Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
АНТИБИОТИКИ
Методические указания к самостоятельной работе
Красноярск
СФУ
2012
УДК
ББК
А
Рецензенты:
Составители: Н.И. Сарматова
А Антибиотики: Методические указания к самостоятельной работе [Текст] / сост.: Н.И. Сарматова. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. – 21 с.
ISBN
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Антибиотики». Пособие содержит тематический план лекций, практических занятий, контрольные вопросы; представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами дисциплины. В пособие даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины, написания рефератов и подготовки к промежуточному и итоговому контролю. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и биотехнология».
Н.И. Сарматова
ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный
университет», 2012
СОДЕРЖАНИЕ
общие сведения
Наука об антибиотиках – сравнительно молодая синтетическая ветвь современного естествознания. Но в, то, же время одна из стремительно развивающихся отраслей биологической науки. Она представляет интерес не только для теоретиков, изучающих биологические процессы, протекающие в микробной клетке, но и для специалистов – биотехнологов, экологов, биохимиков. Это связано с поиском новых антибиотических веществ, который проводится как с применением традиционных, так и новых методов, включающих использование клеточной и генной инженерии, приемов, способствующих пробуждению «молчащих» генов, ответственных за биосинтез антибиотиков. Велика роль исследований, решающих такие конкретные задачи:
- подавление в клетках патогенного микроорганизма определенной мишени; получение препаратов, устойчивых к деструктивному воздействию ферментов микроорганизмов;
- выделение антибиотических веществ, инактивирующих ферменты, разрушающие практически ценные антибиотики;
- выделение биологически активных соединений, подавляющих развитие резистентных микроорганизмов.
Не уменьшается интерес исследователей и практиков к химической и биологической модификации широко известных и новых антибиотиков. Следует изучать и то негативное влияние, которое оказала наука об антибиотиках и ее практическое применение, на экологическую стабильность нашей планеты. Несомненно, наука об антибиотиках имеет большое познавательное и практическое значение.
Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов-биологов глубоких базовых теоретических и практических знаний в области науки об антибиотиках с точки зрения современных представлений о возможности получения наиболее эффективных антибиотических веществ и разработки подходов к практическому применению средств, снижающих возникновение устойчивых к ним форм микроорганизмов.
Задачами изучения дисциплины «Антибиотики» являются:
формирование умений и навыков использования стандартных микробиологических методов для обнаружения и выделения микробов – продуцентов антибиотических веществ
знакомство с современными методами и условиями культивирования микроорганизмов - продуцентов антибиотических веществ при лабораторном и промышленном культивировании
1 Структура самостоятельной работы
Дисциплина изучается на 2 курсе обучения магистратуры «Микробиология и биотехнология». Для изучения дисциплины «Антибиотики» необходимы базовые знания, по микробиологии, биохимии, биотехнологии, генетике. Изучению дисциплины предшествуют курсы «Техническая микробиология» и «Избранные главы биохимии микроорганизмов». Общая трудоемкость дисциплины составляет 60 часов. Аудиторные занятия составляют 47 % общего времени, отведенного на изучение дисциплины, на практические занятия отводится 14 часов, на самостоятельную работу – 32 часа.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Всего
зачетных
единиц
(часов)
|
Семестр
|
11
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
60
|
60
|
Аудиторные занятия:
|
28
|
28
|
Лекции
|
14
|
14
|
Практические занятия (ПЗ)
|
14
|
14
|
Самостоятельная работа:
|
32
|
32
|
изучение теоретического курса (ТО)
|
28
|
28
|
реферат
|
4
|
4
|
Вид итогового контроля
|
экзамен
|
экзамен
|
Самостоятельная работа включает:
- изучение теоретического материала по разделам дисциплины с использованием рекомендованной литературы;
- подготовку сообщений и презентаций к семинарским занятиям;
- реферативная работа.
Контроль самостоятельной работы с научной и учебной литературой обеспечивается подготовкой рефератов по предлагаемым темам разделов дисциплины.
