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一、抗生素――救命良藥
大家對青黴素、紅黴素等抗生素類藥物是非常熟悉的。它們是一個十分龐大的家族， 至今已經發現的抗生素有數百種， 目前在醫藥上用於治療人類疾病的有數十種， 還有10 餘種被應用於農業上， 稱之為農用抗生素， 把抗生素類藥物稱作人類的“救命良藥”是一點也不過份的。我們在前麵曾經講過， 由霍亂和鼠疫杆菌引起的全球性瘟疫曾經給人類帶來多次空前的災難， 至少有數億人死於非命， 如果包括無史料可查的瘟疫流行則更是慘不忍睹。然而， 假設如果那時人類擁有了抗生素， 這一次次的人間悲劇是可以避免的， 或者至少可以拯救數以千萬計的無辜百姓。
青黴素是人類發現的第一種抗生素。1929 年英國的弗來明在培養葡萄球菌時偶然發現， 在培養皿中不知怎麽長了一個很大的真菌的菌落， 這種真菌是一種青黴菌。令弗來明十分驚奇的是， 在青黴菌的四周沒有細菌的生長。多思的弗來明認為青黴菌肯定產生了一種可以抑製細菌的物質。於是他反複試驗， 終於發現了青黴素。弗來明對青黴素的發現一直被認為是科學史上的傳奇之一， 它即說明了科學發現有一定機遇性， 更說明能抓住機遇的是有心的人。
然而， 弗來明的這一偉大發現被埋沒了很久， 人們對他建議用青黴素來治病表示懷疑， 大多數人持觀望態度。直到1940 年弗來明的發現才被引起重視。從此， 人類探索抗生素的進程一發而不可收， 相繼從真菌、放線菌和細菌中發現了3000 多種抗生素。
40 年代， 第二次世界大戰正如火如荼地進行著， 大批的傷病員因傷口感染而備受煎熬。此時， 青黴素的大規模生產已經開始了。然而那時的生產工藝是十分落後的， 根本無法滿足前線的需要， 那時青黴素身價百倍， 可能是僅次於槍炮的緊俏品。
40 年代是怎樣生產青黴素的呢？ 那時的生產工藝叫靜止培養法， 即將青黴菌接種在靜止的固體培養基上， 用長頸瓶、淺盤和牛奶瓶等容器進行生產。以後又改用液體培養基， 但仍然是靜止培養。生產效率非常低下， 每毫升僅得到20 單位的青黴素， 如果以每次注射80 萬單位計算的話， 我們每打一次針就需要從幾千隻瓶中提取才夠用。
為提高青黴素的生產效率， 許多國家的科學家進行了艱苦又漫長的探索。探索的道路是十分坎坷的。開始， 科學家們希望能分離到更好的菌種， 但幾經周折收效不大。繼之，又改變了培養基和培養方法， 將靜止發酵改為用液體培養基的通風攪拌發酵， 使青黴素的生產效率提高到每毫升約100單位。然而， 功夫不負有心人， 在許多科學家的共同努力下， 最後終於將青黴素的生產效率提高到10000 多單位， 是剛開始時的400 多倍！ 終於使青黴素由貴如黃金的“貴族藥物” 變成了今天尋常百姓的常用藥。
我們在前麵曾經講過， 微生物家族中的許多成員都有產生抗生素的本領， 但主要的是放線菌， 其次是真菌， 由細菌產生的抗生素的種類不是很多。我們是怎樣知道哪些微生物可以產生抗生素呢？ 受到弗來明的實驗的啟示， 科學家們設計了一種非常巧妙而且簡單、快速的方法： 那就是在盛了培養基的培養皿上首先培養多種細菌， 讓它們旺盛生長直至長滿整個培養皿為止， 然後將我們要測定的微生物再接種上去， 放在恒溫箱中培養幾天後拿出來觀察， 如果在我們測定的微生物菌落周圍有一個透明的圓圈， 就證明這種微生物可以產生抗生素。但這種方法是需要毅力的， 可能從幾萬個測定的菌株中， 隻有1 ～2 個能產生抗生素。因此， 到目前為止， 還有許許多多的微生物沒有試驗過， 它們當中肯定會有身懷絕技的， 但有待我們去慧眼識英雄。
