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一、抗生素――救命良药
大家对青霉素、红霉素等抗生素类药物是非常熟悉的。它们是一个十分庞大的家族， 至今已经发现的抗生素有数百种， 目前在医药上用于治疗人类疾病的有数十种， 还有10 余种被应用于农业上， 称之为农用抗生素， 把抗生素类药物称作人类的“救命良药”是一点也不过份的。我们在前面曾经讲过， 由霍乱和鼠疫杆菌引起的全球性瘟疫曾经给人类带来多次空前的灾难， 至少有数亿人死于非命， 如果包括无史料可查的瘟疫流行则更是惨不忍睹。然而， 假设如果那时人类拥有了抗生素， 这一次次的人间悲剧是可以避免的， 或者至少可以拯救数以千万计的无辜百姓。
青霉素是人类发现的第一种抗生素。1929 年英国的弗来明在培养葡萄球菌时偶然发现， 在培养皿中不知怎么长了一个很大的真菌的菌落， 这种真菌是一种青霉菌。令弗来明十分惊奇的是， 在青霉菌的四周没有细菌的生长。多思的弗来明认为青霉菌肯定产生了一种可以抑制细菌的物质。于是他反复试验， 终于发现了青霉素。弗来明对青霉素的发现一直被认为是科学史上的传奇之一， 它即说明了科学发现有一定机遇性， 更说明能抓住机遇的是有心的人。
然而， 弗来明的这一伟大发现被埋没了很久， 人们对他建议用青霉素来治病表示怀疑， 大多数人持观望态度。直到1940 年弗来明的发现才被引起重视。从此， 人类探索抗生素的进程一发而不可收， 相继从真菌、放线菌和细菌中发现了3000 多种抗生素。
40 年代， 第二次世界大战正如火如荼地进行着， 大批的伤病员因伤口感染而备受煎熬。此时， 青霉素的大规模生产已经开始了。然而那时的生产工艺是十分落后的， 根本无法满足前线的需要， 那时青霉素身价百倍， 可能是仅次于枪炮的紧俏品。
40 年代是怎样生产青霉素的呢？ 那时的生产工艺叫静止培养法， 即将青霉菌接种在静止的固体培养基上， 用长颈瓶、浅盘和牛奶瓶等容器进行生产。以后又改用液体培养基， 但仍然是静止培养。生产效率非常低下， 每毫升仅得到20 单位的青霉素， 如果以每次注射80 万单位计算的话， 我们每打一次针就需要从几千只瓶中提取才够用。
为提高青霉素的生产效率， 许多国家的科学家进行了艰苦又漫长的探索。探索的道路是十分坎坷的。开始， 科学家们希望能分离到更好的菌种， 但几经周折收效不大。继之，又改变了培养基和培养方法， 将静止发酵改为用液体培养基的通风搅拌发酵， 使青霉素的生产效率提高到每毫升约100单位。然而， 功夫不负有心人， 在许多科学家的共同努力下， 最后终于将青霉素的生产效率提高到10000 多单位， 是刚开始时的400 多倍！ 终于使青霉素由贵如黄金的“贵族药物” 变成了今天寻常百姓的常用药。
我们在前面曾经讲过， 微生物家族中的许多成员都有产生抗生素的本领， 但主要的是放线菌， 其次是真菌， 由细菌产生的抗生素的种类不是很多。我们是怎样知道哪些微生物可以产生抗生素呢？ 受到弗来明的实验的启示， 科学家们设计了一种非常巧妙而且简单、快速的方法： 那就是在盛了培养基的培养皿上首先培养多种细菌， 让它们旺盛生长直至长满整个培养皿为止， 然后将我们要测定的微生物再接种上去， 放在恒温箱中培养几天后拿出来观察， 如果在我们测定的微生物菌落周围有一个透明的圆圈， 就证明这种微生物可以产生抗生素。但这种方法是需要毅力的， 可能从几万个测定的菌株中， 只有1 ～2 个能产生抗生素。因此， 到目前为止， 还有许许多多的微生物没有试验过， 它们当中肯定会有身怀绝技的， 但有待我们去慧眼识英雄。