2 МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА
В программе дисциплины «Антибиотики» выделен раздел для самостоятельного изучения теоретического материала. По каждому разделу дисциплины обозначены темы для самостоятельного освоения теоретического материала, дан список рекомендованной литературы, контрольных вопросов.
В процессе самостоятельного обучения студенты получают навыки работы с периодической и научной литературой, пользуются электронными базами данных и Интернет-ресурсами.
В ходе самостоятельной работы, если при прочтении лекции возникают вопросы, студент может проконсультироваться у преподавателя по электронной почте или на периодических очных консультациях. Рекомендуется проводить заочное общение с преподавателем (с помощью электронной почты, форумов в образовательно-информационной среде на сайте ИФБиТ СФУ).
Разделы дисциплины и виды занятий в часах
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Лекции
(часы)
|
ПЗ
(часы)
|
Самостоятельная работа (часы)
|
1
|
Модуль 1. Общие вопросы учения об антибиотиках
|
2
|
2
|
6
|
2
|
Модуль 2: Выделение и условия культивирования продуцентов антибиотических веществ.
|
3
|
3
|
6
|
3
|
Модуль3: Характеристика основных групп антибактериальных препаратов
|
5
|
5
|
12
|
4
|
Модуль 4: Характер и механизм биологического действия антибиотиков
|
4
|
4
|
8
|
2.1 Перечень тем теоретического цикла для самостоятельного изучения
Модуль 1: Общие вопросы учения об антибиотиках
1.1. Краткая историческая справка о развитии учения об антибиотиках. Значение микробного антагонизма для образования антибиотических веществ
1.2.Антибиотическая продуктивность организмов. Единицы биологической активности антибиотиков
1.3.Классификации антибиотиков по химическому строению
Вопросы для самоподготовки
1. Определить формы микробного антагонизма.
2. Объективные причины поиска и изучения новых антибиотиков.
3.Единицы биологической активности антибиотиков.
4. Что такое антибиотическая продуктивность микроорганизмов?
5. Изложить принципы классификации антибиотиков.
Модуль 2: Выделение и условия культивирования продуцентов антибиотических веществ.
2.1.Питательные среды для культивирования микроорганизмов – продуцентов антибиотических веществ
2.2.Использхование ассоциаций микроорганизмов при биосинтезе антибиотиков
2.3.Двухфазный характер развития продуцентов антибиотиков
Вопросы для самоподготовки
1.Указать, условия необходимые для образования микроорганизмами антибиотических веществ.
2.Дать характеристику питательных сред для культивирования микроорганизмов, указать их значение в образовании антибиотиков.
3. Роль источников углерода, азота и других компонентов сред в образовании антибиотиков.
4. Микроэлементы и их роль в образовании антибиотиков.
5. Влияние физических и физико-химических факторов на процесс образования антибиотиков.
6. Двухфазный характер развития микроорганизмов и процесс биосинтеза антибиотиков.
7. Значение совместного культивирования микроорганизмов в процессе биосинтеза антибиотиков.
Модуль 3: Характеристика основных групп антибактериальных препаратов
Раздел 3.1. Классификация бета-лактамных антибиотиков. Карбапенемы, монобактамы.
Раздел 3.2.Ингимбиторзащищенные бета-лактамы
Раздел 3.3.Аминогликозидные антибиотики (стрептомицин, канамицин, гентамицин и др.)
Раздел 3.4.Тетрациклины
Раздел 3.5.Антибиотики-гликопептиды (ванкомицин, ристомицин)
Раздел 3.6. Макролидные антибиотики
Раздел 3.7. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам эпсилометрическим методом (Е-тестов) и пограничных концентраций.
Раздел 3.8. Факторы, способствующие формированию антибиотикорезистетных штаммов микроорганизмов
Вопросы для самоподготовки
1.Дать общую характеристику β-лактамных антибиотиков.
2. Описать механизм биосинтеза молекулы пенициллина.
3. Принципы получения полусинтетических пенициллинов и их свойства.
4. Дать характеристику цефалоспоринов и механизма их биосинтеза
5. Дать характеристику четырем поколениям полусинтетических цефалоспоринов
6. Дать характеристику тетрациклинов
7. Назвать основных представителей группы макролидов. Описать условия их образования и область применения.
