کشف پنی سیلین

مقدمه :

شاید معروفترین اکتشاف تصادفی مهم، کشف پنی سیلین به دست سر الکساندر فلمینگ باشد. اما در این اکتشاف، بیش از آنچه اکثر افراد تصور می کنند، بخت یاری دخالت داشته است؛ گر چه کشف فلمینگ پیامدهای شگفت آوری داشت که بدان اهمیت بخشیدند، اما این پیامدها کمتر شناخته شده اند.

زندگی فلمینگ مملو از وقایع به ظاهر نامربوطی است که در عین حال اگر حتی یکی از آنها هم روی نمی داد، چه بسا فلمینگ به شهرتی  که بدان دست یافت نمی رسید. همان گونه که دوست و همکارش پروفسورس.آ. پانت به هنگام مرگش در ستایش او گفت: شخص احساس می کند نمی تواند آنها را ناشی از تصادف محض بداند .

کشف پنی سیلین:

در تابستان سال ۱۹۲۸ فلمینگ مشغول تحقیق درباره آنفلوانزا بود. ضمن انجام کارهای معمول آزمایشگاهی که می بایست کشت های باکتریایی را که در ظرفهای پهن در پوش دار رشد کرده بودند زیر میکروسکوپ بررسی کند، متوجه شد که در یکی از ظرف ها ناحیه شفافی به وجود آمده است. تحقیقات بیشتر نشان داد که ناحیه شفاف در اطراف نقطه ای بود که ظاهراً وقتی سرپوش ظرف گذاشته نشده بود، تکه ای کپک به درون آن افتاده بود. فلمینگ با به خاطر آوردن تجربیاتش در زمینه لیزوزیم، نتیجه گرفت که کپک چیزی تولید می کرد که باعث مرگ باکتری های استافیلوکوک در ظرف کشت شده بود. فلمینگ تعریف کرد:

اگر تجربیات قبلی ام نبود[ درباره لیزوزیم] چه بسا مانند کاری که بسیاری از باکتری شناسان دیگر قبلاً کرده بودند ظرف را به دور می انداختم. به احتمال زیاد برخی از باکتری شناسان هم متوجه تغییراتی مشابه آنچه من دیدم شده بودم، اما چون علاقه ای به مواد ضد باکتریایی طبیعی وجود نداشت، کشتها را به دور اندخته بودند. من به جای آنکه مطابق رسم زمانه کشتهای آلوده را دور بیندازم، تحقیقاتی انجام دادم.

فلمینگ کپک را جدا کرد و آن را به عنوان یکی از اعضای جنس پنی سیلیوم شناخت، و ماده آنتی بیوتیکی را که تولید می کرد پنی سیلین نامید. بعدها گفت: هزاران کپک مختلف وجود دارد و هزاران باکتری مختلف، و این که بخت ، کپک را در لحظه مناسب در نقطه مناسب بگذارد مثل برنده شدن در مسابقه بخت آزمایی بود. ذکر هزاران باکتری مختلف آن قدر هم بی مورد نبود، چون گرچه پنی سیلین برای باکتریهای متعددی، ازجمله استافیلوکوک، مرگبار است، اما بر برخی از انواع دیگر باکتری ها اثری ندارد. خوشبختانه باکتری هایی که پنی سیلین از بین می برد، سبب بسیاری از عفونت های شایع و خطرناک در انسان هستند.

البته در سال ۱۹۲۸ استفاده از کپک برای مقابله با عفونت ، ابتکار کاملاً نوظهوری نبود. لویی پاستور و همکارش ژ. ف. ژوبر در سال ۱۸۷۷ نشان داده بودند که گاه میکروبی از رشد میکروبی دیگر جلوگیری می کند. نوشته اند که درعهد باستان مصریان و رومیان از کپک نان استفاده می کردند، اما هزاران کپک مختلف بر نان می رویند که تنها چند نوع آنها چیزی تولید می کنند که با عفونت مقابله کند. قاعدتاً فلمینگ هم از این مسئله مطلع بود و به همین سبب در می یابیم که چرا شگفت زده شد.

فلمینگ در ادامه نشان داد که پنی سیلین برای جانوران سمی نیست و به یاخته های بدن آسیبی نمی رساند:

همین سمی نبودن پنی سیلین برای گویچه های سفید بود که باعث شد متقاعد شوم روزی به عنوان ماده ای دارویی شناخته خواهد شد. وقتی پنی سیلین خام در خون انسان آزمایش می شد، رشد استافیلوکوکها را در رقت ۱ در ۱۰۰۰ کاملاً مهار کرد، اما اثر سمی آن بر گویچه های سفید چیزی بیش از محیط کشت اولیه نبود. آن را به جانوران نیز تزریق کردم، و ظاهراً هیچ اثر سمی نداشت. چند آزمایش ابتدایی [ بربیماران] نتایج مطلوبی داد اما اتفاق معجزه آسایی نیفتاد، و فهمیدم که باید آن را غلیظ می کردیم . سعی می کنیم پنی سیلین را تغلیظ کنیم اما دریافتیم که پنی سیلین به سرعت خراب می شود، و روشهای نسبتاً ساده ما فایده ای نداشتند.