从土壤中抓来的微生物有些虽能产生抗生素， 但它们的能力一般是有限的， 无法应用于实际生产， 因此需要我们去改造它们， 以提高我们的生产效率。改造微生物的方法有很多， 主要包括多种诱变方法， 如我们前面介绍的用紫外线照射的方法。此外， 还可以应用一些化学药品如亚硝酸来处理， 亚硝酸的作用与紫外线类似， 也是引起核酸( DNA) 的改变。
大家可能会问： 为什么有了青霉素之后还要去发掘新的抗生素？ 青霉素不是又便宜又有效吗？ 这是因为： 不同的抗生素具有不同的本领。例如： 链霉素是治疗肺结核的特效药， 灰黄霉素是治疗多种癣症和皮肤病的特效药。我们是怎样知道某一种抗生素能治疗哪些疾病呢？ 这需要进行各种致病菌的培养实验， 看看在含有这种抗生素的培养基中哪些致病菌根本无法生长。然后再进行临床实验进行进一步验证。
抗生素类药物是各种人类致病菌的克星， 它们通过多种途径来杀死致病微生物或抑制它们的生长繁殖， 使它们无法引起人类的疾病。不同的抗生素杀死致病微生物的方式是不相同的， 因此具有不同的用途和疗效。我们知道， 细菌的最外面有一层坚韧的外壳叫细胞壁， 青霉素的作用就是阻碍细胞壁的形成， 从而使致病性微生物无法繁殖它们的后代。四环素、链霉素和氯霉素等抗菌素则阻碍细菌细胞内蛋白质的合成， 由于蛋白质是细菌生命活动必需的物质， 没有了新的蛋白质合成， 其结果只有死亡， 我们在讲述细菌时曾提到过， 细菌细胞壁的里面有一层膜叫原生质膜， 它控制着物质的进与出， 相当于细菌的“海关”。有一类抗生素就是破坏细菌的“海关”， 使“海关”受到损害后无法行使正常的功能， 如多粘菌素、两性霉素等。
科学家们发现， 对抗生素的化学结构进行适当的改造后可以制造出更有效的药物。这种改造一般是用化学的方法， 在原来的抗生素的分子上增加一些“零件”或拆除一些“零件”， 使它们具有新的药效而成为一种新的药物。例如大家非常熟悉的青霉素在临床上应用的就有10 多个品种， 它们分别对不同的疾病有特效。例如经过改造而制造出来的氨苄青霉素和羧苄青霉素， 它们的用途比青霉素大得多。青霉素只能用于治疗由革兰氏染色阳性反应的细菌引起的疾病， 而氨苄青霉素和羧苄青霉素可抑制革兰氏染色阴性反应的细菌， 这样， 它们就可以用于治疗痢疾、肺炎等疾病。
值得注意的是， 抗生素虽然是救命的良药， 但它们的使用必须在医生的指导下进行， 使用不当， 不仅对治疗无益还可能有生命危险。首先， 就某一种抗生素来说， 它有一定的治疗范围， 而不是包治百病的。例如普通青霉素对治疗由G+ 细菌引起的疾病有效， 而对由G-细菌引起的疾病就无能为力。因此， 在使用之前必须了解这种抗生素对哪些疾病有效， 对症下药方能有效。其次， 抗生素治疗各种疾病必须保证一定的剂量， 剂量不足就达不到杀菌作用， 因此当医生处方要求一日注射两次时， 千万不可漏打。还有一点就是， 抗生素对人也是有毒的， 不可随意加大剂量， 例如将两三次的药一次性吃完或注射完， 这样做轻者出现过敏性反应， 重者则有生命危险。
