מתוך ויקיספר, אוסף ספרי הלימוד והמדריכים החופשי.

פניצילינים – תרכובות אנטיביוטיות B לקטמיות (מכילות טבעת B לקטאם).

תוכן עניינים 1 מבנה 2 איך פועלת האנטיביוטיקה? כיצד פוגעת? 2.1 פניצילינים מראים חוסר יציבות בשני מצבים : 2.2 חיידקים גראם חיובים וגראם שלילים 3 המשותף למשפחת הפנצילין 4 סוגי פנצילינים 4.1 פניצילינים טבעיים - פנצילין G 4.2 אנטיביוטיקות ביוסנתטיות - גידול פטריות במעבדה לייצור אנטיביוטיקות 4.3 אנטיביוטיקות סמיסנתטיות (=סינטתיות למחצה) 4.3.1 יתרונות של אנטיביוטיקות סמיסנתטיות על פני אנטיביוטיקות 5 תהליך היצור 5.1 תהליך ייצור אנטיביוטיקה פניצילין 5.1.1 תהליך הייצור דו שלבי 5.1.2 על מה מקפידים? 6 תרגול

[עריכה] מבנה

המשותף לכל הפניצילינים היא נכוחת של החומצה 6-אימנופניצלנית (6 − APA) המורכבת משני טבעות :

1. טבעת B לקטאמית.
2. טבעת תאזולידנית.

השוני בין הפניצילינים היא קבוצה ה-R (שייר האצילי) שיכולה להשתנות בהרכבה מפנצילין מסוג אחד לסוג אחר.

פנצילין ללא קבוצת R	פנצילין G	פנצילין F-2D	פנצילין V-2D
פנצילין K-2D	פנצילין X-2D	קיים מגוון רחב של פנצילינים, לכולם, אותו מבנה, פרט, לשייר R.

[עריכה] איך פועלת האנטיביוטיקה? כיצד פוגעת?

האנטיביוטיקה נקשרת (היא מתנהגת כמעכב תחרותי) לשלושה אנזימים (קרבוקסיספ טידאז, אנדופפיטדאז וטכנספפטידאז) המעורבים בהחדרת המרכיב הסוכרי של הפפטידוליקן. מרכיב סוכרי זה, הינו המרכיב העיקרי של דופן החיידק.
עתה, האנזימים פעילים וכך נמנעת הבנייה של הדופן. כלומר, פניצילין פוגע בחיידקים בשלב הגדילה (בתאים מתחלקים).

[עריכה] פניצילינים מראים חוסר יציבות בשני מצבים :

1. בתנאים של PH חומצי קיצוני (כמו בקיבה).
2. בנוכחות האנזים B לקטמאז / פניצלינאז (מפרק B לקטאומז => עמידות לאנטיביוטיקה).

[עריכה] חיידקים גראם חיובים וגראם שלילים

החיידקים נחלקים לשתי קבוצות בעלי מבנה דופן שונה :

1. גראם חיובי - חיידקים בעלי אחוז גבוהה של מוראין (סוכר) גבוהה בדופן (בין 40%-90%).
2. גראם שלילים - חיידקים בעלי אחוז נמוך של מוראין בדופן (פחות מ-10%).

מכאן, שפניצילינים יעילים יותר על חיידקים גראם חיובים, כיוון שלהם יש יותר סוכר בדופן. כמו גם, כיוון שהפנצילין פוגעת בדופן החיידק היא אינה מזיקה לבני אדם.

[עריכה] המשותף למשפחת הפנצילין

1. מבנה - – הכולל שני סוגים של טבעות (טבעת B לקטאמית וטבעת תאזולידנית).
2. מעכבים תחרותיים/מעכבות יצור פפטידוליקאן – אנטיביוטיות ממשפחת הפניצלינים מעכבות באופן ספציפי את הרכבת הפפטידוגליקאן (המרכיב הסוכרי העיקרי בדופן החיידק) ובכך, מונעות את בנית דופן החיידק.
3. אינן פוגעות בבני אדם – עקב העבודה שפניצלינים פוגעים בדופן החיידק (שאינו קיים בבני אדם), הן, אינן פוגעות בבני אדם.

[עריכה] סוגי פנצילינים

כאמור, הפנצילין מורכבת משנים-שלושה חלקים :

1. החומצה 6-אימנופניצלנית : טבעת B לקטאמית וטבעת תאזולידנית.
2. קבוצת שייר (R) - שרשת של תרכובות המשתנות מפנצילין לפנצילין. שרשרת ה-R יכולה להיות :
   • טבעית - שייר אותו יצר החיידק.
   • ביוסנטית - שייר שיוצר ע"י בני אדם, אולם, הוא זהה לשייר טבעי.
3. מהונדס - שייר שסונתז (הונדסה) במעבדה; הוא אינו קיים בטבע.

