Характеристика наиболее распространенных антибиотиков
Пенициллины – самые распространенные антимикробные средства. Пенициллинами называют группу природных и полусинтетических антибиотиков, молекулы которых соответствуют общей схеме
Основу пенициллиновых молекул составляет четырехчленное β–лактамное кольцо, соединенное с пятичленным тиазолиновым циклом, а боковая цепь может быть различной. Именно от радикала зависят кислотно-основные свойства, растворимость, химическая устойчивость и антимикробная ативность пенициллина. Природные пенициллины – продукт синтеза плесневых грибков рода Penicillium. Это с них началась эра антибиотиков. В 1929 году английский микробиолог А. Флеминг открыл бензилпенициллин. Позже английские ученые Г. Флори и Е. Чейн установили его структуру и разработали методы получения, за что и были в 1945 году удостоены вместе с Флемингом Нобелевской премии. В 1942 году бензилпенициллин впервые использовали в медицинской практике. Из природных пенициллинов медики до сих пор применяют бензилпенициллин и феноксиметилпенициллин. Их получают промышленным способом, выращивая пенициллиновые грибы на питательных средах. Но сейчас более распространены полусинтетические производные бензилпенициллина, результат его химической модификации: оксациллин, ампициллин, амоксициллин и другие. Такая модификация влияет на активность и спектр действия антибиотика и придает ему большую химическую устойчивость. Попадая в организм, пенициллины уничтожают многие патогенные бактерии. Бактерия, в отличие от клеток млекопитающих, окружена прочной клеточной стенкой. Осмотическое давление вокруг нее гораздо выше, чем в жидкостях макроорганизма, не будь этой стенки, микроб просто лопнул бы. Прочность стенке придает пептидогликановый каркас. Он состоит из параллельных полисахаридных цепей, соединенных поперечными аминокислотными мостиками, которые образуются при участии ферментов. Пенициллины, благодаря β –лактамному кольцу очень похожи по структуре на субстрат одного из этих ферментов, транспептидазу. Поэтому они успешно связываются с активным центром фермента и фактически отключают его. Тем временем бактерии делятся и синтезируют новые клеточные стенки. Если фермент не работает, белковые сшивки не образуются и не объединяют пептидогликаны в единую структуру, клеточная стенка не обретает необходимую прочность, содержимое бактерии вытекает, и она погибает. Поскольку клетки млекопитающих пептидогликана не содержат, пенициллины на них практически не действуют и потому они не токсичны для человека. Однако пенициллины не действуют на вирусы, грибки и амеб, которые также не содержат пептидогликаны. Со временем бактерии вырабатывают устойчивость к анибиотикам. Микроорганизмы синтезируют ферменты β –лактамазы, которые расщепляют β-лактамные кольца и лишают антибиотики бактерицидной активности. Каждый новый вариант пенициллина – это попытка «прикрыть» β -лактамное кольцо от действия разрушающих ферментов очередным радикалом. Редкостной устойчивостью ко многим β –лактамазам отличается оксациллин. Структура молекул и химические свойства пенициллинов довольно близки (таблица 2). Особенности качественных реакций зависят от структуры их радикалов. Карбоксильная группа придает антибиотикам кислотные свойства, аминогруппы – основные, а фенольная и амидная группы слабо участвуют в кислотно-основных взаимодействиях. Помимо пенициллинов к β-лактамным антибиотикам относятся антибиотики группы цефалоспорина (таблица 3) со следующей структурной формулой:
Таблица 2. Название и строение некоторых пенициллинов
Таблица 3. Название и строение некоторых цефалоспоринов
|