8. Знать методы оценки антибиотикочувствительности
9. Указать факторы, инактивирующие действия антибиотиков на микроорганизмы и основные пути применения антибиотиков, которые сдерживают возникновение резистентных форм микроорганизмов
Модуль 4: Характер и механизм биологического действия антибиотиков
Раздел 4.1. Антибиотики, ингибирующие процессы образования клеточной стенки бактерий: нонактин, монензин. Нигерицин, грамицидин, и тироцидины.
Раздел 4.2. Антибиотики, подавляющие синтез клеточной стенки грибов
Раздел 4.3. Антибиотики, ингибирующие процесс биосинтезе белка: тетрациклин. макролидные антибиотики (противобактериальные и противогрибковые), хлорамфеникол (левомицетин), эритромицин
Раздел 4.4. Антибиотики – ингибиторы репликации и транскрипции ДНК и РНК: новобиоцин и коумермицин, антибиотики-анзамицины, рифампицин.
Вопросы для самоподготовки
1. Дать оценку общих принципов действия антибиотиков на клетку микро- и макроорганизмов.
2. Указать пути проникновения антибиотиков через внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий.
3. Перечислить основные механизмы биологического действия антибиотиков и дать их краткую характеристику.
4. Как происходит ингибирование синтеза клеточной стенки бактерий и грибов?
5. Каким образом нарушаются функции мембран?
6. Расскажите об антибиотиках- ионофорах.
6. Как подавляется синтез белка и нуклеиновых кислот?
2.2. Перечень тем для подготовки к практическим (семинарским) занятиям
Модуль 1. Общие вопросы учения об антибиотиках.
Занятие 1. Принципы классификации антибиотиков.
Классификации антибиотиков различаются в зависимости от того,
какие цели преследуют при этом исследователи различных профилей. Основные принципы классификации антибиотиков:
1) по биологическому происхождению;
2) по механизму биологического действия;
3) по спектру биологического действия;
4) по химическому строению.
Занятие 2. Практическое применение антибиотиков
При слове «антибиотики» всегда на первое место выступало их использование в качестве лечебных препаратов при заболевании человека. Но не менее значимо применение антибиотиков в сельском хозяйстве (растениеводстве, животноводстве), пищевой и консервной промышленности.
Модуль 2: Выделение и условия культивирования продуцентов антибиотических веществ.
Занятие 3. Лабораторное культивирование микроорганизмов – продуцентов антибиотических веществ
К числу наиболее существенных факторов, оказывающих влияние на проявление антибиотических свойств микроорганизмов, выделенных из природных источников, относятся состав среды, ее активная кислотность, окислительно-восстановительные условия, температура культивирования, методы совместного выращивания двух или большего числа видов микроорганизмов и т.д., иными словами, весь сложный комплекс условий культивирования микроорганизмов. Выяснение характера определенного физиолого-биохимического процесса, осуществляемого микроорганизмом, возможно только при тщательном подборе соответствующих питательных сред.
Занятие 4. Основные этапы промышленного получения антибиотиков
Современное промышленное получение антибиотиков – это сложная многоступенчатая биотехнологическая система, состоящая из ряда последовательных стадий:
1) биосинтеза (образования) антибиотика;
2)предварительной обработки культуральной жидкости, клеток (мицелия) микроорганизма и фильтрации (отделения культуральной жидкости от биомассы продуцента);
3) выделения и очистки антибиотика;
4) получения готовой продукции, изготовление лекарственных форм, расфасовка.
Занятие 5. Пути повышения антибиотической продуктивности
Микроорганизмы — продуценты антибиотиков, выделенные из природных субстратов, обычно имеют низкую антибиотическую активность.
Поэтому перед наукой была поставлена задача, разработать пути повышения биосинтеза практически ценных антибиотических веществ. При решении этой задачи необходимо применять три тесно связанных метода:
1) естественной изменчивости,
2) индуцированного мутагенеза и ступенчатого отбора наиболее активных форм продуцентов антибиотиков,
3) генно-инженерных манипуляций.
|