除了医疗上使用外， 抗生素在畜牧业和农业上使用也大有可为。例如， 青霉素对鸡、猪、牛等家畜的许多疾病都有很好的疗效。四环素对治疗牛和羊的脓性感染和痢疾等也有特效。因此， 目前有相当一大部份抗生素被作为饲料添加剂使用于小家畜， 还可作为催肥剂， 例如四环素、青霉素、红霉素、链霉素和土霉素等。但是， 抗生素在家畜上的使用必须十分慎重， 主要因为在动物身上加大抗生素用量， 必然导致细菌的耐药性提高， 这样就减少了人类临床上使用的有效性。抗生素在农业上也大有用武之地， 近年来我国开发出的井岗霉素、春雷霉素、5406 和4896 等农用抗生素， 对于治疗和防治水稻稻瘟病、纹枯病等起到了很大的作用。
青霉素是人类发现的第一种抗生素。1929 年英国的弗来明在培养葡萄球菌时偶然发现， 在培养皿中不知怎么长了一个很大的真菌的菌落， 这种真菌是一种青霉菌。令弗来明十分惊奇的是， 在青霉菌的四周没有细菌的生长。多思的弗来明认为青霉菌肯定产生了一种可以抑制细菌的物质。于是他反复试验， 终于发现了青霉素。弗来明对青霉素的发现一直被认为是科学史上的传奇之一， 它即说明了科学发现有一定机遇性， 更说明能抓住机遇的是有心的人。
然而， 弗来明的这一伟大发现被埋没了很久， 人们对他建议用青霉素来治病表示怀疑， 大多数人持观望态度。直到1940 年弗来明的发现才被引起重视。从此， 人类探索抗生素的进程一发而不可收， 相继从真菌、放线菌和细菌中发现了3000 多种抗生素。
40 年代， 第二次世界大战正如火如荼地进行着， 大批的伤病员因伤口感染而备受煎熬。此时， 青霉素的大规模生产已经开始了。然而那时的生产工艺是十分落后的， 根本无法满足前线的需要， 那时青霉素身价百倍， 可能是仅次于枪炮的紧俏品。
40 年代是怎样生产青霉素的呢？ 那时的生产工艺叫静止培养法， 即将青霉菌接种在静止的固体培养基上， 用长颈瓶、浅盘和牛奶瓶等容器进行生产。以后又改用液体培养基， 但仍然是静止培养。生产效率非常低下， 每毫升仅得到20 单位的青霉素， 如果以每次注射80 万单位计算的话， 我们每打一次针就需要从几千只瓶中提取才够用。
为提高青霉素的生产效率， 许多国家的科学家进行了艰苦又漫长的探索。探索的道路是十分坎坷的。开始， 科学家们希望能分离到更好的菌种， 但几经周折收效不大。继之，又改变了培养基和培养方法， 将静止发酵改为用液体培养基的通风搅拌发酵， 使青霉素的生产效率提高到每毫升约100单位。然而， 功夫不负有心人， 在许多科学家的共同努力下， 最后终于将青霉素的生产效率提高到10000 多单位， 是刚开始时的400 多倍！ 终于使青霉素由贵如黄金的“贵族药物” 变成了今天寻常百姓的常用药。
我们在前面曾经讲过， 微生物家族中的许多成员都有产生抗生素的本领， 但主要的是放线菌， 其次是真菌， 由细菌产生的抗生素的种类不是很多。我们是怎样知道哪些微生物可以产生抗生素呢？ 受到弗来明的实验的启示， 科学家们设计了一种非常巧妙而且简单、快速的方法： 那就是在盛了培养基的培养皿上首先培养多种细菌， 让它们旺盛生长直至长满整个培养皿为止， 然后将我们要测定的微生物再接种上去， 放在恒温箱中培养几天后拿出来观察， 如果在我们测定的微生物菌落周围有一个透明的圆圈， 就证明这种微生物可以产生抗生素。但这种方法是需要毅力的， 可能从几万个测定的菌株中， 只有1 ～2 个能产生抗生素。因此， 到目前为止， 还有许许多多的微生物没有试验过， 它们当中肯定会有身怀绝技的， 但有待我们去慧眼识英雄。
从土壤中抓来的微生物有些虽能产生抗生素， 但它们的能力一般是有限的， 无法应用于实际生产， 因此需要我们去改造它们， 以提高我们的生产效率。改造微生物的方法有很多， 主要包括多种诱变方法， 如我们前面介绍的用紫外线照射的方法。此外， 还可以应用一些化学药品如亚硝酸来处理， 亚硝酸的作用与紫外线类似， 也是引起核酸( DNA) 的改变。
