Егоров - Основы учения об антибиотиках - 1986 (947288), страница 68
Текст из файла (страница 68)
От способа перемешивания культуральной жидкости зависят форма и величина глубинных колоний, состояние ,которых определяет степень способности мицелия образовывать пенициллин. В процессе развития Р. сйгузодепигп штамм 194 в среде накапливаются продукты обмена гриба, токсичные для биосинтеза пенициллина.
Причиной образования этих продуктов, вероятно, является автолнз мицелня. Добавки питательных веществ по ходу развития продуцента антибиотика снижают процесс автолиза мицелня гриба и способствуют минимальному образованию токсических веществ. Высокий выход пенициллина, таким образом, может быть получен при следующих условиях развития гриба: хороший рост мицелия, достаточное обеспечение культуры питательными веществами и кислородом, оптимальная температура (в период первой фазы 30'С, в период второй фазы 20'С), уровень рН ниже 8,0 (но не ниже 7,0), медленное потребление углеводов, наличие подходящего предшественника.
Для периода фазы роста гриба желательно иметь рН среды ниже 7,0 и обязательно присутствие в среде легкодоступного источника углерода. Медленное потребление углеводов во время фазы образования пенициллина достигается либо использованием лактозы, либо дробным внесением глюкозы или другого сахара. Предшественники биосинтеза пенициллина Реп1сИшт сйгузойепит в процессе жизнедеятельности образует различные типы пенициллинов (пенициллины О, Х, Р и К), отличающиеся строением радикала молекулы, величиной антибиотической активности и спектром биологического действия.
Большую роль в процессе биосинтеза пенициллина определенного типа и в увеличении его выхода играют так называемые предшественники. Предшественниками могут служить только те органические вещества субстрата, которые в процессе биосинтеза антибиотика тем или иным путем включаются в его молекулу. Организм-продуцснт пенициллина включает в молекулу антибиотика некоторые органические соединения или часть их без предварительного расщепления на отдельные фрагменты и последующего ресинтеза. В работах Левитова с сотрудниками показано, что в отдель.ных случаях при введении одного предшественника в среду происходит образование нескольких пенициллинов.
Зги наблюдения укаЗывают, что вещества, применяемые в качестве предшественников, в процессе развития гриба также могут под действием ферментов, образуемых им, изменяться, а затем включаться в биосинтез молекулы пенициллина наряду с другими компонентами среды. Предшественники под воздействием гриба способны окисляться до СОт н воды. Различные типы пенициллинов, образуемые грибом, близки по химическому строению.
Отличие в нх структуре определяется лишь строением радикала. Состав и название некоторых типов пенициллинов приведены в табл. 80. 315 Раэлнчные типы пеннцлллинон н строение нх рапнналон Иээаакке кекэкэалккэ Акнммкчь мприВВьм оэкай, ад!не Стрсекке ралкккаа Нв сокгепрккктсс сн Бензнлпеинцнллнн 1667 но, 7 нг— л-Окснпенкнлпеннцнллнн 1600 Лнгндро Р у 1670 Аллнлмеркаптометнлпенн- цнллнн снг=снснгзснг— Радикал соединяется с общим для всех типов ядром молекулы пенициллина, называемым б-аминопенициллановой кислотой, состоящей из р-лактамного и тиазолидииового колец: Л-лактнчкое тнаэолнлнноаае кольцо ~ кольцг ~,Л и — со —.Нн — Сн — сн б(снэ)а Бокоэак,: цель о==с — н нсооН 6-анннопенкцгьтланоаан кислота Майер и Когхил 11947) одними из первых установили, что прн добавлении к культуре гриба фенилуксусной кислоты выход пени- н соон Ескклуксускээ кислота циллииа повышается на ЗΠ— бОЪ.
Позднее было показано, что феиилуксусная кислота и многие ее производные — предшественники биосинтеза пенициллина. Присутствие в кукурузном зкстракте феиилзтиламина 1СаНаСНтСНтХНа) способствует образованию бен- 3!6 2-Пентеннлпенициллнн а-Гептилпеннпиллнн и-Амнлпеннцнллнн греноксжаетнлпеннцнллнн сн,сн,сн=снсн,— снг1сн ) сн Снг1снг)гснг— ввлпенициллина; в данном случае фенилзтиламин выступает так)ив в качестве предшественника бензилпенициллина (пеницилу1вн О). Зависимость образования того или другого типа пенициллина от ,наличия в среде предшественника представлена в табл. 81.
Таблица ЗР Влияние дабднленнн нреднвстееннннон н кукурулной среде нн обрлэонннне неннчнллннк культурой Режа!висл салулобеаигл !до Н!йоса! е! л1., 19461 Содсржэннс рнэлиииал лнннниллинов э нисон. М Обвис содержаве иоэрэси нульсу- Приведенные в табл. 81 данные позволяют сделать следующие Выводы: 1) прн развитии гриба в среде без дополнительного внесения предшественника образуется около 45О1е бензилпеницпллина и 'около 537е пенициллина К, с возрастом культуры биосинтез сдвитается в сторону образования пенициллина К (до 70%); 2) при до'бавлении к среде производных фенилуксусной кислоты наблюдается увеличение выхода пенициллина и меняется соотношение образующихся компонентов в сторону увеличения О-пенициллина, коли':чество которого в зависимости от возраста мицелия достигает 75— 69с)оот общего содержания в культуральной жидкости смеси пенициллинов и уменьшения К-пеннциллина.
