Grandes descobertas científicas
Descoberta da penicilina
Em poucas palavras
A penicilina é uma substância produzida por fungos do gênero Penicillium que impede certas bactérias de construir a própria parede. Alexander Fleming percebeu seu efeito em 1928, ao ver que um fungo contaminante havia impedido o crescimento de bactérias numa placa de cultura. Anos depois, pesquisadores em Oxford a purificaram e mostraram que podia ser usada como medicamento. Isso abriu a era dos antibióticos.
Status do conhecimento: Consolidado
Fato ou mecanismo bem estabelecido, confirmado por observação e experimento repetidos.
A observação de Fleming em 1928, o desenvolvimento posterior em Oxford e o mecanismo de ação sobre a parede das bactérias são bem estabelecidos. Detalhes de bastidores da rotina do laboratório variam conforme a fonte e não são tratados aqui.
Aprofundamento científico
A observação de 1928
Alexander Fleming trabalhava no hospital St Mary's, em Londres, estudando bactérias do gênero Staphylococcus. Em 1928, ele notou que uma das placas de cultura havia sido contaminada por um fungo do gênero Penicillium e que, ao redor do fungo, as colônias de bactérias não tinham crescido. Havia uma zona limpa em torno do contaminante.
Fleming concluiu que o fungo liberava alguma substância capaz de inibir as bactérias, e chamou esse material de penicilina. Ele publicou o resultado e verificou que o caldo do fungo afetava várias bactérias. Isso é bem estabelecido. O que a literatura histórica não permite afirmar com segurança são detalhes como as condições exatas que levaram à contaminação, e por isso eles ficam de fora.
Da curiosidade de laboratório ao medicamento
Observar o efeito não equivalia a ter um remédio. A substância era instável e existia em quantidades minúsculas no caldo do fungo. A etapa decisiva veio de um grupo da Universidade de Oxford, liderado por Howard Florey, com Ernst Chain e outros colaboradores, que na virada dos anos 1930 para os 1940 trabalhou para purificar a penicilina, produzi-la em maior escala e testá-la em animais e depois em pacientes.
O uso em larga escala se consolidou na década de 1940, com apoio de esforços industriais de produção. Em 1945, Fleming, Florey e Chain dividiram o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina. A divisão do prêmio reflete algo que o relato popular costuma apagar: a descoberta e o desenvolvimento do medicamento foram trabalhos distintos, feitos por pessoas diferentes.
Como a penicilina age
Muitas bactérias são envolvidas por uma parede celular que contém uma malha de peptideoglicano, um polímero que dá rigidez à célula. Enquanto a bactéria cresce e se divide, enzimas ligam as fibras dessa malha entre si. A penicilina e os antibióticos da mesma família, chamados beta-lactâmicos, bloqueiam essas enzimas. Isso é bem estabelecido.
Sem a ligação cruzada, a parede nova fica fraca. A pressão interna da célula, que é maior que a do ambiente, acaba rompendo a bactéria em crescimento. Como as células humanas não possuem parede de peptideoglicano, esse alvo específico não existe nelas. Por esse mesmo motivo a penicilina não tem efeito sobre vírus, que não têm parede nem metabolismo próprio.
Resistência e o legado
Algumas bactérias produzem enzimas chamadas beta-lactamases, que quebram o anel químico característico da penicilina e a inativam. Com o uso de antibióticos, bactérias com esses mecanismos de defesa ficam em vantagem e se tornam mais comuns. A resistência bacteriana é hoje um problema reconhecido por organizações de saúde em todo o mundo.
Do ponto de vista histórico, a penicilina inaugurou a busca sistemática por substâncias de origem microbiana com efeito antibiótico. Muitos outros antibióticos foram descobertos depois, e a química de modificação da penicilina gerou derivados que alcançam bactérias diferentes.
Diagrama
- Bactéria cresceA célula precisa construir parede nova para aumentar e se dividir.