大家可能会问： 为什么有了青霉素之后还要去发掘新的抗生素？ 青霉素不是又便宜又有效吗？ 这是因为： 不同的抗生素具有不同的本领。例如： 链霉素是治疗肺结核的特效药， 灰黄霉素是治疗多种癣症和皮肤病的特效药。我们是怎样知道某一种抗生素能治疗哪些疾病呢？ 这需要进行各种致病菌的培养实验， 看看在含有这种抗生素的培养基中哪些致病菌根本无法生长。然后再进行临床实验进行进一步验证。
抗生素类药物是各种人类致病菌的克星， 它们通过多种途径来杀死致病微生物或抑制它们的生长繁殖， 使它们无法引起人类的疾病。不同的抗生素杀死致病微生物的方式是不相同的， 因此具有不同的用途和疗效。我们知道， 细菌的最外面有一层坚韧的外壳叫细胞壁， 青霉素的作用就是阻碍细胞壁的形成， 从而使致病性微生物无法繁殖它们的后代。四环素、链霉素和氯霉素等抗菌素则阻碍细菌细胞内蛋白质的合成， 由于蛋白质是细菌生命活动必需的物质， 没有了新的蛋白质合成， 其结果只有死亡， 我们在讲述细菌时曾提到过， 细菌细胞壁的里面有一层膜叫原生质膜， 它控制着物质的进与出， 相当于细菌的“海关”。有一类抗生素就是破坏细菌的“海关”， 使“海关”受到损害后无法行使正常的功能， 如多粘菌素、两性霉素等。
科学家们发现， 对抗生素的化学结构进行适当的改造后可以制造出更有效的药物。这种改造一般是用化学的方法， 在原来的抗生素的分子上增加一些“零件”或拆除一些“零件”， 使它们具有新的药效而成为一种新的药物。例如大家非常熟悉的青霉素在临床上应用的就有10 多个品种， 它们分别对不同的疾病有特效。例如经过改造而制造出来的氨苄青霉素和羧苄青霉素， 它们的用途比青霉素大得多。青霉素只能用于治疗由革兰氏染色阳性反应的细菌引起的疾病， 而氨苄青霉素和羧苄青霉素可抑制革兰氏染色阴性反应的细菌， 这样， 它们就可以用于治疗痢疾、肺炎等疾病。
值得注意的是， 抗生素虽然是救命的良药， 但它们的使用必须在医生的指导下进行， 使用不当， 不仅对治疗无益还可能有生命危险。首先， 就某一种抗生素来说， 它有一定的治疗范围， 而不是包治百病的。例如普通青霉素对治疗由G+ 细菌引起的疾病有效， 而对由G-细菌引起的疾病就无能为力。因此， 在使用之前必须了解这种抗生素对哪些疾病有效， 对症下药方能有效。其次， 抗生素治疗各种疾病必须保证一定的剂量， 剂量不足就达不到杀菌作用， 因此当医生处方要求一日注射两次时， 千万不可漏打。还有一点就是， 抗生素对人也是有毒的， 不可随意加大剂量， 例如将两三次的药一次性吃完或注射完， 这样做轻者出现过敏性反应， 重者则有生命危险。
除了医疗上使用外， 抗生素在畜牧业和农业上使用也大有可为。例如， 青霉素对鸡、猪、牛等家畜的许多疾病都有很好的疗效。四环素对治疗牛和羊的脓性感染和痢疾等也有特效。因此， 目前有相当一大部份抗生素被作为饲料添加剂使用于小家畜， 还可作为催肥剂， 例如四环素、青霉素、红霉素、链霉素和土霉素等。但是， 抗生素在家畜上的使用必须十分慎重， 主要因为在动物身上加大抗生素用量， 必然导致细菌的耐药性提高， 这样就减少了人类临床上使用的有效性。抗生素在农业上也大有用武之地， 近年来我国开发出的井岗霉素、春雷霉素、5406 和4896 等农用抗生素， 对于治疗和防治水稻稻瘟病、纹枯病等起到了很大的作用。
