1.Súkromné gymnázium Bajkalská 20 Bratislava, Ravens

Školský rok 2014/2015

Bojovníci proti baktériám

Autori: Mária Pupáková

Kristína Kleinová

Petra Huňorová

Konzultanti:Eva Jahelková (hlavný)

Dano Pollák

Čestne vyhlásenie

Čestne prehlasujem, že sme pracovali samostatne a zdroje, z ktorých sme

čerpali, boli overené a dôveryhodné.

XMária Pupáková

XKristína Kleinová

XPetra Huňorová

2

ObsahÚvod.............................................................................................................................4

Louis Pasteur..............................................................................................................5

MIKROBIOLÓGIA A MIKROORGANIZMY.................................................................6

STEREOCHÉMIA.........................................................................................................6

PASTERIZÁCIA...........................................................................................................6KLIEŠŤOVÁ ENCEFALITÍDA (VÍRUSOVÝ ZÁPAL MOZGU) A MLIEKO................................................7UHT OHREV (ULTRAVYSOKOTEPELNÝ OHREV)..........................................................................7

FERMENTÁCIA (KVASENIE)......................................................................................7ALKOHOLOVÉ KVASENIE...........................................................................................................8MLIEČNE KVASENIE..................................................................................................................8KVASINKY................................................................................................................................9

VAKCINÁCIA.............................................................................................................10PRIEBEH BESNOTY V ORGANIZME...........................................................................................11ZLEPŠUJE OČKOVANIE IMUNITU?............................................................................................11PREČO JE PRI MALÝCH DEŤOCH VÄČŠIE RIZIKO NEŽIADUCICH PREJAVOV OČKOVANIA?.............11AKÉ SÚ RIZIKÁ OČKOVANIA?..................................................................................................12

Robert Koch..............................................................................................................13

BAKTERIOLÓGIA.....................................................................................................15GRAMOVO FARBENIE..............................................................................................................15PATOGÉNNE BAKTÉRIE...........................................................................................................16

REZISTENCIA NA ANTIBIOTIKÁ.............................................................................16PRENÁŠANIE ODOLNOSTI PROTI ANTIBIOTIKÁM........................................................................17

TUBERKULÓZA........................................................................................................17REZISTENCIA TUBERKULÓZY..................................................................................................18MULTIREZISTENTNÁ TUBERKULÓZA.........................................................................................19

Alexander Fleming...................................................................................................20

LYZOZÝM..................................................................................................................20

3

PENICILÍN..................................................................................................................21ZARADENIE............................................................................................................................24VÝROBA................................................................................................................................24STAVBA.................................................................................................................................25ÚČINKY PENICILÍNU................................................................................................................25NEŽELANÉ ÚČINKY.................................................................................................................26REZISTENCIA.........................................................................................................................26

Záver..........................................................................................................................27

Bibliografia................................................................................................................28

Resumé......................................................................................................................32

Summary...................................................................................................................33

Resümee....................................................................................................................34

4

ÚvodV dnešnom svete si nevieme predstaviť život bez rôznych protilátok či liečiv.

Preto sú témou nášho projektu práve bojovníci proti baktériám, za ktorými stoja roky

skúmania a ťažkej práce vedcov. Venovali sme trom veľmi významným vedcom pre

ľudstvo. Vedcov Louisa Pasteura, Roberta Kocha a Alexandra Fleminga naša téma

spája, pretože všetci traja výrazne prispeli svojimi objavmi medicíne a aj vďaka ním je

súčasná medicína na úrovni, na akej je. Na každé z významných zistení sa pozrieme

z chemickej, ale aj biologickej stránky. Objavy nami vybranými vedcami nám dnes

umožňujú prekonať choroby, ktoré v minulosti mali zväčša smrteľné následky.

Náš projekt vám priblíži v prvej časti Louisa Pasteura, ktorý svojou prácou

prispel nielen medicíne, stereochémii ale hlavne mikrobiológii, ktorú sám založil a

najmä jej sa venoval. Podrobnejšie vám objasníme čo je to mikrobiológia,

mikroorganizmy, stereochémia, fermentácia, pojmy ako vakcinácia či pasterizácia.