В процессе культивирования Р. сагузоуепит в среде, не содержащей фенилуксусной кисло,'ты, в культуральной жидкости накапливаются серосодержашне 'соединения не 5-лактамного характера. По хроматографнческой :активности они близки к цистеину (СНтЗН вЂ” СНХНт — СООН) ;.и метионину (СНтЯСНэ — СН,— СНХНэ — СООН). Добавление к среде для культивирования гриба феннлуксусной .кислоты приводит к более интенсивному превращению серосодерйкащих компонентов в соединении 8-лактамного характера. ,Различные штаммы Р. слгузоуелит по-разному относится к предшественнику: чем активнее штамм, тем «зкономичнеер он использует такой предшественник, как фен нлацетамид. 317 й к ь, 0 700 500 7000 50Ю Фснппунгуснап Кисппта, мпг/мп О 100 500 7йт7 5000 Фсннпуксуснап ннсппта, мкг(мп Рис.
64. Влияние фенилуксусной кислоты, добавленной через 24 ч на биосинтез иениииллниа грабом Релыпцапл ОИгупоувпит (Ниари, Ленгель, 1966] Рис. 63. Влияние фенилуксусиой нислоты на развитие инцелия Рекисшшт сйпузодеиит (Нимри, Ленгелгч 19661 318 В зависимости от штамма происходит использование различных количеств предшественников (от 0,1 до 10з(7) для синтеза антибиотика. При этом от б до 307)(7 предшественника остается в среде, а большая часть его окисляется организмом до СОт и воды, т. е.
используется по другим путям обмена веществ. Однако отдельные штаммы в определенных условиях превращают в антибиотик практически весь объем предшественника (феннлацетамид), если его начальная концентрация не превышает 1 мг/мл. Штамм тт'16- 51 — 20 превращает в пенициллин только около 40% предшественника. При добавлении к синтетической среде 0,1с(7 феноксиуксусной кислоты Р. О07гузодепипп образует феноксиметилпенициллвн (пенициллин т7). На среде с кукурузным экстрактом в присутствии того же предшественника наряду с пенициллином т7 образуются также пенициллины других типов (до 25е(7 от общего выхода антибиотиков).
Среди различных пенициллинов фенокснметилпенициллин обладает значительно более высокой устойчивостью в кислой среде, что существенно отличает его от бензнлпенициллина и других пенициллинов. Отмечено, что предшественники биосинтеза пенициллина (фенилуксусная кислота, фенилацетамид, фенокснуксусная кислота) при определенных концентрациях и рН среды оказывают токсиче- Таблица 32 Содержание пенициллина в фильтрате, экстракте из клеток и в стенках клеток в н1нацессе развитии гриба Содержание сеннкнллнна, ед.
Содержанке кеннннллнна а экстракте н лесинах клеток, % от общего колнсестаа ' Время ннн бакан. н стенка кле- им Екльтрат 0,79 0.63 0,73 !О 71 87 Ю 288 425 2 520 56 600 70 300 319 скос действие на Р. сйгузопелигл. Из названных предшественников фенилуксусная кислота обладает наименьшей токсичностью. До,бавление фенилуксусной кислоты в среду при концентрации выше 500 мкг/мл угнетает рост мицелия гриба особенно в первые 24 ч его развития. Добавление же этой кислоты к субстрату в количейтве от 100 до 500 мкг/мл, наоборот, стимулирует рост мицелия 'плесневого гриба (рнс. 53). Оптимальной концентрацией фенилуксусной кислоты, добавленной через 24 ч после начала развития /з.
сйгузойепит, обеспечивающей наибольший выход пенициллина (цо данным через 72 ч развития гриба), будет 500 — 1000 мкг/мл (рис. 54). Одновременное внесение в среду фенилуксусной кислоты и концентрации 1000 мкг/мл и 1$ подсолнечного масла приводит к полному прекращению процесса биосинтеза пенициллина при нормальном росте гриба. По мнению Левитова (1957), процесс биосинтеза определенного пенициллина при добавлении к среде «предшественника» с биологической точки зрения — процесс обезвреживания токсического для организма вещества путем связывания его продуктами обмена гриба в результате «защитного синтеза». Этим и объясняется эффект образования пенициллина при повторном введении в среду, например, фенилуксусной кислоты; повторное введение предшественника вызывает ответную реакцию организма, характеризуемую усиленным процессом связывания предшественника.
Идею образования антибиотиков, связанную с защитным синте'Зом, в результате которого происходит детоксикация вредного (вредных) для микроорганизма продукта метаболизма, позднее была развита Даром и Каном. Образование таких «двухкомпонентйых» антибиотиков, как актнномицины, макролиды и др., происходит, по мнению этих авторов, в результате обезвреживания неко'торых токсичных для организмов веществ путем связывания нх с 'другими веществами, позволяющего образоваться продукту, нейтральному для продуцента. Например, в состав макролндных антибиотиков входит углеводный компонент пираноза. Дар н Кан предполагают, что образование указанных антибиотиков обусловлено реакцией обезвреживания этого сахара, с образованием дезо:заминов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
