II Теоретическая часть

ПЕНИЦИЛЛИН И БАКТЕРИИ: ГОНКА ВООРУЖЕНИЙ

Ученицы 10А класса, МБОУ «СОШ №53» г. Чебоксары

Русскова Анастасия Юрьевна, Николаева Зинаида Александровна

 

 

Руководитель:

Белова Виктория Геннадьевна,

учитель биологии

 

 

Чебоксары, 2020 г.

Содержание

I Введение. 3-4

II Теоретическая часть. 4-7

1. История открытия антибиотиков.................................................................................... 4-5

2. Антибиотики и их классификация. 5

3. Механизм действия пенициллина 5-6

4. Показания к применению пенициллина. 6

5. Негативное воздействие пенициллина на организм человека 6-7

III Практическая часть. 7-9

1. Изучения влияния антибиотиков на кисломолочные бактерии 7-8

2. Определение влияния синтетических антибиотиков на микроорганизмы 8-9

3. Результаты наблюдений. 9

4. Вывод по проделанной работе. 9

IV Заключение. 10

V Список используемой литературы.. 11

VI Приложение. 12

 

        

I Введение

На протяжении многих веков человечество атаковали многочисленные инфекции, унося миллионы жизней. Спасение пришло лишь в двадцатом веке с появлением антибиотиков. Выдающееся открытие А. Флемингом пенициллина привело к тому, что возникла наука об антибиотиках, была создана мощная промышленность по их производству, не имеющая предшественников. В результате антибиотики приобрели социальное значение, повлияли на экономику.

Однако спустя некоторое время об антибиотиках заговорили как о враге, убивающем все живое. И до сих пор ученые умы не могут прийти к однозначному мнению, что же такое антибиотики - добро или зло. Заболевания, вызываемые микроорганизмами, долгое время были бичом всего человечества. И после того, как было доказано, что инфекционные заболевания вызываются болезнетворными бактериями, еще почти сто лет не существовало хороших антибактериальных средств. Препараты, которые использовались в тот период, отличались токсичностью и низкой эффективностью. Лишь в тридцатые годы нашего столетия были синтезированы сульфаниламидные препараты, а спустя десять лет - антибиотики. Появление этих препаратов произвело настоящую революцию в медицине, так как врачи впервые получили возможность эффективно лечить инфекционные заболевания.

Но у любой медали, как известно, есть и обратная сторона. Из лучших побуждений, чтобы вылечить больше, быстрее, эффективнее, врачи назначали антибактериальные средства всегда и везде, где был намек на инфекцию. Но практически сразу появились неожиданные проблемы: формирование у бактерий устойчивости, появление нежелательных побочных эффектов - аллергия, дисбактериоз. Сегодня антибиотики раздаются направо и налево, как конфеты маленьким детям. Поднялась температура – антибиотик, проблемы с кишечником – антибиотик. Антибиотики также назначаются при вирусных инфекциях, при которых они бесполезны. Если так пойдет дальше, скоро их будут выдавать при плохом настроении.

Актуальность:

Чрезмерное назначение антибиотиков приводит к резистентности бактерий и разрушению собственного иммунитета, за счёт гибели дружественной микрофлоры кишечника. Антибиотики делают нас слабее, а микроорганизмы становятся сильнее в долгосрочной перспективе.  Все это способствовало возникновению различных заблуждений относительно антибактериальных препаратов. Мы постараемся развеять некоторые из них, понять, когда антибиотики действительно нужны, а когда без них лучше обойтись.

Цель исследования:

       Исследовать влияние синтетических и природных антибиотиков на жизнедеятельность штаммов бактерий.

Задачи:

1) проанализировать имеющуюся медицинскую литературу по данной теме;

2) выбрать оптимальный метод использования антибиотиков относительно биологических тел;

3) провести эксперимент и определить влияние антибиотиков на микроорганизмы;

4) сделать выводы по проведенному эксперименту;

5) подвести итоги по работе.

Предмет исследования – плесневой гриб – пеницилл и полусинтетический антибиотик широкого спектра действия группы пенициллинов – амоксициллин.

Объект исследования – микроорганизмы.

Гипотеза: люди создали различные вещества для борьбы с бактериями - от антибиотиков до антисептиков, которые должны уничтожать микроорганизмы. Мы предположили, что антибиотики влияют на жизнедеятельность бактерий, угнетая их рост и развитие. Для этого нами были выращены бактерии и исследовано влияние на них антибактериальных веществ гриба пеницилла и антибиотика из группы полусинтетических пенициллинов - амоксициллина.

       Методы исследования:

· анализ литературы;

· поиск информации в сети Интернет;

· постановка экспериментов;

· наблюдение;

· измерение;

· анализ результатов опыта.