Prudký pokrok pre bakteriológiu, medicínu a mnohé ďalšie vedy spôsobili

prínosy nemeckého lekára Roberta Kocha. V druhej časti projektu sa zameriavame

na Kochov objav pôvodcu choroby Antrax, tuberkulózy, cholery. Podrobnejšie

vysvetlíme jeho objavy v bakteriológii, ale aj čo spôsobuje rezistenciu proti

antibiotikám.

Posledná časť projektu je venovaná škótskemu bakteriológovi a farmakológovi

Alexandrovi Flemigovi. Podrobne opíšeme objav enzýmu lyzozýmu a jeho význam,

následne objav penicilínu, prvého antibiotika, ktoré zachránilo obrovské množstvá

ľudí a používa sa do dnes. Vysvetlíme, ako toto antibiotikum vzniká, z čoho sa

skladá, ale aj ako účinkuje.

5

Louis PasteurTento francúzsky biológ, chemik a lekár, ktorý pôsobil v 19. storočí sa

považuje za zakladateľa mikrobiológie, lekárskej imunológie a stereochémie.

Preslávil sa vďaka objavu pasterizácie, čo znamenalo prudký rozvoj vinárstva a

pivovarníctva. Bol zástanca teórie o tom, že choroby spôsobujú baktérie. Počas

života objasnil fermentačný proces a pripravil vakcínu proti besnote.Jeho poznatky

získané počas života zmenili svet. Vďaka jeho objavom prestali byť niektoré smrtelné

choroby a epidémie hrozbou. Priebehy chorôb vedel popísať a taktiež na ne vynašiel

prevenciu. Vynašiel očkovaciu vakcínu na bacil antraxu, ktorú už v minulosti objavil

Robert Koch.

Narodil 27. decembra roku 1822 a umrel 28. septembera 1895 vo veku 72

rokov. Počas detstva v škole veľmi nevynikal avšak jeho veľkou prednosťou bolo

kreslenie, maľovanie a jazyky. Na univerzitu École normale Supériewre nastúpil až

na druhý pokus lebo najprv ho zaradili do skupiny priemerných žiakov chémie, čo ho

neuspokojilo. Skúšky sa mu najprv nepodarili, bol to totiž veľký trémik. Po ukončení

štúdia začal pracovať v laboratóriu pre známeho vedca Balarda. Neskôr aj tak

prerušil svoju prácu a zapojil sa do Februárovej revolúcie v roku 1848. Po krátkom

čase sa opäť vrátil do svojho laboratória. Neskôr ho vymenovali za zastupujúceho

profesora a presťahoval sa do Štrasburgu, kde strávil zvyšok svojho života.

Okrem toho, že bol počas života profesorom na univerzitách v Strasburgu, Lille

a Sorbonne, bola aj prvým riaditeľom Pasteurovho ústavu v Paríži, kde sa vyrábali

očkovacie látky proti bensote a kde medzi prvými objavili vírus HIV, a bol členom

Francúzskej akadémie vied a Londýnskej kráľovskej spoločnosti.

obr.1.1 Louis Pasteur

6

MIKROBIOLÓGIA A MIKROORGANIZMYMikrobiológia, ktorá má pôvod zo slov micron – malý a biologia – štúdium

života, sa zaoberá skúmaním jednobunkových mikroorganizmov (napr. plesne,

kvasinky a baktérie), nebunkových organizmov(vírusy), priebehom ich života,

vlastnosťami a činnosťou a významom pre zvieratá a ľudí.

Mikoroorganizmy sú drobné živé tvory, ktoré sú viditeľné iba pod

mikroskopom. Ako pre všetky živé organizmy je pre ich prežitie príjem vody a živín na

tvorbu energie a stavbu tela nevyhnutný. Poznáme viacero druhov mikroorganizmov,

napr. baktérie, vírusy, prvoky alebo drobné chaluhy, prípadne huby či plesne.

