Таким образом, в присутствии ионов марганца происходит стимулирование процесса спорообразования у бактерий.
Кобальт. Определенное влияние на различные стороны метаболизма микроорганизмов, в том числе на процессы биосинтеэа некоторых антибиотиков, оказывает кобальт. Установлено, например, что ионы кобальта повышают биосинтез таких антибиотиков, как гентамнцин, курамицин А, фосфономицин. Минимальная концентрация СОС!т.бНрО, обеспечивающая максимальное образование гентамицина культурой М(сготопозроги ригригеа чаг. п(о!исса, равна 0,8 мкг/мл. Недостаток кобальта в среде снижает процесс образования антибиотика, а его избыток подавляет биосинтез гентамицина.
РОЛЬ ГАЛОГЕНОВ И ВОДЫ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ Хлор, иод, бром, фтор. Роль галогенов в жизни микробов н их биохимической деятельности неизвестна. Показано, что эти элементы входят в состав некоторых тетрациклиновых антибиотиков и хлорамфеникола. Нередко хлор и бром выступают в качестве антагонистов в процессе биосиитеза названных антибиотиков. Вода. Известно, что вода играет чрезвычайно важную роль во всех жизненных процессах, хотя сама по себе она не является питательным веществом или источником энергии.
Она входит в живую клетку как важнейшая ее часть и составляет единую систему с элементами клетки. Вода — растворитель, способствующий проникновению в клетку необходимых веществ и выводу из клетки продуктов обмена. В клетках вода находится не только в виде чистого растворителя, но также в виде соединений с углеводами, белками н другими веществами, тесно взаимодействуя с макромолекулами клетки. Гидратирование и дегидратирование органических молекул — важнейший этап в превращении химических компонентов протоплазмы. Накоплено множество данных о роли воды в жизни растений и животных, но очень мало сведений о водном метаболизме у микроорганизмов.
Поступление воды в бактериальную клетку регулируется цитоплазматической мембраной. Неизвестно, какую роль в метаболизме микроорганизмов имеют связанная вода, тяжелая вода н различные полимеры воды (НтО; (НтО)з, (НтО)з и т. д.). Есть некоторые данные о том, что связан- иая вода влияет на устойчивость бактернальных спор к действию неблагоприятных условий. Установлено, что скорость роста Е.
пой более низкая в среде, приготовленной на свежей дистиллированной воде (преимущественно моно- и дигидрол), чем в среде, приготовленной на воде свежерастопленного льда (преимущественно тригидрол). Высокополимеризированные молекулы воды являются весьма важными во многих физиологических процессах. Этим самым, по мнению некоторых авторов, объясняется богатство мнкрофлоры в Северном океане.
Сведения о влиянии воды различных форм на процесс аитибиотикообразования у микроорганизмов отсутствуют. Приведенные выше данные со всей определенностью показывают, что специфика отдельных компонентов субстрата и их количественные соотношения имеют существенное значение для развития микроорганизмов и бносннтеза ими антнбиотических веществ. Но, как уже отмечалось, наряду с качественной и количественной характеристиками отдельных компонентов среды важную роль в жизнедеятельности м~икроорганизмов играют также активная кислотность (рН) среды, окислительно-восстановительный потенциал, температура, аэрация субстрата.
ВЛНЯННЕ РН СРЕДЫ Активная кислотность (рН) среды оказывает существенное влияние на развитие микроорганизмов, на характер нх обмена и, следовательно, на процесс образования антибиотиков. Влияние рН может проявляться как непосредственное воздействие ионов водорода или гндроксильных ионов на клетку нлн как косвенное действие через изменение степени диссоциация веществ субстрата. Изменения рН среды заметно сказываются на активности ферментов микроорганизмов, состоянии промежуточных продуктов, нх диссоциацни, растворимости и т.
