AppliCations Nr. 16 Antibiotika und Antimykotika in Life Sciences

Antibiotika und Antimykotika sind ursprünglich im Laufe der Evolution entstandene Naturstoffe, die von Mikroorganismen gegen ihre Feinde oder Konkurrenten eingesetzt werden. Wenn sie den Gegner nicht gleich umbringen (bakterizid, fungizid), dann wirken sie doch wenigstens hemmend auf Zellteilung oder Wachstum (bakteriostatisch, fungistatisch). Inzwischen werden Substanzen mit solch einer Wirkung auch synthetisch hergestellt oder zum Beispiel aus Pflanzen isoliert. Den medizinisch exakten Definitionen wollen wir hier aber nicht folgen - es kämen entsprechend auch die Chemotherapeutika ins Spiel - , denn es geht hier nur um den Einsatz im biologischen Experiment.

Antibiotika und Antimykotika sind zu einem der wichtigsten Werkzeuge in der Molekular- und Zellbiologie geworden. Aufgrund der sehr unterschiedlichen chemischen Beschaffenheit und Strukturen und den vielfältigen Wirkungsmechanismen auf Mikroorganismen (Prokaryonten) und höhere Organismen (Eukaryonten), sind entsprechend die Einsatzgebiete sehr variable. In der Steriltechnik, wie der Zellkultur und verschiedenen mikrobiologischen Anwendungen, wird das Wachstum von Mikroorganismen in flüssigen Nährmedien bzw. festen Nährböden verhindert. Die dafür am häufigsten eingesetzten Substanzen sind Ampicillin, Streptomycin und Penicillin. Falls trotz der Zugabe von Antibiotika ein Befall durch Mikroorganismen auftritt, werden zusätzliche Massnahmen erforderlich, zum Beispiel der Einsatz von Ciprofloxacin gegen Mykoplasmen oder Nystatin gegen Pilze und Hefen. Da Nährmedien in der Regel bei erhöhten Temperaturen inkubiert werden, Zellkulturen und mikrobiologische Kulturen typischer Weise bei 37°C, muss die sinkende chemische Stabilität der zugesetzten Antibiotika und Antimykotika beachtet werden.
In der Molekularbiologie wurden verschiedene Antibiotika in Kombination mit entsprechenden Resistenzgenen als Selektionsmarker etabliert. Wird das Resistenzgen auf einem Plasmid durch Transformation oder Transfektion in die Zielzelle eingebracht, kann die Zelle in Medien kultiviert werden, die ein entsprechendes Antibiotikum enthalten, während die Zellen, die das Resistenzgen nicht erfolgreich aufgenommen haben absterben oder gehemmt werden. Für Selektionszwecke werden meist Ampicillin, G418 und Neomycin eingesetzt.
In der Zellbiologie und Biochemie werden zur Untersuchung von Stoffwechselprozessen bzw. an Stoffwechselprozessen beteiligte Komponenten ebenfalls Antibiotika eingesetzt, so zum Beispiel die Kanal-bildenden Substanzen A23187 oder Ionomycin, die gezielt den Ein- und Austritt von Ionen aus Zellen ermöglichen. Desweiteren konnte von vielen Proteinen/Enzymen deren Funktionsweise oder Bedeutung im Stoffwechsel untersucht werden, da die Antibiotika und Antimykotika meist hochspezifisch an ihre Zielmoleküle binden und die Aktivität hemmen oder modifizieren. Betroffen sind z. B. die Integrität von Biomembranen, die Proteinsynthese, die Nukleinsäure-Synthese (DNA und RNA), die Synthese von Zellwandbestandteilen, Enzym-Hemmung verschiedener Stoffwechselprozesse, usw.

vollständige PDF in deutsch anzeigen

 

AppliChem bietet Ihnen mit dem Flyer support&more Nr.8 Antibiotika in der Zell- und Molekularbiologie weitere Informationen speziell zu den Produkten G418-Disulfat für die Selektion von stabil transformierten Zellen und dem Klassiker unter den Zellkultur-Reagenzien: Penicillin/Streptomycin, einem Kombinationsprodukt, dass zur Verhinderung mikrobiellen Wachstums eingesetzt wird.

support&more in deutsch anzeigen