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