Informe del experimento sobre como se descubrió la Penicilina

Introducción

Este trabajo se llevo a cabo para investigar sobre el increíble descubrimiento de la penicilina hecho por Alexander Fleming, es un tema muy interesante debido a la manera en que la penicilina fue descubierta: de modo prácticamente casual; puse como puntos complementarios el ¿Qué es la penicilina? Para adentrarlos al tema y al experimento, también la clasificación de ella y por supuesto incluí información de su descubridor Alexander Fleming. Es un tema que conviene mucho investigar ya que no solo fue cosa de que se descubrió y ya, si no que la penicilina tiene también pues una historia impresionante, ya que tuvo que pasar por muchas situaciones al igual que Alexander debido a los fracasos que tuvo aun después de descubrirla, pero que en conjunto con otros Químicos lograron superar y gracias a eso hoy en día sea un antibiótico irremplazable.

¿Qué es la Penicilina?

La penicilina es un antibiótico del grupo betalactamicos, -la mayoría de ellas son derivados del acido 6-aminopenicilanico- utilizado en el tratamiento de infecciones provocadas por bacterias sensibles. La bencipenicilina fue el primer antibiótico utilizado en medicina, pertenece a la familia de compuestos químicos con estructuras químicas similar a una actividad característica contra un grupo de bacterias determinadas, descubierta por Alexander Fleming.La estructura Química de la penicilina tiene como núcleo químico el anillo 6-aminopenicilanico y difieren entre sí según la cadena lateral anclada a su grupo amino. El núcleo también llamado penam tiene a la vez un anillo tiazolidínico unido a uno ß-lactámico, este, es esencial para la actividad antimicrobiana del compuesto, es hidrolizado mediante penicilinasas por las bacterias resistentes a la penicilina. aparte del nitrógeno y azufre del anillo tiazolidínico y ß-lactámico tiene agrupaciones como el carboxito en la posición 2, un radical 2-metil en la posición 3 y un grupo amino en la posición 6 con diferentes derivados al grupo acilo, responsables de todas las características de todos los tipos de penicilinas. En la molécula hay 3 carbonos asimétricos: el carbono C2 y C6 y los carbonos c5 y c6 con una configuración completa. La Penicilina tiene una acción bactericida, estructura inexistente en las células humanas. La penicilina tiene un efecto sinérgico con los aminoglucosidos ya que la inhibición del peptidoglicano permite que los aminoglucosidos atraviesen la pared celular más fácil permitiendo trastornos en la síntesis de proteínas en el interior de la célula bacteriana.

Clasificación de los diferentes tipos de Penicilina

-Penicilinas naturales.Las penicilinas naturales son las producidas sin intervención biotecnológica. Sobresalen la bencilpenicilina, isopenicilina N o la penicilina N. Las biosintéticas, a diferencia de las ya mencionadas, se producen mediante adición de ciertos compuestos en el medio de cultivo del biorreactor  empleado durante su producción, osea sin que tenga lugar a aislamiento y una modificación química ex vivo. Entre las biosintéticas destacan: la fenoximetilpenicilina, la alilmercaptometilpenicilina y, de nuevo, la bencilpenicilina.Penicilinas inyectables.Bencilpenicilina.Penicilina G sódica. Penicilina G potásica. Penicilina clemizol. Penicilina procaína.  Penicilina benzatina.

Penicilinas orales.Fenoximetilpenicilina.Fenoxietilpenicilina. Azidocilina.

-Penicilinas semisintéticas.Las penicilinas semisintéticas son aquellas generadas mediante el aislamiento de un intermediario estable durante una producción microbiológica industrial (fermentación en biorreactores) continuada por la modificación química o enzimática del compuesto aislado.  Se dividen según su acción antibacteriana en cinco grupos: resistentes a ß-lactamasas, aminopenicilinas, antipseudomonas, amidinopenicilinas y resistentes a ß-lactamasas (Gram negativas).Derivados penicilinas (resistentes a ß-lactamasas) Oxacilina.Cloxacilina.Dicloxacilina.Nafcilina Meticilina.Flucloxacilina.Su aplicación es primordialmente en infecciones por estafilococos productores de ß-lactamasas, como el Staphylococcus aureus. También presentan actividad, aunque reducida, frente a estreptococos, pero carecen de ella frente a enterococos.-Derivados penicilinas de amplio espectro.Aminopenicilinas.Amoxicilina.Ampicilina benzatina.Hetaciclina.Metampicilina.Pivampicilina.Bacampicilina.*Carboxipenicilinas.Carbenicilina.Ticarcilina.Mezlocilina.Piperacilina.-Inhibidores de betalactamasas.Ácido clavulánico.Tazobactam.Sulbactam.