Pasteur objavil mikroorganizmy keď sa snažil prísť na to prečo sa víno počas

kvasenia kazí.

Pasteur sa zaoberal problémom kvasenia a pri pokusoch narazil na mikroorganizmy,

ktoré sa množia bez prístupu vzduchu a vyvolávajú kvasný proces. Objavil “štiepne

huby”,ktoré sa neskôr označili ako baktérie a tak sa otvorila nová cesta lekárskej

vede pre riešenie otázky infekčných chorôb od objasnenia ich podstaty a príčin až po

boj boj proti nim. Tým Pasteur priviedol medicínu k bakteriológií.

STEREOCHÉMIAJe odvetvie chémie zaoberajúce sa priestorovým usporiadaním atómov v

chemických zlúčeninách. V závislosti od rozloženia atómov v priestore, môže látka

nadobudnúť odlišné chemické a fyzikálne vlastnosti.

PASTERIZÁCIAPasterizácia je sterilizácia tekutých nápojov alebo iných potravín zahriatím na

istú teplotu. Táto metóda je založená na krátkodobom zvýšení teploty, ktoré na

rozdiel od prevarenia nesmie zmeniť vlastnosti látky. Pasterizácia obvykle prebieha

pri 60-75°C a treba ju v danej teplote udržiavať 1/2 až 2 hodiny v závislosti od

suroviny. Výsledkom pasterizácie je zlikvidovanie mikroorganizmov, ktoré

zabezpečuje dlhšiu trvanlivosť a zabraňuje šíreniu ochorení.

Francúzskych výrobcov vína trápilo jeho skysnutie. Jeden vinár sa tak obrátil

na Pasteura a ten v roku 1858 dokázal, že kvasinky sa dajú zničiť miernym

7

zahriatím. Po zahriatí vína, víno prestalo kysnúť. Odvtedy sa zahrievaniu, ktorého

úloha je ničiť mikroorganizmy, hovorí pasterizácia. Chvíľu na to sa ujala aj pri iných

surovinách, napr. mlieku a pive. V súčasnosti je pasterizácia mlieka samozrejmá. Na

pasterizáciu sa dáva veľký dôraz odkedy vypukla kliešťová encefalitída v polovici 20.

storočia na strednom Slovensku a prenášala sa mliekom.

KLIEŠŤOVÁ ENCEFALITÍDA (VÍRUSOVÝ ZÁPAL MOZGU) A MLIEKO

Kliešťová encefalitída je nákaza s prírodnou ohniskovosťou. To znamená, že

nositeľ vírusu môže byť priamo kliešť alebo iné nakazené zviera. Keďže infikovať sa

môžu aj kravy, kozy a ovce, tento vírus sa môže preniesť aj na produkty ich chovu,

ktoré sú tiež infikované. Ochorenie sa môže preniesť aj konzumáciou nedostatočne

tepelne upraveného kozieho, kravského či ovčieho mlieka alebo výrobkov z neho.

UHT OHREV (ULTRAVYSOKOTEPELNÝ OHREV)Trvanlivé mlieko, vyrobené z kravského mlieka je len tepelne ošetrené. Mlieko

sa ošetruje pomocou UHT ohrevu, pri ktorom sa mlieko na 1-2 sekundy zahreje na

teplotu až

135 °C a potom sa rýchlo schladí. Následne sa mlieko plní do sterilných obalov, čím

sa eliminujú takmer všetky prítomné mikroorganizmy a mlieko získava najmenej 3-

mesačnú trvanlivosť aj pri izbovej teplote.

FERMENTÁCIA (KVASENIE)Kvasenie je chemicko-biologický proces spôsobený mikroorganizmami-

kvasinkami. Počas procesu fermentácie dochádza k premene organických látok

(hlavne sacharidov), na menej zložité látky pomocou katalyzátorov a enzýmov.

Katalyzátory pri chemickom procese vytvárajú reaktívny medziprodukt, čím

ovplyvňujú rýchlosť procesu. Buď ho zrýchľujú alebo ho spomaľujú. Katalyzátory sú

schopné regenerácie, čiže na konci procesu zostanú nezmenené.