從土壤中抓來的微生物有些雖能產生抗生素， 但它們的能力一般是有限的， 無法應用於實際生產， 因此需要我們去改造它們， 以提高我們的生產效率。改造微生物的方法有很多， 主要包括多種誘變方法， 如我們前麵介紹的用紫外線照射的方法。此外， 還可以應用一些化學藥品如亞硝酸來處理， 亞硝酸的作用與紫外線類似， 也是引起核酸( DNA) 的改變。
大家可能會問： 為什麽有了青黴素之後還要去發掘新的抗生素？ 青黴素不是又便宜又有效嗎？ 這是因為： 不同的抗生素具有不同的本領。例如： 鏈黴素是治療肺結核的特效藥， 灰黃黴素是治療多種癬症和皮膚病的特效藥。我們是怎樣知道某一種抗生素能治療哪些疾病呢？ 這需要進行各種致病菌的培養實驗， 看看在含有這種抗生素的培養基中哪些致病菌根本無法生長。然後再進行臨床實驗進行進一步驗證。
抗生素類藥物是各種人類致病菌的克星， 它們通過多種途徑來殺死致病微生物或抑製它們的生長繁殖， 使它們無法引起人類的疾病。不同的抗生素殺死致病微生物的方式是不相同的， 因此具有不同的用途和療效。我們知道， 細菌的最外麵有一層堅韌的外殼叫細胞壁， 青黴素的作用就是阻礙細胞壁的形成， 從而使致病性微生物無法繁殖它們的後代。四環素、鏈黴素和氯黴素等抗菌素則阻礙細菌細胞內蛋白質的合成， 由於蛋白質是細菌生命活動必需的物質， 沒有了新的蛋白質合成， 其結果隻有死亡， 我們在講述細菌時曾提到過， 細菌細胞壁的裏麵有一層膜叫原生質膜， 它控製著物質的進與出， 相當於細菌的“海關”。有一類抗生素就是破壞細菌的“海關”， 使“海關”受到損害後無法行使正常的功能， 如多粘菌素、兩性黴素等。
科學家們發現， 對抗生素的化學結構進行適當的改造後可以製造出更有效的藥物。這種改造一般是用化學的方法， 在原來的抗生素的分子上增加一些“零件”或拆除一些“零件”， 使它們具有新的藥效而成為一種新的藥物。例如大家非常熟悉的青黴素在臨床上應用的就有10 多個品種， 它們分別對不同的疾病有特效。例如經過改造而製造出來的氨苄青黴素和羧苄青黴素， 它們的用途比青黴素大得多。青黴素隻能用於治療由革蘭氏染色陽性反應的細菌引起的疾病， 而氨苄青黴素和羧苄青黴素可抑製革蘭氏染色陰性反應的細菌， 這樣， 它們就可以用於治療痢疾、肺炎等疾病。
值得注意的是， 抗生素雖然是救命的良藥， 但它們的使用必須在醫生的指導下進行， 使用不當， 不僅對治療無益還可能有生命危險。首先， 就某一種抗生素來說， 它有一定的治療範圍， 而不是包治百病的。例如普通青黴素對治療由G+ 細菌引起的疾病有效， 而對由G-細菌引起的疾病就無能為力。因此， 在使用之前必須了解這種抗生素對哪些疾病有效， 對症下藥方能有效。其次， 抗生素治療各種疾病必須保證一定的劑量， 劑量不足就達不到殺菌作用， 因此當醫生處方要求一日注射兩次時， 千萬不可漏打。還有一點就是， 抗生素對人也是有毒的， 不可隨意加大劑量， 例如將兩三次的藥一次性吃完或注射完， 這樣做輕者出現過敏性反應， 重者則有生命危險。