Historia de la Penicilina

La naturaleza inflamable del moho es conocida en muchas culturas; en la antigua china se utilizaban alimentos enmohecidos para curar quemaduras y heridas. Así mismo a mediados del siglo XVII el boticario real Jonh Barquinson usaba moho para tratar heridas, de hecho era un remedio casero hasta finales del siglo XIX. En muchas regiones Inglesas aun se trataban las heridas con calumbre, en Europa, América Asia y África en todo el mundo el moho sirve aún hoy para tratar inflamaciones e infecciones de heridas.

Hoy resulta difícil de imaginar que aun a principios de siglos XX la infección de una herida pudiera conllevar a la muerte; durante muchos siglos los seres humanos han muerto de simples infecciones. Hasta que en 1928 Alexander Fleming descubrió la penicilina. –Primera guerra mundial-, el médico escoses Alexander Fleming es capitán en un hospital militar en Francia; impotente intenta curar las infecciones de los heridos que llegan de los campos de batalla, los únicos antisépticos disponibles suelen ser más perjudiciales que útiles pues además de acabar con las bacterias destruyen también los glóbulos blancos, no hay medicamentos efectivos.

-1928- En el St. Mary Hospital de Londres Fleming se dedica a la bacteriología; durante el examen rutinario de unas capsulas de petri con cultivos bacteriológicos observa una particularidad: un esporo de hongo que había quedado por equivocación en la placa del cultivo había dado lugar a tejido fungoso, una impureza; cualquier otra habría desechado la placa de cultivo por inservible pero Fleming no, por que alrededor del hongo habían comenzado a disolverse las colonias de bacterias, la conclusión de Fleming, los hongos parecen haber liberado una sustancia bactericida parecida a las lisosimas descubiertas por él mismo varios años antes. En esta ocasión sin embargo se trata de una sustancia más eficaz pues destruye también los estafilococos, peligrosos agentes patógenos. Otros tipos de bacterias en cambio se multiplican sin problemas. Así que Fleming comienza a utilizar las soluciones de penicilina fundamentalmente como herramienta diagnostica; el hongo en forma de pincel se identifica posteriormente como penicillium notatum y se bautiza la sustancia bactericida como: Penicilina. Como medicamento las soluciones de penicilina se utilizan en un principio tan solo en infecciones superficiales, sin embargo el éxito es moderado pues la penicilina cruda contiene únicamente trazas del agente activo, finalmente Fleming tampoco logra aislar la penicilina, el interés por ésta decrece.

10 años más tarde, 1938 en Oxford, Ernets Chain quien emigró de Alemania en 1933 huyendo de los nazis investiga junto con el australiano Howard Florey la vertiente bioquímica de la Lisozima descubierta por Fleming, al término de su trabajo Florey convence a Chain de seguir estudiando sustancias antibacterianas; así que Chain comienza a buscar un tema nuevo para sus investigaciones. Estudiando la literatura publicada hasta entonces en total Chain recopila más de 200 artículos, y da de pronto con los trabajos casi olvidados de Fleming sobre la penicilina. Chain y Florey quedaron fascinados con la penicilina y las posibilidades que esta parecía ofrecer además eran consientes de la necesidad de una sustancia bactericida coma aquella; en 1938 todo apunta a una guerra inminente con Alemania nacional socialista. Partiendo de la fepa original del hongo de Fleming Chain elabora más cultivos y logra los primeros estratos.

Florey se centra en la experimentación animal, al proyecto se incorpora Norman, quien se encarga de las labores bacteriológicas. El 25 de mayo de 1940 con las tropas británicas a las puertas Dunkerque, se lleva a cabo el primer experimento con ratones, la prueba es un éxito pero para un ensayo clínico en humanos ahí que producir una enorme cantidad de penicilina cruda. Por otra parte ahí que encontrar el modo de purificar la penicilina, el mismo problema que había hecho fracasar a Fleming.