V závislosti od počtu vzniknutých produktov rozlišujeme homofermentatívne

kvasenie, pri ktorom vzniká len jeden produkt, alebo heterofermetatívne kvasenie,

čoho výsledkom sú viaceré produkty. Podľa hlavného produktu delíme kvasenie

napr. na alkoholové alebo mliečne.

8

Na začiatku kvasenia sa glukóza glykolýzou rozkladá na pyruvát, inak kyselinu

pyrohroznovú. Pri vzniku molekuly pyruvátu zvýšia dve molekuly kyslíka, ktoré sa

uvoľňujú a môžeme ich pozorovať vo forme bubliniek. Celkový proces kvasenia

zabezpečuje kvasinkám tvorbu ATP - energie. Konečný produkt fermentácie je pre

kvasinky odpadom.

obr.1.2 Proces glykolýzy

ALKOHOLOVÉ KVASENIE

Prebieha anaerobné, k priebehu nepotrebuje kyslík.

Pri alkoholovom kvasení, v ďalšom kroku opúšťa oxid uhličitý molekulu

pyruvátu a vzniká acetaldehyd. Následne pridaním dvoch vodíkov z vody vzniká

etanol - alkohol.

Pri alkoholovom kvasení sa stretávame najmä s kvasinkami- droždím. S rastúcim

obsahom alkoholu a znížením obsahu glukózy sa činnosť kvasiniek spomalí, až sa

zastaví. Zastaví sa z dôvodu otrávenia kvasiniek etanolom (alkoholom).

obr.1.3 Proces alkoholového kvasenia na molekulovej úrovni

MLIEČNE KVASENIE

Proces mliečneho kvasenia je anaeróbny, čiže nepotrebuje kyslík.

Pri mliečnom kvasení, z kyseliny pyrohroznovej, po pridaní dvoch vodíkov

vzniká kyselina mliečna. V dôsledku kyslého prostredia sa činnosť kvasiniek

zastavuje.

9

obr.1.4 Proces mliečneho kvasenia na molekulovej úrovni

KVASINKY

Kvasinky sú jednobunkové hubové organizmy, ktoré osídľujú mokré a vlhké

prostredie, ako napr. živočíšne tkanivá. Kvasinky sa rozmnožujú nepohlavne,

bunkovým delením tzv. pučením.

Anton van Leeuwenhoek bol prvý, ktoré spozoroval kvasinky a to práve

pozorovaním “malých guličiek” v pive pomocou mikroskopu.

Spôsobujú rôzne ochorenia ale tak isto majú pozitívny vplyv pre náš život.

Vďaka kvasinkám prebiehajú kvasné procesy. Kvasenie bolo známe už v starom

Babylone (6000 – 4000 p.n.l), kedy sa zo skvasenej zmesi z naklíčeného obilia

pripravoval nápoj, ktorý sa považuje za predchodcu piva. V súčasnosti je pre nás

kvasenie nevyhnutné pri výrobe piva, vína, liehu alebo pekárenského droždia a

niektorých mliečnych nápojov. Sú bohaté pre zdroj bielkovín, cukrov a komplexu

vitamínu B.

Čo sa týka stavby kvasiniek, ich tvar, veľkosť či farba sú veľmi rôznorodé. Ich

rozličnosť je spôsobená zmenami chemických a fyzikálnych podmienok v prostredí.

Najčastejšie ide o guľatý alebo oválny tvar, ale tak isto sa môžeme stretnúť s

citrónovým či fľaškovitým tvarom. Veľkosť bunky sa zväčšuje vekom.

V kvasinke sa stretneme s makromolekulárnymi látkami ako proteíny,

glykoproteíny, polysacharidy, polyfosfáty, lipidy a nukleové kyseliny. Proteíny

pomáhajú kvasinke vytvárať hormóny a enzýmy. Glykoproteíny taktiež vytvárajú

enzýmy a sú komponentami bunkovej steny. Polysacharidy a polyfosfáty majú

zásobnú funkciu. Lipidy majú zásobnú funkciu a nukleové kyseliny prenášajú a

kódujú genetické informácie.