بخت یاری در تولید پنی سیلین:

همان طور که بخت یاری در کشف پنی سیلین نقش داشت، در این مرحله از تولید آن نیز وارد صحنه شد. وقتی فلوری به ایالات متحده رفت تا درباره تولید پنی سیلین در مقیاس وسیع تبادل نظر کند، از آزمایشگاه پژوهشی ناحیه شمال وابسته به وزارت کشاورزی ایالات متحده در پئوریای ایلینویز دیدن کرد. مدتی بود که در این آزمایشگاه به دنبال کاربردی صنعتی برای محصول غلّه اضافی، و راه حلی برای مشکلی که در همین رابطه وجود داشت، یعنی دفع ماده چسبناکی که به عنوان یکی از فراورده های جانبی از فرایند آسیاب کردن ذرت به دست می آمد، جست و جو می کردند. وقتی این ماده استخراج شده به محیط کشت پنی سیلین اضافه شد، بازدهی کپک مورد نظر را به طور نامنتظره ای ده برابر افزایش داد.

دومین کمکی که آزمایشگاه پئوریا کرد تهیه سویه بهتری از کپک مولّد پنی سیلین بود. صدها کپک از سرتاسر جهان جمع آوری و برای آزمایش به پئوریا فرستاده شدند. شگفت آنکه بهترین کپک را یکی از زنان محلی به نام مری هانت فرستاد، که به دلیل علاقه اش به جست و جو برای کپک های جدید، مری کپکی لقب گرفته بود. او از یکی از بازارهای میوه پئوریا یک طالبی آورد که کپکی با ظاهری قشنگ و طلایی روی آن بود. این سویه جدید کپک بازدهی پنی سیلین را دو برابر کرد، بنابراین ترکیب دو اکتشافی که در پئوریا صورت گرفت میزان بازدهی پنی سیلین را به ۲۰ برابر رساند. چه کسی فکر می کرد پئوریا این قدر در تولید داروی معجزه آسایی که برحسب تصادف در لندن کشف شده بود، نقش پیدا کند؟

اشاره:

استفاده از پنی سیلین نه تنها جان هزاران نفر را طی جنگ جهانی نجات داد، بلکه عاملی شد تا برای کشف آنتی بیوتیک های دیگر، از جمله خانواده ای از ترکیبات مشابه شیمیایی پنی سیلین به نام سفالوسپورینها، پژوهش هایی انجام گیرد. برخی از این آنتی بیوتیک های جدید در مبارزه با باکتری هایی که به پنی سیلین مقاوم اند مؤثر هستند .

فلمینگ، فلوری و چین جایزه نوبل در فیزیولوژی یا پزشکی را در سال ۱۹۴۵ مشترکاً بردند. هر سه متعاقباً به سبب پژوهشهایشان، که منجر به تسکین آلام و نجات جانهای بی شماری شده بود، به لقب سر نایل شدند.

سِرالکساندر فلمینگ به بهره ای که از بخت یاری برد، آگاه بود. یک بار گفت: سرگذشت پنی سیلین جنبه عاطفی خاصی دارد و نشان می دهد که چقدر بخت، اقبال، سرنوشت، تقدیر، یاهر چیزی که اسمش را می گذارید، در زندگی هر کس نقش دارد . باید اضافه کنم که اگر هوشمندی یا – اگر بخواهیم جزء اساسی تعریف والپول از بخت یاری را به کار  ببریم – ذکاوت فلمینگ نبود، تصادف هایی که برایش اتفاق افتادند به هیچ چیزی نمی انجامیدند.

ساختمان پنی سیلین

پنی‌سیلین که از داروهای مهم پزشکی می‌باشد، یک آنتی بیوتیک با حلقه بتا _ لاکتام است که ساختمان آن را در مقوله زیر مورد بررسی قرار می‌دهیم.