д. Таким образом изменение активной кислотности среды оказывает значительное влияние на выход конечных продуктов метаболизма микроорганизмов. Каждый исследователь перед посевом микроорганизма, обязан в первую очередь проверить значение рН среды. Многие бактериальные организмы, образующие антибиотики, развиваются лучше при нейтральном значении исходной активной кнслотности среды (рН около 7,0). Хотя некоторые бактерии, например молочнокислые стрептококки, синтезирующие низин, развиваются в среде при рН, равном 5,5 — 6,0. Большинство актиномицетов-антагонистов хорошо развивается в тех случаях, когда начальное значение рН среды находится в пределах от 5,7 до 7,8. В подавляющем большинстве случаев актнномицеты не развиваются при рН ниже 4,5 — 4.
В последние годы выделены ацндофильные стрептомицеты, оптимум рН развития которых лежнт в пределах 3,5 — 6,5. Грибы, как правило, могут развиваться при слабокислой начальной реакции среды (рН=4,5 — 5). В ходе развития организмов происходит изменение рН среды, которое зависит как от состава субстрата, так и от физиологических особенностей самого организма. Иногда можно заранее сказать, в какую сторону будет идти изменение рН субстрата при развитпи на нем того илн нного микроорганизма. Так, если в среде в качестве единственного источника азота присутствует физиологически кислая соль (например, аммоний сернокислый) и отсутствуют в достаточном количестве, например, ионы кальция, то прн развитии любых организмов, использующих азот аммония, будет идти довольно сильное подкисление субстрата.
И, наоборот, если в среде имеется в качестве единственного источника азота физиологически щелочная соль (например, КМОз), то при использовании азота зтого соединения будет идти подщелачнвание субстрата. Среда, как правило, будет подщелачнваться и в том случае, если организм пря развитии в качестве нсточников углерода активна использует соли органических кислот. Необходима подчеркнуть, что как сильное подкисленне, так и значительное подщелачивание субстрата может приостановить развитие организма, прекратить процесс образования антибиотика. Следовательно, составлять среды надо с таким расчетом, чтобы при развитии организмов в них рН среды по возможности остался в пределах нормы, необходимой для развития микроба н биосннтеза антибнотического вещества.
'пгкиппдт77пд Для нормального развития микроорганизмов н образования нми антнбнотических веществ необходима определенная температура. Различные группы микроорганизмов для своего развития с об. разованнем антибиотиков нуждаются в различных оптимальных температурах. Для большинства бактеряальных организмов температурный оптимум развития лежит в границах 30 — 37'С. Для Вис111из Ьгео1з — продуцента грамицидина С вЂ” оптимальной темпе.
ратурой для развития н биосннтеза антибиотика является 40'С. Хотя этот же организм может нормально развиваться и сннтезкровать антибиотик и при температуре 28'С, при атом лишь максимум накопления грамицнднна запаздывает примерно на 24 ч. Актиномнцеты — продупепты антибиотиков, как правило, культивируются при температуре 26 — 30'С, хотя некоторые виды стрептомицетов могут развиваться как при пониженных температурах 1от 0 до 18'С), так и при повышенных (55 — 60'С). Для большинства плесневых грибов оптимальной признана температура 25 — 28'С. Для термофильных микроорганизмов температурный оптимум лежит в пределах 50 — 65'С. 76 Отклонение температуры развития в ту или другую сторону обычно вызывает замедление роста микроорганизма и снижение выхода антибиотика.
Обусловлено это тем, что температура оказывает существенное влияние на активность ферментов продуцевтов антибиотиков, активность транспортных систем и на другие важные физиолого-биохимические функции микробной клетки. Так, транспорт нейтральных аминокислот в клетии актинамицетав осуществляется стереоспецифической транспортной системой, единой для всех этих аминокислот.
Поступление в клетки актиномицета ).-валина — основного компонента биосинтеза остатков г)-метил-!.-валина и !)-валина в полипептидных цепях актиномицинов — происходит с помощью системы активного транспорта. йктивность этой системы заметно изменяется в зависимости от температуры, проявляя максимум в пределах !8 — 23'С. АЭРАДИЯ Аэрации — один из существенных факторов условий культивирования, определяющих характер развития микроорганизмов и их биосинтетическую активность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