10

obr.1.5 Kvasinka pod mikroskopom

VAKCINÁCIAVakcinácia alebo „očkovanie“ je podanie vakcíny do organizmu, ktorý si vytvorí

ochranné protilátky proti antigénom vo vakcíne. Protilátky majú organizmus chrániť

pred infekciou spôsobenou patogénmi, ktoré by neočkovanému organizmu mohli

spôsobiť ochorenie.

Pri pokusoch s chorobou nazývanou slepačí mor ostala jedna z bakteriálnych

kultúr nedopatrením stáť dlhšie, ako mala. Napriek tomu ňou zaočkovali sliepku.

Ukázalo sa, že baktérie už neboli účinné. Na sliepke sa prejavili len ľahké príznaky

choroby, z ktorej sa rýchlo zotavila. Keď neskôr zaočkovali tú istú sliepku a rad

ďalších čerstvými kmeňmi baktérií, ostala prvá bez príznakov choroby, zatiaľ čo

všetky ostatné chorobe podľahli. Pasteur tak pochopil princíp imunizácie oslabenými

choroboplodnými zárodkami.

Kolegovia ho vysmiali a pripravili mu pascu. Pridelili mu 50 oviec, z ktorých

bola len polovica zaočkovaná. Potom dostali všetky ovce smrteľnú dávku bacilov

ovčieho moru.

Široká verejnosť očakávala nezdar, ale výsledok pokusu potvrdil Pasteurovu teóriu.

Všetky zaočkované zvieratá prežili.

OBJAVENIE LIEKU NA BESNOTU

Imunizácia proti besnote narazila na nasledovný problém. Ochrana po

očkovaní pri kiahňach trvá príliš krátko, preto bolo potrebné vymyslieť iný postup.

Pasteur prišiel na to, že treba využiť inkubačnú dobu, tz. časové obdobie, ktoré

uplynie od okamihu infikovania po prepuknutie choroby. K imunizácií dochádza krátko

po infikovaní, čiže časový odstup medzi infikovaním a zaočkovaním musí byť veľmi

11

krátky (v prípade besnoty do 24.hod). Vhodnú látku na imunizáciu voči besnote

našiel Pasteur vo vysušenej mieche nakazeného králika. V dobe keď mal látku

otestovanú len na psoch za ním priniesli dieťa v akútnom stave.

Dieťa zaočkoval, čím mu zachránil život. Od vtedy sa táto imunizácia používa aj pre

ľudí.

obr.1.6 Vírus besnoty

PRIEBEH BESNOTY V ORGANIZME

Po infikovaní vírus putuje do buniek nervového systému čo bráni imunitnému

systému rozpoznať ho. Imituje to neprítomnosť vírusu, je to ale iba neskorý nástup

obrannej reakcie. Vstupnou bránou je podkožné alebo svalové tkanivo poranené

pohryznutím. V mieste vstupu vírus zostáva, množí sa vo svalových bunkách a dlhú

dobu ich neopúšťa, čo je prejavom dlhej inkubačnej doby. Vírus prestupuje do

nervového vlákna. V centrálnej nervovej sústave nastáva množenie, šírenie likvorom

(číra bezfarebná telová tekutina, ktorá obklopuje, chráni proti infekcii a vyživuje

mozog a miechu) a vírus je dopravovaný do slinných žliaz, ktoré sú zdrojom možnej

infikácie iného organizmu.

ZLEPŠUJE OČKOVANIE IMUNITU?Očkovanie imunitný systém neposilňuje, iba posúva rovnováhu imunity od

všeobecnej bunkovej smerom k špecifickej-protilátkovej imunite. Vďaka očkovaniu sa

stretávame s nižším výskytom prejavov akútnej zápalovej reakcie. Ľudstvo dosahuje

nižšiu chorobnosť no zároveň sme viac náchylní k alergickým reakciám.

