Antibiotika und Wirkung

Antibiotika und Wirkung
Entdeckung:
Alexander Fleming entdeckte 1928 das Penicillin G, das 1940 von Howard Florey
isoliert und die chemische Struktur aufgeklärt wurde.
Definition:
Antibiotika sind natürliche, von Mikroorganismen synthetisierte Stoffwechselprodukte
mit einem niedrigen Molekulargewicht, die in niedriger Konzentration das Wachstum
von anderen Mikroorganismen hemmen (bakterio-/fungistatisch) oder diese abtöten
(bakterizid/fungizid).
Antibiotika sind sogenannte Sekundärmetaboliten, d.h. eine Art Nebenprodukt der
Stoffwechselwege der Organismen, die jedoch für diese nicht überlebenswichtig
sind.
Mittlerweile werden viele Antibiotika chemisch modifiziert (halbsynthetische
Antibiotika), bzw. komplett synthetisch hergestellt.
Heute gibt es ca. 8000 bekannte Antibiotika. Weniger als 1% sind von klinischem
Nutzen, da viele Nebenwirkungen haben. Für die Produktion benutzt man durch
Züchtung mutierte Stämme die ein vielfaches der eigentlich ursprünglichen Menge
produzieren um den riesigen Bedarf in der Veterinärmedizin, für Futterzusätze und
für die Humanmedizin zu decken.
Überblick: Einteilung der Antibiotika nach chemischer Struktur bzw.
Wirkungsort
Einteilung nach chemischer Struktur s. Tabelle Präsentation Seite : 5
Beispiele für Wirkungsorte von Antibiotika s. Abbildung Präsentation Seite: 6
Wirkung:
Es wird ausgenutzt, dass es grundlegende Unterschiede zwischen dem zu
schützenden Wirt und dem zu bekämpfenden Organismus gibt. Da sich eine
Bakterienzelle in vielen Zellstrukturen von einer eukaryotischen Zelle unterscheidet,
sind die Antibiotika spezifisch und in eukaryotischen Zellen meist wirkungslos.
Typische Antibiotika-Angriffsorten mit Beispielen:
Zellwandsynthese:
Die Zellwand aus Murein bietet bei gram-positiven Organismen einen selektiv
perfekten Angriffsort. Enzyme der Biosynthese des Mureins sind ein Angriffsort für
Antibiotika wie Penicillin, Cephalosporine und Vancomycin
Penicillin:

gehört heute noch zu den wichtigsten Antibiotika überhaupt

chemische Zuordnung: ß-Lactam, Synthese: Pilze z.B. Penicillium notatum

Vorteil: wenig bekannte Unverträglichkeiten; Nachteil: mittlerweile viele
resistente Bakterienarten durch Lactamring-spaltendes Enzym Penicillinase

Wirkung: hemmt die Quervernetzung (Peptidbrücke) zweier
Polysaccharidketten des Mureins durch Bindung an die Transpeptidase →
Schwächung der Zellwand, fehlende osmotische Druckdifferenz zwischen
Cytoplasma und Medium → Zelle platzt
→ außerdem kommt es zur Bildung bzw. Aktivität von autolytischen Enzymen
70s-Ribosomen/ Translation:
Sie unterscheiden sich durch die Größen der Untereinheiten (50S und 30S), und
dem Aufbau der rRNAs die sie bilden von den Eukaryoten.
Streptomycin:

chemische Zuordnung: Aminoglycosid (kohlenhydrathaltig) Synthese:
Streptomyces griseus

Problematisch durch viele allergische Reaktionen

Hemmung der Ausbildung der Peptidbindung durch Bindung an die 30SUntereinheit.

Greift auch säurefeste, gram-negative Bakterien an.
Hemmung der Transkription:
Auch bei den Enzymen der Transkription gibt es Unterschiede zwischen Pro- und
Eukaryoten, z.B. haben Bakterien nur eine, während wir drei RNA-Polymerasen
haben.
Rifampicin:

chem. Zuordnung: Polyketid-Antibiotika Synthese: Amycolatopsis mediterranei

wirkt auf die RNA-Polymerase durch Bindung an deren ß-Untereinheit, und
verhindert so die Synthese der mRNA
Zellmembran:
Polymyxin

chem. Zuordnung: Polypeptid-Antibiotika Synthese: Paenibacillus polymyxa

allg. hohe Affinität zur Cytoplasmamembran → nur begrenzt als Medikament
einsetzbar, greifen auch Wirtszellen an → Forschungszwecke

Störung der Transportmechanismen in der Zellmembran → bestimmte Ionen
werden ständig aus der Membran heraustransportiert bzw. Giftstoffe werden
nicht mehr entfernt
Folsäurestoffwechsel
Trimethropin

antibakterielles Chemotherapeutikum, d.h. rein chemische Herstellung;

Wirkung: blockiert die Folsäurereduktase und hemmt damit die
Folsäuresynthese von gram- positiven und -negativen Bakterien
Quellen
G. Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie, Thieme-Verlag, 8.Auflage
A. Steinbüchel: Mikrobiologisches Praktikum, Springer-Verlag, 1.Auflage
Brock: Mikrobiologie, Pearson Studium, 11. Auflage
Süßmuth: Biochemisch-mikrobiologisches Praktikum, Thieme-Verlag, 2. Auflage
http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/13/bs13-7.htm´