除了醫療上使用外， 抗生素在畜牧業和農業上使用也大有可為。例如， 青黴素對雞、豬、牛等家畜的許多疾病都有很好的療效。四環素對治療牛和羊的膿性感染和痢疾等也有特效。因此， 目前有相當一大部份抗生素被作為飼料添加劑使用於小家畜， 還可作為催肥劑， 例如四環素、青黴素、紅黴素、鏈黴素和土黴素等。但是， 抗生素在家畜上的使用必須十分慎重， 主要因為在動物身上加大抗生素用量， 必然導致細菌的耐藥性提高， 這樣就減少了人類臨床上使用的有效性。抗生素在農業上也大有用武之地， 近年來我國開發出的井崗黴素、春雷黴素、5406 和4896 等農用抗生素， 對於治療和防治水稻稻瘟病、紋枯病等起到了很大的作用。
青黴素是人類發現的第一種抗生素。1929 年英國的弗來明在培養葡萄球菌時偶然發現， 在培養皿中不知怎麽長了一個很大的真菌的菌落， 這種真菌是一種青黴菌。令弗來明十分驚奇的是， 在青黴菌的四周沒有細菌的生長。多思的弗來明認為青黴菌肯定產生了一種可以抑製細菌的物質。於是他反複試驗， 終於發現了青黴素。弗來明對青黴素的發現一直被認為是科學史上的傳奇之一， 它即說明了科學發現有一定機遇性， 更說明能抓住機遇的是有心的人。
然而， 弗來明的這一偉大發現被埋沒了很久， 人們對他建議用青黴素來治病表示懷疑， 大多數人持觀望態度。直到1940 年弗來明的發現才被引起重視。從此， 人類探索抗生素的進程一發而不可收， 相繼從真菌、放線菌和細菌中發現了3000 多種抗生素。
40 年代， 第二次世界大戰正如火如荼地進行著， 大批的傷病員因傷口感染而備受煎熬。此時， 青黴素的大規模生產已經開始了。然而那時的生產工藝是十分落後的， 根本無法滿足前線的需要， 那時青黴素身價百倍， 可能是僅次於槍炮的緊俏品。
40 年代是怎樣生產青黴素的呢？ 那時的生產工藝叫靜止培養法， 即將青黴菌接種在靜止的固體培養基上， 用長頸瓶、淺盤和牛奶瓶等容器進行生產。以後又改用液體培養基， 但仍然是靜止培養。生產效率非常低下， 每毫升僅得到20 單位的青黴素， 如果以每次注射80 萬單位計算的話， 我們每打一次針就需要從幾千隻瓶中提取才夠用。
為提高青黴素的生產效率， 許多國家的科學家進行了艱苦又漫長的探索。探索的道路是十分坎坷的。開始， 科學家們希望能分離到更好的菌種， 但幾經周折收效不大。繼之，又改變了培養基和培養方法， 將靜止發酵改為用液體培養基的通風攪拌發酵， 使青黴素的生產效率提高到每毫升約100單位。然而， 功夫不負有心人， 在許多科學家的共同努力下， 最後終於將青黴素的生產效率提高到10000 多單位， 是剛開始時的400 多倍！ 終於使青黴素由貴如黃金的“貴族藥物” 變成了今天尋常百姓的常用藥。
我們在前麵曾經講過， 微生物家族中的許多成員都有產生抗生素的本領， 但主要的是放線菌， 其次是真菌， 由細菌產生的抗生素的種類不是很多。我們是怎樣知道哪些微生物可以產生抗生素呢？ 受到弗來明的實驗的啟示， 科學家們設計了一種非常巧妙而且簡單、快速的方法： 那就是在盛了培養基的培養皿上首先培養多種細菌， 讓它們旺盛生長直至長滿整個培養皿為止， 然後將我們要測定的微生物再接種上去， 放在恒溫箱中培養幾天後拿出來觀察， 如果在我們測定的微生物菌落周圍有一個透明的圓圈， 就證明這種微生物可以產生抗生素。但這種方法是需要毅力的， 可能從幾萬個測定的菌株中， 隻有1 ～2 個能產生抗生素。因此， 到目前為止， 還有許許多多的微生物沒有試驗過， 它們當中肯定會有身懷絕技的， 但有待我們去慧眼識英雄。
從土壤中抓來的微生物有些雖能產生抗生素， 但它們的能力一般是有限的， 無法應用於實際生產， 因此需要我們去改造它們， 以提高我們的生產效率。改造微生物的方法有很多， 主要包括多種誘變方法， 如我們前麵介紹的用紫外線照射的方法。此外， 還可以應用一些化學藥品如亞硝酸來處理， 亞硝酸的作用與紫外線類似， 也是引起核酸( DNA) 的改變。
