Penicylina — pierwszy antybiotyk
Rozszerzenie tematu bakterii i antybiotyków. Antybiotyk (penicylina) hamuje wzrost bakterii, niszcząc ich ścianę komórkową; wokół krążka nasączonego antybiotykiem powstaje strefa zahamowania wzrostu, tym większa, im skuteczniejszy/silniejszy jest antybiotyk (Nobel medycyna 1945).
Dam Ci zdanie o penicylinie i metodzie krążkowo-dyfuzyjnej — oceń, czy jest prawdziwe.
Co się właśnie stało?
Zwiększyłeś stężenie penicyliny na krążku, a wokół niego pojawiła się coraz większa, wolna od bakterii obwódka — strefa zahamowania wzrostu. To dokładnie ten obraz, który w 1928 roku zaskoczył Alexandra Fleminga: na zapomnianej płytce z gronkowcami pleśń Penicillium notatum wytworzyła substancję, wokół której bakterie nie rosły.
Jak działa penicylina?
Penicylina blokuje enzym (transpeptydazę, tzw. białko wiążące penicylinę), który buduje i usztywnia ścianę komórkową bakterii z peptydoglikanu. Bez sprawnej ściany komórka bakteryjna nie wytrzymuje własnego ciśnienia osmotycznego i pęka. Działa więc tylko na komórki aktywnie budujące ścianę — czyli na rosnące, dzielące się bakterie (najsilniej na Gram-dodatnie, z grubą warstwą peptydoglikanu).
Uproszczony model dyfuzji (metoda krążkowo-dyfuzyjna):
Antybiotyk dyfunduje z krążka w żel agarowy, a jego stężenie maleje wraz z odległością. Tam, gdzie spadnie poniżej progu hamującego (MIC), bakterie znów mogą rosnąć — stąd wyraźna, kolista granica strefy. Właśnie na tej zasadzie działa antybiogram: test krążkowo-dyfuzyjny sprawdzający, na jakie antybiotyki wrażliwy jest dany szczep bakterii.
Dlaczego strefa rośnie coraz wolniej?
Bo promień strefy zależy od pierwiastka ze stężenia, a nie od niego wprost — podwojenie dawki antybiotyku nie podwaja promienia strefy. Powierzchnia (pokrycie płytki) rośnie za to z kwadratem promienia, więc nawet niewielki przyrost strefy oznacza dużo większy obszar chroniony przed bakteriami.
Po co Ci to na maturze:
Mechanizm działania antybiotyków (ściana komórkowa, synteza białek, replikacja DNA) i metoda krążkowo-dyfuzyjna to klasyczne zagadnienia z mikrobiologii i genetyki bakterii — pojawiają się przy pytaniach o odkrycie Fleminga, Nagrodę Nobla 1945 (Fleming, Florey, Chain) oraz mechanizmy narastającej oporności bakterii na antybiotyki.
Zapamiętaj: penicylina niszczy ścianę komórkową bakterii, dlatego wokół krążka z antybiotykiem powstaje strefa zahamowania wzrostu — im wyższe stężenie, tym większa strefa, ale przyrost słabnie (r ~ √C).
Teoria i wzory
Mechanizm działania
Penicylina blokuje syntezę ściany komórkowej bakterii — komórka nie może się prawidłowo dzielić i ginie. Odkrył ją Fleming, obserwując pleśń hamującą wzrost bakterii (Nobel 1945).
Strefa zahamowania wzrostu
Wokół krążka nasączonego antybiotykiem lek dyfunduje w podłoże i powstaje jasna strefa wolna od bakterii.
Kluczowa zależność
- im skuteczniejszy / silniejszy antybiotyk, tym większa średnica strefy zahamowania
- rozmiar strefy to miara wrażliwości danego szczepu (antybiogram)
Zasada
Antybiotyki działają na bakterie (ich struktury, np. ścianę), nie na wirusy.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Jak odkryto penicylinę?
Fleming zauważył, że pleśń zanieczyszczająca hodowlę bakterii hamuje ich wzrost wokół siebie.
›Co pokazuje strefa zahamowania wzrostu?
Obszar wolny od bakterii wokół antybiotyku — im większy, tym skuteczniejszy antybiotyk.
›Jak działa penicylina?
Niszczy ścianę komórkową bakterii, uniemożliwiając im wzrost i podział.