- Penicilina se liga a enzimasEla bloqueia as enzimas que unem as fibras do peptideoglicano.
- Parede nova fica fracaSem ligações cruzadas, a malha perde resistência.
- Pressão interna venceA pressão dentro da célula é maior que a de fora.
- Bactéria se rompeA célula em crescimento morre.
Esquema simplificado do efeito de antibióticos beta-lactâmicos sobre bactérias em multiplicação.
Tabelas e comparações
| Fleming (1928) | Oxford (anos 1930 e 1940) | |
|---|---|---|
| Contribuição principal | Observou e descreveu a atividade antibacteriana do fungo. | Purificou a substância e demonstrou o uso terapêutico. |
| Forma da substância | Caldo bruto do fungo, instável. | Material mais concentrado, testado em animais e pessoas. |
| Resultado | Descoberta de um fenômeno. | Base para produção em escala de um medicamento. |
Exemplos do cotidiano
- Infecções bacterianas da garganta, da pele e de outros tecidos estão entre os problemas para os quais antibióticos da família da penicilina foram desenvolvidos, sempre com orientação profissional.
- Uma placa de laboratório com um halo limpo ao redor de uma colônia de fungo reproduz, em escala pequena, o que Fleming viu.
- Quando se diz que antibiótico não funciona contra gripe ou resfriado, o motivo é que esses quadros são causados por vírus, que não têm parede celular.
- O queijo azul usa fungos do gênero Penicillium, mas isso não significa que o queijo contenha o medicamento.
Conceitos relacionados
- Antibiótico
- Substância que mata ou impede o crescimento de bactérias. Não age sobre vírus.
- Parede celular bacteriana
- Estrutura externa rígida de muitas bactérias, formada em grande parte por peptideoglicano, que protege a célula do rompimento.
- Beta-lactâmico
- Família de antibióticos, que inclui a penicilina, caracterizada por um anel químico de quatro átomos que bloqueia a construção da parede bacteriana.
- Resistência bacteriana
- Capacidade de uma bactéria de sobreviver à ação de um antibiótico, por exemplo ao produzir enzimas que o destroem.
Curiosidades
- Fleming, Florey e Chain receberam juntos o Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1945.
- A penicilina é produzida naturalmente por fungos, provavelmente como parte da competição por espaço e nutrientes com bactérias no ambiente. Essa função ecológica é uma interpretação plausível, não algo demonstrado em todos os casos.
- O próprio Fleming alertou, em discursos, para o risco de uso inadequado dos antibióticos favorecer a resistência.
Contexto histórico
Em 1928, Alexander Fleming observou no hospital St Mary's, em Londres, que um fungo do gênero Penicillium contaminando uma placa de cultura impedia o crescimento de estafilococos ao redor. Ele deu à substância o nome de penicilina e descreveu seu efeito sobre diversas bactérias, mas não conseguiu, naquele momento, obtê-la em forma pura e estável.
O desenvolvimento como medicamento ocorreu na Universidade de Oxford, a partir de trabalhos coordenados por Howard Florey, com contribuição central de Ernst Chain. O período da Segunda Guerra Mundial aumentou a urgência do tema e impulsionou a produção em escala. Em 1945, os três pesquisadores receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina.
Em resumo
- Fleming observou em 1928 que um fungo Penicillium inibia bactérias numa placa de cultura.
- A transformação em medicamento foi trabalho de uma equipe de Oxford liderada por Florey, com Chain.
- A penicilina impede bactérias de montar a parede celular e não age sobre vírus.
- O uso amplo favoreceu a resistência bacteriana, um desafio atual.
Fontes
- Alexander Fleming — Encyclopaedia Britannica, Enciclopédia
- The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1945 — Nobel Prize Outreach, Institucional
- Antimicrobial resistance — Organização Mundial da Saúde, Institucional
- Molecular Biology of the Cell (capítulos sobre bactérias e células) — Alberts et al., Livro
Como escolhemos e revisamos fontes: critérios de fontes e revisão científica.
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