Edward Abraham invierte todas sus energías en resolver ese obstáculo; logra la solución gracias a una nueva tecnología la cromatografía de absorción, la solución de penicilina se filtra a través de unos tubos rellenados con una sustancia absorbente que separa la penicilina da las impurezas, de este modo Abraham obtiene por primera vez: Penicilina pura, en poco tiempo el laboratorio de Florey se convierte en una pequeña fábrica, hay que velar por un sinfín de recipientes con los cultivos de penicilina pero aun así los resultados son desalentadores, las cantidades de penicilina obtenida son muy escasas, con 500 litros de cultivo se obtiene apenas la penicilina necesaria para tratar a 4 o 5 pacientes, las capacidades del laboratorio de floris son demasiado reducidas, adema Inglaterra vive bajo la amenaza creciente de los ataques aéreos Alemanes, por todo ello el desarrollo posterior del medicamento tiene lugar en Estados Unidos, el país disponía ya de las instalaciones y las técnicas necesarias, el objetivo es la producción industrial de penicilina, se recurre a los rayos "x", rayos ultravioleta y mutagenos químicos para crear una nueva súper sepa de hongos generadores de penicilina mutantes de gran rendimiento.

El proyecto para la producción de penicilina en masa gana importancia estratégica a medida que avanza la segunda guerra mundial. En 1943 se encuentra en el segundo lugar de la lista de prioridades el primer puesto lo ocupa el proyecto Manhattan que se encarga del desarrollo de la bomba atómica. En 1944 tratar a un paciente con penicilina costaba todavía 200 dólares no obstante los precios pronto disminuyen por debajo de los costos de embalaje, si en un primer momento apenas se disponía de penicilina pata tratar a unos pocos pacientes ahora existe penicilina en cantidades casi ilimitadas, por lo menos para los militares aliados. Cuando el día de los aliados desembarca en la costa normanda lo hacen protegidos de las temibles enfermedades del campo de batalla gracias a la penicilina. En el año 1945 Alexander Fleming Ernest Chain y Howar Florey, son galardonados con el premio nobel de medicina. Al finalizar la guerra y en un primer momento por tan codiciada, la penicilina se vende en el mercado negro, sin embrago y gracias a la producción industrial pronto está dio alcance de todos los ciudadanos, por lo menos en los países industrializados.

La singularidad de la penicilina le viene dada por su mecanismo de acción, la penicilina impide la reticulacion de las cadenas de mureina, las piedras de cillería de las membranas bacterianas la división celular obliga a construir nuevas membranas. La penicilina daña las membranas celulares de las bacterias que se rascan en los puntos flacos y provocan la explosión de las células. Otro grupo de medicamentos generados artificialmente, las sulfonamidas, se desarrollaron en Alemania en los años 30; la primera sulfonamida el prontosil fue descubierto en 1932 por el química alemán Gerhard Domagk pero el tratamiento con sulfonamidas tenía graves efectos secundarios, la penicilina en cambio, resultó ser toxica tan solo con las bacterias e inocua con las células humanas, aun así progresivamente aparecían mas tepas de bacterias resistentes, su arma de combate la pencilinasa una enzima que neutraliza el efecto de la penicilina ,las bacterias que logran protegerse de ese modo se reproducen libremente a pesar de la penicilina. La penicilina se obtiene del moho para combatir las bacterias y todo lo contrario la penicilinasa el arma defensiva de las bacterias, ambas al servicio de la lucha por la supervivencia; hoy sabemos que la penicilina es solo uno de los muchos antibióticos que nos ofrece la naturaleza, todo tiene un papel importante en la regulación de los organismos del planeta, organismos millones de los cuales viven en un espacio insuficiente esa convivencia se regula mediante sustancias que pueden tanto propiciar como impedir el crecimiento de los organismos, la penicilina es únicamente una de las muchas sustancias bactericidas.

En 1943 Selman Waksman y Albert Schatz descubrieron otro importante antibiótico: la estreptomicina producida también de forma natural por un hongo, devino al primer medicamento efectivo contra la tuberculosis, Waksman también quien acuño concepto antibiótico. Desde la década de 1920 la esperanza de vida ha pasado de 54 a los 75 años aproximadamente 10 de esos años de vida ganados se los debemos a los antibióticos, y fue el descubrimiento de la penicilina lo que propicio la búsqueda febril de nuevos antibióticos. En la actualidad se conocen más de 6000 antibióticos muchos más están de camino, la mayoría sin embargo, son demasiado tóxicos para su utilización medica de hecho solo un centenar de ellos se utilizan en la práctica médica, muchos de los nuevos antibióticos se obtienen gracias a los numerosos programas de criba, para encontrar nuevos antibióticos se investiga la interacción de microorganismos con efecto bactericida con muestras procedentes de todos los países del mundo, los científicos trabajan con ahincó para hallar constantemente antibióticos nuevos y más efectivos, junto a la búsqueda de sustancias naturales los químicos trabajan sin descanso las combinaciones sintéticas y semisintéticas para hacer frente a las nuevas tepas de bacterias resistentes que aparecen constantemente, en muchos casos se conoce el funcionamiento bioquímico de los antibióticos de modo que se pueden probar nuevas combinaciones diseñadas para conseguir

¿Quién es Alexander Fleming?