 

II Теоретическая часть

       История открытия антибиотиков

       История пенициллина начинается с открытия Александра Флеминга. В начале осени 1928 года британский бактериолог Александр Флеминг вернулся из отпуска и, войдя в свою лабораторию, принялся осматривать своё рабочее место. Поборником порядка учёный не был, и перед отъездом оставил несколько немытых чашек Петри (для работы с бактериями). Всё бы ничего, но в чашках остались не просто какие-то безобидные бактерии, а сам Staphylococcusaureus - серьёзный патоген, вызывающий нагноения. Осматривая чашки с микроорганизмами, Флеминг подметил, что на чашках появилась плесень. Поместив образцы под микроскоп, учёный был удивлен: стафилококков в местах скопления плесневого грибка не оказалось.

       Кстати, замечательная плесень относилась к редкому виду и попала в чашку совершенно случайно. Доктор занес ее на немытых руках из другой лаборатории, где исследовались образцы плесневых грибков, которые брались из домов больных астмой. Эти грибы относились к роду Penicillium, отсюда и название «пенициллин».

       До 40-х годов Флеминг активно работал со своим открытием и столкнулся с множеством затруднений. Пенициллин было трудно выделить, производить его оказалось медленно и дорого. Флеминг фактически забросил свою затею, но тут эстафету приняли его коллеги из Оксфордского университета – врач Говард Флори и химик Эрнст Чейн. В 1941 году они в Оксфорде сумели получить первую порцию лекарства, однако промышленное производство было налажено ими лишь в 1943 году в США.

       О сенсационных результатах работы Флори и Чейна по промышленному производству пенициллина стало известно в СССР. Ещё в начале войны Наркомздрав заказал в Англии штамм Александра Флеминга, но заказ никак не выполняли, и в Советском Союзе решили – ждать больше нельзя, тысячами гибнут люди, нужен свой пенициллин.

       Для разработки отечественного пенициллина весной 1942 года была создана новая лаборатория на базе Всесоюзного института экспериментальной медицины, работу которой возглавила Зинаида Ермольева. Ей предстояло в кратчайшие сроки создать чудо-лекарство. Поразительно, но самая лучшая культура плесени, а, следовательно, и наиболее чистая культура пенициллина была получена из спор плесени, выращенных на стене бомбоубежища одного из московских жилых домов. Полученный Ермольевой пенициллин был назван «крустозин ВИЭМ» и стал основой для производства первого советского пенициллина в промышленных масштабах. Чтобы обеспечить его выпуск, лаборатория Ермольевой работала в несколько смен, занимаясь практически полукустарным изготовлением первого антибиотика. Препараты испытывали на мышах, морских свинках и кроликах. Результаты же превосходили все ожидания.

       Примерно в то же время в институте Петра Капицы разработали метод лиофильной сушки, позволявший получать сублимированные продукты, и поэтому в лаборатории профессора Ермольевой уже могли хранить препарат в виде сухого порошка. Ермольева добилась того, что уже осенью 1943 года фармкомитет Наркомздрава СССР разрешил применять отечественный пенициллин – крустозин. Сразу несколько больниц Москвы получили его для клинических испытаний и в течение двух месяцев детально изучали эффективность лекарства на раненых. Использование этого лекарства резко снизило смертность и заболеваемость, связанную с гнойной инфекцией. Практически до 80% раненых стали возвращаться в строй. Изобретённый Ермольевой препарат в конце 40-х годов исследовали зарубежные учёные и пришли к выводу, что по своей эффективности он превосходит заокеанский пенициллин. Тогда Зинаида Ермольева и получила почётное имя - Мадам Пенициллин.

       Антибиотики и их классификация

       Антибио́тики (от др.-греч. ἀντί «против» + βίος «жизнь») — вещества, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариотических или простейших. Огромное разнообразие антибиотиков и видов их воздействия на организм человека явилось причиной классифицирования и разделения антибиотиков на группы.

       Классификация антибиотиков по характеру воздействия на бактериальную клетку:

· бактериостатические препараты (останавливают рост и размножение бактерий);

· бактерицидные препараты (уничтожают бактерии).

       По способу получения различают антибиотики:

· природные;

· синтетические;

· полусинтетические.

       По направленности действия различают:

· антибактериальные;

· противоопухолевые;

· противогрибковые.

       По спектру действия различают:

· антибиотики широкого спектра действия;

· антибиотики узкого спектра действия.

 

Механизм действия пенициллина

Механизм действия лекарственного вещества лежит в основе применения пенициллина. Применяется любое лекарственное средство вовсе не для того, чтобы случилась новая биохимическая реакция или физиологический процесс. Роль лекарства в стимуляции, имитации, угнетении или вовсе блокировке действия внутренних посредников, отвечающих за сигналы между различными органами и системами через биологические субстраты.

