Późnym latem 1928 roku szkocki bakteriolog Aleksander Fleming wyjechał na wakacje, pozostawiając w laboratorium na szalce Petriego hodowlę bakterii Staphylococcus aureus. Po kilku dniach chłodny front atmosferyczny spowodował obniże nie się temperatury do poziomu, w którym kultura bakteryjna nie mogła się rozwijać. W tym samym czasie, dzięki cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu na szalkę dostały się z podłogi zarodniki pleśni Penicillium notatum. Gdy chłodny front przeszedł, temperatura w laboratorium podniosła się na tyle, by obie kultury mogły sie rozwijać...

Po powrocie z wakacji Fleming odstawił szalkę do sterylizacji, którą chciał wykonać kilka dni później. Wtedy, spoglądając na jej zawartość, zauważył, że wzrastająca hodowla pleśni Penicillium spowodowała zniszczenie kolonii gronkowca Staphylococcus. Odkrycie to w znacznym stopniu zmieniło historię ludzkości. Fleming zrozumiał, że pleśń wytwarza związek, powodujący zabicie bakterii.
Naukowiec spędził lata nad próbami wyizolowania tej substancji, ale udało się to dopiero w 1939 r. Howardowi Florey'owi i Ernstowi Chainowi. Związek ten nazwali penicyliną. Jej zdolność do leczenia ostrych infekcji testowano początkowo na myszach, a następnie na ludziach. W czasie II wojny światowej była produkowana masowo ndla potrzeb wojska, a już w 1944 r. dostępna była także dla ludności cywilnej.
Wszyscy trzej badacze, dzięki którym penicylina mogła być stosowana, zostali uchonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny w 1945 roku.

Substancja wyizolowana jako pierwsza z pleśni została nazwana penicyliną G lub benzylopenicyliną. Jest to jeden z wielu przedstawicieli klasy antybiotyków laktamowych (wzór ogólny penicylin na rysunku), czyli związków, które zawierają układ laktamu - cyklicznego amidu czteroczłonowego. Układ ten jest połączony z pięcioczłonowym pierścieniem zawierającym atom siarki, a do atomu węgla sąsiadującegoz grupą karbonylową laktamu, przyłączona jest grupa acyloaminowa RCONH-. Ten fragment cząsetczki można modyfikować w laboratorium, otrzymując liczne analogi penicyliny o różnym działaniu biologicznym.

Związkami podobnymi do penicylin są cefalosporyny, które zawierają układ laktamu połączony bezpośrednio z sześcioczłonowym pierścieniem zawierającym atom siarki. Przykładem takiego leku jest cefaleksyna (nazwa handlowa: Keflex).
Cefalosporyny są z reguły bardziej aktywne niż penicyliny w stosunku do odpornych na inne leki bakterii.

Aktywność biologiczna penicylin i cefalosporyn jest związana z obecnościa w cząsteczkach tych związków układu laktamowego. Wchodzi on w reakcje i dezaktywuje enzym transkryptazę, odpowiedzialny za syntezę i naprawę błon komórkowych bakterii. Uszkodzenie błony komórkowej powoduje pęknięcie komórek bakteryjnych, a zatem ich smierć.




Zródło: J. McMurry, Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000

Tagi: antybiotyki beta - laktamowe transkryptaza cefalosporyny penicyliny Penicillium Fleming bakterie