Alexander Fleming nació un 6 de agosto de 1881 en Lochfield, Ayrshire, Escocia, con Nacionalidad Escoses, murió a la edad de 74 años un 11 de marzo de 1955 en Londres Inglaterra, su campo de trabajo estaba basado en la microbiología, farmacología e inmunología, trabajó en el Hospital st. Mary de Londres, obtuvo un Premio Nobel en 1945, es reconocido por el descubrimiento de la Lisozima y Penicilina.El descubrimiento de la Penicilina ocurrió en la mañana del viernes 28 de septiembre de 1928, cuando estaba estudiando cultivos bacterianos de Staphylococcus aureus en el sótano del laboratorio del Hospital St. Mary en Londres. Después de ausentarse un mes de vacaciones, observó que muchos cultivos estaban contaminados, y los tiró a una bandeja de lysol.

Afortunadamente recibió una visita de un antiguo compañero, y al enseñarle lo que estaba haciendo con alguna de las placas que aún no habían sido lavadas, se dio cuenta de que en una de ellas, alrededor del hongo contaminante, se había creado un halo de transparencia, lo que indicaba destrucción celular. La observación inmediata es que se trataba de una sustancia difusible procedente del contaminante. Posteriormente aisló y cultivó el hongo en una placa en la que disponía radialmente varios microorganismos comprobando cuáles eran sensibles. La identificación del espécimen como Penicillium notatum la realizó Charles Tom. Publicó su descubrimiento sin que recibiera demasiada atención y, según los compañeros de Fleming, tampoco él mismo se dio cuenta en un inicio del potencial de la sustancia, sino progresivamente, en especial por su baja estabilidad. En su trabajo obtiene un filtrado libre de células que inyecta a conejos comprobando así que carecía de toxicidad. También aprecia su utilidad para aislar Haemophilus influenzae a partir de esputos.

El descubrimiento de la penicilina ha sido presentado como un ejemplo "icónico" de cómo procede el método científico a través de la observación, y de la habilidad singular de Alexander Fleming interpretando un fenómeno casual.  El propio Fleming abona esta versión en su conferencia de recepción del premio Nobel.

Materiales

AguaCinta adhesivaRestos de alimentos (en este caso pan) Un gran frasco de vidrio o de plástico transparente

Instrucciones

1.-Sumerge los pedazos de pan en el agua.2.-Esparce los pedazos de pan en el frasco para que no estén amontonados.3.-Coloca la tapa en el frasco y la cinta alrededor del exterior de la tapa para sellarla.4.-Deja reposar el frasco durante varios días.5.-Probablemente, no notarás ningún cambio en el pan durante los primeros días. Sin embargo, tras un tiempo verás algo peludo, verde, blanco o azul borroso. Después de unos días, comenzara pudrirse y lucir desagradable. Puedes ver cómo se propaga el moho y que la comida se pudre en tan solo dos semanas.

¿Por qué sucede esto?

El moho no crece de semillas, sino a partir de esporas diminutas que flotan en el aire. Algunas de estas esporas caen en los alimentos húmedos y crecen como moho.

Conclusiones

El resultado de este experimento es algo parecido a lo que le sucedió a Fleming, él, tuvo la inquietud por saber que era eso anormal que se presento en sus trabajos y gracias a esa curiosidad hoy en día contamos con muchos antibióticos para tratar las infecciones, de este siglo, este fue el gran descubrimiento de la historia de la medicina, con este descubrimiento la ciencia le gano batalla a la muerte

Web grafía

Consultado el 10 de enero de 2013 Penicilina: http://es.wikipedia.org/wiki/Penicilina Consultado el 10 de enero de 2013 Alexander Fleming: http://es.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fleming Consultado el 12 de enero de 2013: PENICILINA DESCUBRIMIENTO Y PRODUCCION: http://www.youtube.com/watch?v=-cNTWNBwEdM Consultado el 13 de enero de 2013: Penicilina: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Penicilina.htm

Bibliografía:

Consultado el 20 de noviembre de 2012: Ana Barahona, Biología Ciencias I, Editorial Castillo, Abril 2012, México D.F. pp. 202-203

Autor:

Sarahy Hernández