Так, пенициллины в частности участвуют в синтезе клеточной стенки, а точнее в синтезе гликопептида. Это очень сложный биохимический процесс, нарушение которого вызывает лизис клетки или появления участков и вовсе без клеточной стенки. Это нечто аналогичное выращиванию микроорганизмов без незаменимых аминокислот, прежде всего, без лизина или его предшественника, диаминопимелиновой кислоты.

Будучи бета-лактамным антибиотиком, пенициллин обладает способностью вмешиваться в синтез гликопептида и вызывать лизис обнаженной цитоплазмы и гибель клетки. В том и заключается основа механизма действия пенициллина.

Применение пенициллина позволяет воспрепятствовать построению микробами клеточных оболочек, происходит блокирование конечной стадии синтеза бактериальной стенки. Действие пенициллина оценивается как бактерицидное и бактериостатическое.

Он демонстрирует эффективность по отношению к:

-стрептококкам,

-гонококкам,

-пневмококкам,

-менингококкам,

-возбудителям столбняка,

-возбудителям сибирской язвы,

-возбудителям газовой гангрены,

-возбудителям дифтерии,

-некоторым штаммам патогенных стафилококков,

-некоторым штаммам протея.

     Показания к применению пенициллина

Итак, было названо, против каких микроорганизмов активны пенициллины, но какие заболевания ими можно вылечить? Перечень таковых образуют:

ü сепсис,

ü септический эндокардит,

ü пневмококковая, менингококковая, гонококковая и другие инфекции, часто обширные и глубоко локализованные,

ü крупозная и очаговая пневмония,

ü плевролегочные процессы, в частности гнойные плевриты,

ü крупные раны тяжелые ожоги и в период после операций для профилактики осложнений,

ü фурункулез,

ü абсцессы мозга и гнойный менингит,

ü гонорея,

ü сифилис,

ü сикоз,

ü воспаления глаза и уха, отиты,

ü холецистит,

ü холангит,

ü ревматизм,

ü пупочный сепсис, септикопиемии и септико-токсические болезни у новорожденных и грудных детей,

ü скарлатина,

ü дифтерия.

Негативное воздействие пенициллина на организм

1) Аллергические реакции:

Аллергические реакции на пенициллин со стороны кожи выражаются в эритеме, ограниченных или распространённых высыпаниях, крапивнице и сыпях, дерматите.

       2) Ампициллиновая сыпь:

Это высыпания на коже, которые не имеют отношения к аллергии и проходят бесследно после окончания приема пенициллиновых антибиотиков. Чаще всего бывают у детей. Зуда в большинстве случаев не бывает, и специального лечения она не требует.

3) Дисбиотические расстройства или кандидоз:

       Эти досадные неприятности могут проявляться диареей, вздутием живота, зудом половых органов. Но бежать за лечением в аптеку нет смысла. Зачастую они не несут никакой угрозы и проходят бесследно по окончанию приема антибиотиков. Если вам хочется помочь себе, микробиологи советуют ежедневно принимать по 0,5 литра кисломолочных продуктов (кефир, ряженка), наиболее эффективны те, что содержат лактобактерии.

4) Нарушение механизма системы «энергодобычи»:

Происходит нарушение клеточного дыхания, а значит, доступ кислорода к тканям значительно ограничивается, то есть организм как бы переходит в анаэробное состояние.

5) «Угнетение» печени:

Происходит забивание желчных проходов печени. Она практически лишается способности накапливать гликоген. В уже поврежденную печень практически гарантированно заселяются паразиты.

Антибиотики быстро истощают буферные системы печени, призванные компенсировать токсические воздействия. Как следствие их недостатка — повышенный вред от ядов, болезни. Печень меняет свои функции: вместо очищения начинает загрязнять нас.

6) Подавление иммунитета:

Иммунитет это защитные силы организма, его «оборона», оберегающая организм от вторжения болезнетворных агентов. Подавление иммунитета ослабляет естественную защиту организма, вот почему антибиотикотерапия не должна быть чрезмерно длительной.

7) Влияние на работу органов дыхания:

В работе органов дыхания побочное действие от применения пенициллина может проявиться ринитом, ларингофарингитом и фарингитом, бронхиальной астмой и астматическим бронхитом.

       8) Инфильтрат в месте введения

       Это болезненное уплотнение в месте введения антибиотика, сопровождается болью, отеком, покраснением. Возникает часто при неглубоком введении лекарства шприцем с маленькой иглой. Его обязательно необходимо показать доктору, так как в тяжелом случае может понадобиться хирургическая помощь.

 

       При назначении пенициллинов медику следует взвесить потенциальный риск и ожидаемую пользу, принять во внимание все анамнестические данные о применении пенициллина и реакциях на него. И, конечно же, применение пенициллинов не должно происходить в рамках самолечения.