12

PREČO JE PRI MALÝCH DEŤOCH VÄČŠIE RIZIKO NEŽIADUCICH PREJAVOV OČKOVANIA?Imunita malých deti sú je od narodenia viac priklonená k špecifickej-

protilátkovej imunite. Očkovanie teda zabraňuje rozvitiu základnej bunkovej imunity a

deti sú neskôr viac náchylné na alergie.

AKÉ SÚ RIZIKÁ OČKOVANIA?Všetky vakcíny nesú riziko alergickej reakcie, ktorá môže byť pre organizmus

smrteľne nebezpečná.

Pri očkovaní proti záškrtu, tuberkulóze, detskej obrne či čiernemu kašľu (polio

vakcína) je malé riziko výskytu straty vedomia, kómy alebo trvalého poškodenia

mozgu.

Vakcíny môžu obsahovať stopy toxických chemikálií alebo konzervačných

látok. Takisto môže dôjsť ku kontaminácií živými organizmami z tkanív zvierat,

používaných pri výrobe. V päťdesiatych rokoch minulého storočia bolo niekoľko

miliónov polio vakcín nakazených opičím vírusom SV40 pochádzajúcich z opičích

obličiek, až neskôr vedci zistili, že tento vírus je karcinogénny a teda očkované osoby

majú veľké riziko výskytu rakoviny, hlavne mozgu či kostí.

13

Robert KochRobert Koch bol nemecký lekár, ktorý žil na prelome 19. a 20. storočia. Je tiež

držiteľom Nobelovej ceny. Považuje sa za jedného z najdôležitejších a

najvplyvnejších bakteriológov, urobil prudký pokrok v lekárskej mikrobiológii. Je

známy vďaka objavu pôvodcu antraxu (slezinovej sneti), tuberkulózy a cholery.

Vymyslel spôsob, ktorým dokázal určiť, ktorá baktéria spôsobuje, ktorú chorobu.

Taktiež vymyslel a vylepšil veľa zo základných laboratórnych techník v oblasti

mikrobiológie, veľa z nich sa používajú až dodnes. Ako prvý zaviedol dezinfekciu ako

spôsob boja proti šíreniu chorôb a ochoreniu. Svojimi objavmi významne prispel k

rozvoju sérológie, imunológie a mikrobiologickej diagnostiky.

Robert Koch sa narodil v roku 1843 a zomrel v roku 1910, vo veku 66 rokov.

Už v mladom veku vynikal v štúdiu. Zmaturoval s vynikajúcimi známkami z vedy a

matematiky. V 19 rokoch nastúpil na Univerzitu v Göttingene, kde študoval prírodné

vedy. Avšak po dvoch semestroch sa rozhodol zmeniť odbor na medicínu, ktorú

potom aj doštudoval s výbornými výsledkami.

Obr. 2.1 Robert Koch

Po škole začal pracovať ako lekár. Jedného dňa si za svoj skromný plat kúpil

mikroskop a rozhodol sa, že vypátra čo spôsobuje slezinovú sneť (antrax), ktorá

vonku akurát vyčíňala ako sa jej chcelo. Večer zdravé zvieratá a ráno už ležali

studené a stuhnuté s napuchnutou slezinou a čiernou zrazenou krvou. Keď dal

vzorku ich krvi pod mikroskop , všimol si medzi malými krvinkami čudné tyčinkám

podobné útvary, ktoré v krvi v zdravých zvierat nevidel. Žili vôbec tieto tyčinky? Ako

14

sa rozmnožovali? Zobral teda kúsok z mŕtvej sleziny a dal ju do vodnatej tekutiny z

volieho oka. Začali rásť a množiť sa do nebývalých rozmerov. Po tomto objave išiel

ihneď na istú univerzitu, kde predviedol svoj objav a navrhol aj spôsob ako ich

zahubiť. Po tomto sa stal zakladateľom bakteriológie. Začal farbiť mikróby aby ich

potom bolo lepšie vidieť a mohol svoj objav ukázať celému svetu. Dostal lepšie

laboratórium, kde sa pustil do ďalšej úlohy. Chcel vypestovať čisté kultúry, pretože

bol presvedčený pôvodcom každej choroby je len určitý druh baktérií. Pomohla mu

čistá náhoda. Raz v laboratóriu našiel zabudnutú polovicu uvareného zemiaka,

ktorého rezná plocha bola posiata rozmanitými farebnými kvapkami. Kúsok tejto

kašovitej hmoty jednej kvapky dal pod mikroskop a uvidel čistú mikrobiálnu kultúru.

