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Lexikon der Biochemie: Antibiotika

Antibiotika, (griech. antibios: gegen Leben), Stoffe mikrobiologischer Herkunft, die andere Mikroorganismen in ihrem Wachstum hemmen oder sie abtöten. Die A. haben im Gegensatz zu allgemeinen Zellgiften eine selektive Wirksamkeit. A. werden sowohl von Bakterien als auch von Pilzen gebildet. Therapeutisch wichtige A. stammen unter anderem von der Gattung Bacillus (Bacitracin, Gramicidin, Polymyxin, Tyrocidin), von Streptomyces- und Actinomyces-Arten (Streptomycin, Tetracyclin, Actinomycin, Chloramphenicol, Makrolide, Neomycin) sowie von Schimmelpilzen der Gattungen Penicillium und Aspergillus (Penicillin, Griseofulvin, Xanthocillin, Helvolinsäure), von denen einige zu den Peptidantibiotika gehören.
Vom chemischen Standpunkt aus betrachtet sind die A. heterogen. Ihre wichtigsten Bauelemente sind: Aminosäuren, oft mit der nichtproteinogenen Konfiguration der D-Reihe (Gramicidin), Acetat/Malonat-Einheiten (Griseofulvin, Tetracycline), Zucker und Zuckerderivate (Streptomycin), tetrazyklische Triterpene (Fusidinsäure, Helvolinsäure, Cephalosporin P1). Eine große Gruppe der A. leitet sich von Nucleosiden ab (Nucleosidantibiotika). Der Wirkungsmechanismus der A. ist unterschiedlich. Während eine größere Anzahl in Prozesse der Proteinbiosynthese eingreift, wirken z.B. die Penicilline hemmend auf den Aufbau der bakteriellen Zellwand.
Die Bekämpfung bestimmter Infektionskrankheiten wird jedoch dadurch erschwert, dass zahlreiche gegen A. resistente Bakterienstämme auftreten (Antibiotika-Resistenz).
Die technische Gewinnung von A. erfolgt durch chemische Synthese und vor allem durch mikrobielle Verfahren (industrielle Mikrobiologie). Für diesen Zweck werden hoch produktive Mikroorganismenstämme verwendet und als Stammkulturen gehalten. Das Nährmedium für die industrielle Antibiotikaproduktion wird möglichst aus Rohstoffen hergestellt, die leicht verfügbar und billig sind, wie z.B. verschiedene Zucker, Stärke, Sojaschrot und häufig Maisquellwasser. Im Falle des Penicillins G hat sich die Zugabe von Phenylessigsäure als Vorstufe zur Ausbeutesteigerung bewährt. Typisch für A. als Sekundärmetabolite ist, dass die Bildung erst gegen Ende der logarithmischen Wachstumsphase einsetzt. Daher ist die Nährlösung des Produktionsfermenters so zusammengesetzt, dass das Wachstum durch eine wichtige Komponente der Nährlösung limitiert wird, bevor der Zucker verbraucht ist. Unter diesen Bedingungen setzt die Antibiotikaproduktion ein und hält an, bis die Energievorräte aufgebraucht sind (Abb.). Für eine ökonomische Antibiotikaproduktion sind in gleichem Maße die Stammleistung, die Fermentationsführung und die Aufarbeitung des Produkts von Bedeutung.



Antibiotika. Kinetik von Wachstum und Antiobiotikabildung.

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