[עריכה] פניצילינים טבעיים - פנצילין G

הפטריות פינציליום ואספרגילוס מייצרות במצב עקה מגוון רחב מאוד של תרכובת אנטיביוטיקות. כולן שייכות לקבוצת הפניצלינים והן שונות זו מזו בשייר האצילי הקשור לקבוצת APA-6. מבין הפניצילינים המיוצרים , רק פניצילין G בעלת ערך תרופתי. את G מנקים ואת שאר התרכובות זורקים.

[עריכה] אנטיביוטיקות ביוסנתטיות - גידול פטריות במעבדה לייצור אנטיביוטיקות

גידלנו פטרייה והיא מייצרת אנטיביוטיקות רבות, אולם, אנו רוצים רק את האנטיביוטיקה מסוג G.
על מנת להגדיל את כמות הפניצילין המבוקש (פנצילין מסוג G), מוספים מבחוץ את השייר האצילי (R) המתאים ל-G.
כיוון שכבר כל החומרים עבור השייר של G מוכנים, הפטריה, תנצל אותם ליצור פנצילין מסוג G ולא תבנה בעצמה שיירים שונים ליצור אנטיביוטיקות. לכן, במצב זה, הפטריה מייצרת כמות גדולה של G.

[עריכה] אנטיביוטיקות סמיסנתטיות (=סינטתיות למחצה)

לאנטיביוטיקות הביוסינתטיות מספר חסרונות. על מנת להתגבר על חסרונות אלה מייצרים אנטיביוטיקות מקבוצת הפניצילינים אשר אינן מיוצרות בטבע (מלאכותיות). זאת עושים בתהליך רב שלבי :

1. מפיקים אנטיביוטיקה טבעית או ביוסנטיות רגילות.
2. את האנטיביוטיקה שהתקבלה עוברת טיפול אנזימטי בנוכחות האנזים המקובע פניצילין אמיצאז/ אצילאז המסיר את קבוצת האציל מהאנטיביוטיקה.
3. קושרים ל-6-APA קבוצה אצילית חדשה, שסונתזה במעבדה.

[עריכה] יתרונות של אנטיביוטיקות סמיסנתטיות על פני אנטיביוטיקות

1. אנטיביוטיקות סמיסנטיטיות פחות זמינות לפעילות האנזים פניצילינאז/B לקטמאז, כלומר, פחות חיידקים עמידים להן.
2. עמידות בפני חומצות בקיבה.
3. הגדלת טווח הפעולה, למשל, ניתן לייצר פניצילין הפועלת גם נגד חיידקים גראם שלילים.

[עריכה] תהליך היצור

[עריכה] תהליך ייצור אנטיביוטיקה פניצילין

1. בתסיסת עומק (פרמנטור).
2. מנתי מוזן מספקים מקורות פחמן וחנקן על מנת לשמור על מצב עקה לאורך זמן. כל שאר המרכיבים מסופקים באופן מנתי.
3. אוורור + ערבול.
4. טמפרטורה 25-27.
5. PH = 6.5.
6. תנאים סטריליים – מחשש לחדירה של חיידקים עמידים המייצרים פניצילינאז (מה שעלול לגרום לתפוקה נמוכה מפני שהאנזים מפרק את האנטיביוטיקה).

[עריכה] תהליך הייצור דו שלבי

יצירה בתהליך דו שלבי נותן לנו תחילה שלב בו אנו מגדלים את המייצרים (החיידקים) ושלב שני בו אנו נותנים את התנאים ליצירת האנטיביוטיקה. התהליכים נעשים בשני פרמטורים שונים וכך אנו חוסכים עליות ניקוי. בשלבים :

• שלב א – גידול בתנאים אופטימאליים להגדלת כמות התאים.
• שלב ב' – ייצור האנטיביוטיקה בתנאים המחקים מצב עקה.

[עריכה] על מה מקפידים?

בגלל שכמויות גדולות של גלוקוז ואמוניה מעכבות ייצור האנטיביוטיקה, מוסיפים לקטוז במקום גלוקוז. חומרים אלו מעכבי ייצור אנטיביוטיקה בגלל שהם מקור פחמן וחנקן וכמות רבה יוצרת שלב מואץ ולא עקה.

האמוניה מוספת כך שכשמתחיל הייצור, ריכוזה במצע נמוך מאוד ומוסיפים מנות קטנות שלה. להארכת שלב העמידה (הייצור) מוסיפים כמויות קטנות מאוד של גלוקוז.

• ביומסה – נמצאת בשלב העקה פי 4.
• לקטוז – נצרך במהלך הגידול המואץ ורמתו יורדת לאפס בתחילת שלב העמידה.
• אמוניה – נצרכת בכמות גדולה בשלב הגידול ומוספת במנות קטנות במהלך הייצור.
• גלוקוז – לאחר שנגמר הלקטוז מוסיפים גלוקוז בתהליך חצי מנתי.
• פניצליו – תוצר חוץ תאי. בסיום התהליך מפורק התסנין מהתפטיר באמצעות סינון.

הפקת פניצילין - מיצוי קר בממס אורגני ב-PH חומצי, ניצולת גבוהה וכן דרגת ניקיון.

[עריכה] תרגול

1. שאלה 2 - תרגול