применение пенициллина

Однако организация промышленного производства первого антибиотика оказалась очень сложным делом. Как и при лабораторных экспериментах, здесь требовался особый подход. Способы преодоления химической неустойчивости пенициллина, разработанные еще в лабораториях, не представляло особого труда перенести в условия крупного производства. Значительно труднее было справиться с другой проблемой. Оказалось, что пенициллин может разрушаться многими микроорганизмами, споры которых постоянно носятся в воздухе. Если споры таких микробов попадали в культуральную жидкость, где выращивалась зеленая плесень, они прорастали и начинали выделять в окружающую их среду особый фермент — пенициллиназу. Этот фермент разрывал в, молекуле пенициллина несколько химических связей, после чего пенициллин терял антибактериальную активность. Вредные микроорганизмы легко могли попасть в культуральную жидкость с воздухом, которым она постоянно должна насыщаться. Малейшая микроскопическая трещина или зазор в соединениях многочисленных трубопроводов, клапанов, различных приборов, присоединенных к огромному котлу — ферментатору, в котором выращивалась плесень, могли стать «воротами инфекции». Чтобы устранить эту опасность, воздух пришлось пропускать через огромные башни, в, которых электрические осадители очищали его от пыли, а затем стерилизовать ультрафиолетовыми лучами. Трущиеся части насосов смазывали смазкой, содержащей дезинфицирующие вещества. Было придумано еще множество других технических усовершенствований, позволивших преградить другим микроорганизмам доступ в ферментатор.
Плесень, с которой экспериментировал Флеминг, вырабатывала мало пенициллина — всего около 10 ЕД на 1 см3 культуральной жидкости. Этого было мало для промышленного производства препарата. Поэтому уже на первой пенициллиновой фабрике, открытой в Пеории (США), начались поиски более продуктивных штаммов плесени. Попытки найти подобную разновидность среди спор, носящихся вместе с пылью в воздухе, окончились безрезультатно. Тогда ученые решили заняться исследованием плесеней, развивающихся на различных продуктах, питания. Одна из служащих фабрики получила задание закупать на рынке все заплесневевшие продукты и доставлять их в лабораторию для исследования. Эта несколько странная для постороннего наблюдателя идея пришлась по вкусу рыночным торговцам, и они щедро, снабжали «плесневую Мэри» гнилыми фруктами и овощами. Однажды с рынка в лабораторию была, доставлена испорченная дыня, покрытая плесенью. Исследования показали, что плесень этой дыни выделяет пенициллин в гораздо большем количестве, чем грибок, привезенный Флори из Лондона. Новый штамм размножили. После целого ряда экспериментов, ставивших своей задачей повысить выход пенициллина, удалось получить штамм грибка, выделявший до 100 ЕД в 1 см3 культуральной жидкости. Этот штамм пошел в промышленное производство.

Увеличивающийся спрос на пенициллин ставил перед учеными проблему еще большего усиления продуктивности плесневого гриба. Для выполнения этой задачи ученые применили самые последние достижения биологической пауки. Плесень облучали ультрафиолетовыми и рентгеновыми лучами, обрабатывали различными химическими соединениями, чтобы повлиять на аппарат наследственности, контролирующий синтез всех веществ в клетках, в том числе и пенициллина. Поставленная цель была достигнута: вызывая экспериментальные мутации, генетики получили высокопродуктивные штаммы плесени, выделявшие более 1000 ЕД пенициллина па 1 см3 культуралытой жидкости!

Культуралыхая жидкость, в которой выращивают зеленую плесень, в качестве питательных компонентов содержит сахар и некоторые минеральные соли (нитрат натрия, фосфат калия, карбонат кальция и некоторые другие). Было замечено, что при добавлении к этому основному составу некоторых органических веществ выход пенициллина значительно увеличивается. Особенно хороший эффект получался при добавлении к культуральной жидкости настоя, получаемого из проросших зерен кукурузы. Ученые установили, что в кукурузном настое содержится фенилэтиламин — вещество, используемое плесневым грибом при синтезе пенициллипа. В настоящее время кукурузный настой — обязательный компонент питательной среды для выращивания плесени, производящей пенициллин.

Долгое время не удавалось установить, в чем же заключается механизм антибактериального действия пенициллина? Ответ на этот вопрос был получен только в 1957 г., когда выяснилось, что пенициллин подавляет процесс формирования клеточной стенки бактерий. Содержимое бактериальной клетки (протопласт), лишенное оболочки, растекается и бактериальная клетка гибнет. Такой механизм действия подтверждался тем, что в присутствии пенициллина в протопласте резко увеличивается количество уридин-нуклеотидов — тех кирпичиков, из которых строится клеточная оболочка бактерии. Формированием клеточной оболочки из уридин-нуклеотидов заведуют особые ферменты, они-то и становятся непосредственной жертвой пенициллина.
Пенициллин не является универсальным антибиотиком. На целый ряд микроорганизмов он не действует. Как упоминалось раньше, у него даже есть могущественные враги из мира микробов, вырабатывающие фермент пенициллиназу. К числу таких врагов относится и туберкулезная палочка, она также способна вырабатывать пенициллиназу, поэтому пенициллин на нее не оказывает никакого действия.

Далее >> Чайный гриб