¿Cómo actúa la penicilina? – Descubrimiento, mecanismo y propiedades

Descubrimiento de la penicilina

A veces, en la vida, haces un descubrimiento asombroso mientras intentas hacer algo completamente diferente. En 1928, el bacteriólogo escocés, Alexander Fleming, estaba revisando unas viejas placas bacterianas para limpiar un poco su laboratorio, cuando descubrió esta placa mohosa. Estaba a punto de tirarlo a la basura cuando notó algo inusual. Alrededor de la colonia de moho, la bacteria Staphylococcus aureus no estaba creciendo tan bien. Eso es gracioso… ¿cómo pudo pasar eso?

¡Resulta que el moho estaba llevando a cabo una guerra química! Estaba liberando un compuesto que podría matar bacterias en un intento de tener más espacio para crecer y más nutrientes para sí mismo. Cuando un microorganismo produce una sustancia que puede matar a otros microorganismos, se llama antibiosis. Puede comparar esta palabra con ‘simbiosis’, que es cuando los organismos viven juntos de una manera que a menudo es mutuamente beneficiosa. La palabra “antibiótico” proviene de esta “antibiosis”.

El moho productor de antibióticos se identificó como miembro del género Penicillium, y su compuesto antibacteriano finalmente se aisló y se denominó penicilina. A principios de la década de 1940, Howard Florey y Ernst Chain llevaron a cabo los primeros ensayos clínicos de penicilina, justo a tiempo para que el fármaco se utilizara en soldados heridos en las etapas finales de la Segunda Guerra Mundial. Desde ese momento en adelante, los antibióticos han tenido un gran impacto en la historia de la humanidad y han reducido drásticamente la carga de enfermedades infecciosas en el mundo.

Mecanismo de la penicilina

A estas alturas, probablemente tengas mucha curiosidad por saber cómo funciona realmente la penicilina. Resulta que la penicilina interfiere con la síntesis de peptidoglicano en las paredes celulares bacterianas. Recuerde que el peptidoglicano es una molécula compleja hecha de azúcares y polipéptidos que forma una red resistente y fuerte que rodea las células bacterianas. El peptidoglicano es un componente importante de la mayoría de las paredes celulares bacterianas. La capa rígida de peptidoglicano ayuda a las bacterias a permanecer intactas frente a la presión osmótica, que es cuando el agua tiende a entrar o salir de una célula para equilibrar la concentración de solutos a ambos lados de la membrana.

La penicilina evita que el peptidoglicano se reticule adecuadamente en las últimas etapas de la síntesis de la pared celular bacteriana. Esto debilita en gran medida la pared celular y hace que la bacteria se lisie, o se rompa, debido a la presión osmótica. La penicilina es bactericida porque mata directamente las bacterias. Y, dado que el peptidoglicano no se encuentra en las células humanas, la penicilina es selectivamente tóxica y no nos daña cuando la tomamos. Suena como un gran antibiótico, ¿verdad?

Espectro de actividad de la penicilina

Es importante recordar que la penicilina es un antibiótico de espectro reducido, lo que significa que es eficaz contra una gama relativamente estrecha de bacterias. La razón radica en los diferentes tipos de paredes celulares que pueden tener las bacterias. Recuerde que las bacterias se pueden dividir en dos grupos principales según el procedimiento de tinción de Gram, que tiñe las bacterias Gram positivas y Gram negativas de manera diferente debido a sus diferentes paredes celulares.

Las bacterias grampositivas tienen una sola membrana plasmática y una capa gruesa de peptidoglicano que la rodea. Por el contrario, las bacterias Gram-negativas tienen dos membranas con una fina capa de peptidoglicano entre ellas. La penicilina tiene diferentes efectos sobre estos dos tipos de bacterias. En las bacterias Gram positivas, la penicilina puede acceder a la capa gruesa de peptidoglicano con mucha facilidad. A medida que la bacteria comienza a replicarse, primero se alarga hasta aproximadamente el doble del tamaño normal. Mientras esto sucede, se produce más peptidoglicano para compensar el área de superficie adicional. Pero, cuando hay penicilina, el peptidoglicano no puede reticularse adecuadamente, por lo que la pared celular es muy débil en algunos lugares.

Con el tiempo, se acumula suficiente presión osmótica para que la bacteria explote y muera. Sin embargo, las bacterias gramnegativas no tienen que preocuparse tanto por la penicilina. Su membrana externa evita que la penicilina penetre en el periplasma, donde se encuentra la fina capa de peptidoglicano. Sin embargo, existen otros antibióticos, como la carbenicilina, que están relacionados con la penicilina pero pueden penetrar mejor las membranas externas gramnegativas. Las bacterias gramnegativas son más susceptibles a estos antibióticos.

Resumen de la lección

En esta lección, aprendimos sobre el descubrimiento accidental de antibióticos de Alexander Fleming cuando encontró una placa bacteriana mohosa en su laboratorio. Aprendimos que la antibiosis es cuando un microorganismo produce una sustancia que puede matar a otros microorganismos, ¡que es como una guerra química!

A continuación, aprendimos cómo funciona la penicilina. Interfiere con la síntesis de peptidoglicano. Esto debilita las paredes celulares de las bacterias en división, por lo que estallan y mueren debido a la presión osmótica.

Finalmente, aprendimos que la penicilina es un antibiótico de espectro estrecho y es más eficaz contra las bacterias Gram positivas. Las bacterias gramnegativas están protegidas contra los efectos de la penicilina porque tienen una membrana externa protectora que evita que la penicilina acceda a su capa de peptidoglicano.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, podrá:

• Describe cómo Alexander Fleming descubrió la penicilina.
• Definir antibiosis
• Explicar cómo actúa la penicilina contra las bacterias Gram positivas y por qué no es eficaz contra las bacterias Gram negativas.
• Identificar un antibiótico que sea eficaz contra las bacterias gramnegativas.