大家可能會問： 為什麽有了青黴素之後還要去發掘新的抗生素？ 青黴素不是又便宜又有效嗎？ 這是因為： 不同的抗生素具有不同的本領。例如： 鏈黴素是治療肺結核的特效藥， 灰黃黴素是治療多種癬症和皮膚病的特效藥。我們是怎樣知道某一種抗生素能治療哪些疾病呢？ 這需要進行各種致病菌的培養實驗， 看看在含有這種抗生素的培養基中哪些致病菌根本無法生長。然後再進行臨床實驗進行進一步驗證。
抗生素類藥物是各種人類致病菌的克星， 它們通過多種途徑來殺死致病微生物或抑製它們的生長繁殖， 使它們無法引起人類的疾病。不同的抗生素殺死致病微生物的方式是不相同的， 因此具有不同的用途和療效。我們知道， 細菌的最外麵有一層堅韌的外殼叫細胞壁， 青黴素的作用就是阻礙細胞壁的形成， 從而使致病性微生物無法繁殖它們的後代。四環素、鏈黴素和氯黴素等抗菌素則阻礙細菌細胞內蛋白質的合成， 由於蛋白質是細菌生命活動必需的物質， 沒有了新的蛋白質合成， 其結果隻有死亡， 我們在講述細菌時曾提到過， 細菌細胞壁的裏麵有一層膜叫原生質膜， 它控製著物質的進與出， 相當於細菌的“海關”。有一類抗生素就是破壞細菌的“海關”， 使“海關”受到損害後無法行使正常的功能， 如多粘菌素、兩性黴素等。
科學家們發現， 對抗生素的化學結構進行適當的改造後可以製造出更有效的藥物。這種改造一般是用化學的方法， 在原來的抗生素的分子上增加一些“零件”或拆除一些“零件”， 使它們具有新的藥效而成為一種新的藥物。例如大家非常熟悉的青黴素在臨床上應用的就有10 多個品種， 它們分別對不同的疾病有特效。例如經過改造而製造出來的氨苄青黴素和羧苄青黴素， 它們的用途比青黴素大得多。青黴素隻能用於治療由革蘭氏染色陽性反應的細菌引起的疾病， 而氨苄青黴素和羧苄青黴素可抑製革蘭氏染色陰性反應的細菌， 這樣， 它們就可以用於治療痢疾、肺炎等疾病。
值得注意的是， 抗生素雖然是救命的良藥， 但它們的使用必須在醫生的指導下進行， 使用不當， 不僅對治療無益還可能有生命危險。首先， 就某一種抗生素來說， 它有一定的治療範圍， 而不是包治百病的。例如普通青黴素對治療由G+ 細菌引起的疾病有效， 而對由G-細菌引起的疾病就無能為力。因此， 在使用之前必須了解這種抗生素對哪些疾病有效， 對症下藥方能有效。其次， 抗生素治療各種疾病必須保證一定的劑量， 劑量不足就達不到殺菌作用， 因此當醫生處方要求一日注射兩次時， 千萬不可漏打。還有一點就是， 抗生素對人也是有毒的， 不可隨意加大劑量， 例如將兩三次的藥一次性吃完或注射完， 這樣做輕者出現過敏性反應， 重者則有生命危險。
除了醫療上使用外， 抗生素在畜牧業和農業上使用也大有可為。例如， 青黴素對雞、豬、牛等家畜的許多疾病都有很好的療效。四環素對治療牛和羊的膿性感染和痢疾等也有特效。因此， 目前有相當一大部份抗生素被作為飼料添加劑使用於小家畜， 還可作為催肥劑， 例如四環素、青黴素、紅黴素、鏈黴素和土黴素等。但是， 抗生素在家畜上的使用必須十分慎重， 主要因為在動物身上加大抗生素用量， 必然導致細菌的耐藥性提高， 這樣就減少了人類臨床上使用的有效性。抗生素在農業上也大有用武之地， 近年來我國開發出的井崗黴素、春雷黴素、5406 和4896 等農用抗生素， 對於治療和防治水稻稻瘟病、紋枯病等起到了很大的作用。
