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Antibiotika - Erklärung und Wirkung

Der Begriff "Antibiotika" kann aus dem griechischen abgeleitet werden und bedeutet annähernd: "Gegen etwas Lebendes". Die Anwendung von antibiotisch wirksamen Substanzen durch den Menschen erfolgte höchstwahrscheinlich schon früh in der Menschheitsgeschichte. Immer wieder gab es vereinzelte Hochkulturen, die über ein beachtliches Wissen verfügten. Es ist daher anzunehmen, dass schon vor Jahrtausenden durch Heilkundige Wirkstoffe gegen Krankheitserreger eingesetzt wurden. Leider ist im Laufe der Geschichte nur wenig von den Kenntnissen der Heilkundigen bewahrt worden. Als erste Antibiotika der modernen Zeit wurden 1941 Penicillinpräparate verwendet und in den folgenden Jahren weiterentwickelt. Dem Penicillin folgte 1943 das Streptomycin, ein Antibiotikum gehörig zu den Aminoglykosiden. Antibiotika sind Stoffe, die entweder das Wachstum von Bakterien hemmen oder sie abtöten. Entsprechend unterscheidet man Bakteriostatika (= Wachstum hemmende) und Bakterizide (= Bakterien tötende) als Antibiotika. Bakterizide blockieren einen Stoffwechselvorgang in den Bakterien, der lebensnotwendig ist. Da dies auf verschiedene Weisen geschehen kann, gibt es viele verschiedene Antibiotika mit diesem Wirkmechanismus. Bakteriostatika töten primär keine Zellen, sondern hindern sie daran, sich zu vermehren. An der Wachstumshemmung sterben sie dann ebenfalls. Historische Entwicklung Penicillin war 1929 das erste Antibiotikum, das von Alexander Fleming entdeckt wurde. Er beobachtete Wachstumshemmung von Staphylococcen auf einer Agarplatte, die mit Penicillum-Pilzen kontaminiert war Erst 1945 wurde Penicillin analysiert und synthetisiert. Im gleichen Jahr erhielten Fleming, Chain und Florey den Nobelpreis dafür. Penicillin tötet zielsicher nur Bakterienzellen und keine eukaryontischen Zellen, das heißt, dass Penicillin nur schädliche Bakterien angreift, also dem Körper praktisch nicht schadet. Nach dem 2. Weltkrieg kamen neue Antibiotika wie Streptomycin, Chloramphenicol, und Tetracycline auf. Die neuen Antibiotika waren gegen Gram (+) und Gram (-) Bakterien wirksam, genau so wie gegen intrazelluläre Parasiten und den Tuberculosis Bacillus. Man kennt derzeit über 8000 Antibiotika. Weltweit werden 100 000 Tonnen/Jahr produziert, ein Markt von 17 Milliarden DM. Ursprünglich sind die Antibiotika Naturstoffe hauptsächlich von Pilzen und Bakterien produziert. Der Schimmelpilz Penicillium wurde von mir schon vorgestellt. Auch Cephalosorium gehört zu den echten Schlauchpilzen, die sich durch Abschnürung von Conidiosporen (siehe oben) vermehren und eine große Zahl verschiedener Antibiotika produziert. Weiterhin sind noch die Aktinomyceten, eine Bakteriengruppe mit fädigem Geflecht zu erwähnen.

Antibiotika richten sich gegen folgende bakteriellen Vorgänge:

  • Zellwandsynthese
  • Funktionalität der Zellmembran
  • Nukleinsäuresynthese
  • Translation
  • Stoffwechselvorgänge wie die Folsäuresynthese Da sich eine Bakterienzelle in vielen Zellstrukturen von einer eukaryontischen Zelle unterscheidet, sind die Antibiotika spezifisch und in eukaryontischen Zellen meist wirkungslos. Bakterien besitzen u.a.
  • eine Zellwand aus Murein,
  • 70s-Ribosomen,
  • einen teilweise spezifischen Stoffwechsel. Die Wirkorte der wichtigsten Antibiotika sind nachfolgend dargestellt.

    Weg der Antibiotika durch die Zellwände

    Nach der Färbbarkeit unterscheidet man Gram-positive und Gram-negative Bakterien. Die jeweilige Zellhüllstruktur (Zellwand und Membran) ist links abgebildet. Die Gram+-Bakterien besitzen eine dicke, mehrschichtige Zellwand aus Murein, einem Peptidoglycan aus 2 Bausteinen. Die einzelnen Polymere sind über Peptidreste quervernetzt. Die Zellwand der Gram- Bakterien besteht aus einer Membran mit Porin-Poren und darunterliegend einer dünnen Mureinschicht. Murein ist die kritische Schicht in der Zellwand. Antibiotika müssen bei Gram + Bakterien durch die Zellwand und dann durch die Zellmembran. Dort werden z.B.Penicilline durch spezielle Proteine gebunden. Bei Gram (-) Bakterien gibt es nur den Weg durch die engen Porin-Poren. Viele Antibiotika sind deshalb dort wirkungslos, weil sie nicht in die Zelle eintreten können.