تاریخچه کشف پنی سیلین

در سال ۱۹۲۸ ، باکتریولوژیست انگلیسی ، “الکساندر فلمینگ” (متولد ۱۸۸۱ و وفات ۱۹۵۵ میلادی) که عضو کالج سلطنتی جراحان انگلستان بود، متوجه شد که استفیلوکوکوسهای متعددی که برای کشف در روی میز آزمایشگاه کنار گذاشته شده بودند، از طریق هوای آزمایشگاه به میکروارگانیسم آغشته شده‌اند. یک کپک سبز پنیسیلیوم در بعضی از قسمتها رشد کرده ، استافیلوکوکوس در کنار آن متلاشی شده است. جسمی که باعث فعالیت آنتی بیوتیکی شد، پنی سیلین نامیده شد.

کشف پنی سیلین به‌عنوان یک آنتی بیوتیک قوی با طیف وسیعی یکی از نقطه‌های عطف شیمی پزشکی است. همانند اکثر چنین پیشرفتهایی ، خوش شانسی ، نقش مهمی را ایفا کرده است.

ورود پنی سیلین به دنیای پزشکی

پنی سیلین در فرم خالص آن ، حدود یک سال پس از کشف آن توسط الکساندر فلمینگ وارد دنیای پزشکی شده ، در دسترس عموم قرار گرفت. به دنبال آن پنی سیلینهای مختلفی با گروههای متفاوت سنتز گردید.

انواع پنی سیلین

پنی سیلین G ، دارای یک گروه فنیل متیل ( بنزیل C۶H۵CH۲-) متصل به عامل آمیدی است. آمپی سیلین ، دارای یک استخلاف فنیل آمینو متیل (C۶H۵CHNH۲ ) است. ترکیبات از نظر ساختمانی و بیولوژیکی مربوطه ، سفالوسفورین‌ها می‌باشند که آنتی بیوتیکهای مهمی هستند و اغلب در مواردی که پنی سیلینها فعال نیستند، از خود فعالیت نشان می‌دهند.

پنی سیلین ، یک آنتی بیوتیک حاوی بتا _ لاکتام

آمیدها ، آلکان آمید و آمیدهای حلقوی « لاکتام » نامیده می‌شوند. نام سیستماتیک آنها ، آزا_۲ _سیکلو آلکانون می‌باشد و قواعد مربوط به نامگذاری آنها ، همان قواعدی است که برای لاکتونها تدوین شده است.

آمیدهای حلقوی ، بتا _ لاکتام نامیده می‌شوند و پنی سیلین حاوی این حلقه است. حلقه بتا _ لاکتام تحت فشار ، مسئول فعالیت آنتی بیوتیکی این داروهاست. چون حلقه در اثر باز شدن از فشار آزاد می‌شود، بتا _ لاکتام‌ها معمولا فعالتر و واکنش پذیرتر از آمیدها می‌باشند.

نحوه عملکرد پنی سیلین

آنزیم ترانس پپتیداز که واکنش اتصال متقاطع بسیار مهم و حساس را در بیوسنتز دیواره‌های سلولی باکتری کاتالیز می‌کند، پنی سیلین را به عنوان سوبسترا می‌پذیرد. سپس پنی سیلین یک اکسیژن نوکلئوفیلی آنزیم را آلکانویله کرده ، به غیر فعال شدن آن منجر می‌شود. ساختمان دیواره سلولی متوقف می‌شود و ارگانیسم به‌زودی می‌میرد.

نوع واکنش عملکرد پنی سیلین

واکنش اثر پنی سیلین بر ارگانیسم زنده ، عکس تشکیل آمید از استر است.

مقاومت برخی باکتریها در برابر پنی سیلین

بعضی باکتریها در برابر پنی سیلین مقاومند، زیرا یک آنزیم به نام پنی سیلیناز تولید می‌کنند که حلقه بتا _ لاکتام را قبل از اینکه بتواند خود را به ترانس پپتیداز بچسباند، هیدرولیز می‌کند. سرعت این هیدرولیز ، بستگی به ساختار بتا _ لاکتام دارد.

سفالوسفورینها ، تحت تاثیر پنی سیلیناز قرار نمی‌گیرند. با وجود این ، پیدایش نسلهایی از باکتریهای مقاوم در برابر آنتی بیوتیک ، در نتیجه تجویز پی در پی و فاقد تشخیص پنی سیلین و دیگر آنتی بیوتیکها باعث شده است تا کوششهای مستمر و وسیعی در جهت سیستمهای کشف گزینشی‌تر ، فعالتر و جدیدتر به عمل آید.

جهت جستجو سریع موضوع مقاله ، پرسشنامه ، پاورپوینت و گزارش کارآموزی می توانید از قسمت بالا سمت راست جستجو پیشرفته اقدام نمایید.

همچنین جهت سفارش تایپ ، تبدیل فایل پی دی اف (Pdf) به ورد (Word) ، ساخت پاورپوینت ، ویرایش پایان نامه و مقاله با ما در تماس باشید.