To ho podnietilo k ďalším experimentom. Použil pri nich ako kultivačnú pôdu bujón a

znova uvarené zemiaky, zaočkoval ich mikróbmi najrôznejších druhov a opäť získal

čisté kultúry. Následne sa rozhodol bojovať proti jednej z najzákernejších chorôb-

tuberkulóze. Odobral kúsok chorého tkaniva od človeka, ktorý jej podľahol a následne

ho vstrekol zdravým zvieratám. Všetky zvieratá zahynuli. Napriek tomu, že získaval z

umierajúcich zvierat bacily tuberkulózy, nedali sa v kultivovačných pôdach

najrozličnejších druhov rozmnožovať. Zrejme to teda boli dokonalé parazity, ktoré sa

vyvíjali len v živom organizme. Po nespočetných pokusoch sa rozhodol, že ako

kultivačnú pôdu použije sérum získané z čerstvo zabitého hovädzieho dobytka.

Spočiatku nevidel žiadnu zmenu až po 15 dňoch sa jej povrch pokryl množstvom

drobných bodiek- bacily tuberkulózy. Následne Kocha napadlo, že by mal zamoriť

vzduch, ktorý vdychovali zvieratá v klietkach bacilmi tuberkulózy. Všetky zomreli.

Predstavil tento objav v Berlíne a za chvíľu už o ňom vedel celý svet. Koch sa ale

nezastavil a rozhodol sa nájsť pôvodcu cholery, ktorá bola donesená z Indie do

Európy. Odišiel do Alexandrie, kde pátral po baktériách cholery. Cholera avšak tak

záhadne odišla ako aj prišla. Koch sa vrátil domov s preparátmi s mikróbmi tvaru

čiarky, o ktorých si myslel, že túto záhadnú chorobu spôsobujú. Následne odcestoval

do Indie, kde sa mu podarilo na bujóne vypestovať pôvodcu cholery Vibrio cholerae v

čistej podobe. Vďačíme mu teda za veľmi dôležité poznatky.

15

BAKTERIOLÓGIABakteriológia je veda zaoberajúca sa štúdiom baktérií a je jedna z

mikrobiologických vied. Baktérie sú jednobunkové prokaryotické organizmy.

Zastupujú samostatnú líniu vo vývoji živých organizmov. Majú rôznorodé tvary a

obývajú rozličné typy životného prostredia. Patria medzi mikroskopické organizmy.

Baktérie majú rôzne tvary: guľovitý, tyčinkovitý, vývrtkovitý a čiarkovitý. Baktéria s

guľovitým tvarom sa nazývajú koky. Ak sú koky pospájané do retiazok nazývame ich

streptokoky a koky usporiadané do strapcov sa nazývajú stafylokoky. Baktérie

paličkovitého tvaru sa nazývajú bacily. Špirálovité baktérie sa nazývajú spirily a

spirochéty. Mierne zahnuté baktérie sa nazývajú vibriá. Prokaryotické bakteriálne

bunky majú inú a jednoduchšiu vnútornú stavbu ako rastlinné a živočíšne

(eukaryotické) bunky. Na povrchu majú bunkovú stenu, ktorá ju oddeľuje od

vonkajšieho prostredia. Pod ňou môžeme nájsť cytoplazmatickú membránu. Vnútro

baktérie vypĺňa cytoplazma, v ktorej sa nachádzajú ribozómy. Funkcia týchto

ribozómov je syntéze bielkovín. V cytoplazme sa nachádza aj genetický materiál

(DNA), tvorí ho molekula deoxyribonukleovej kyseliny. V podstate zastupuje

bakteriálne jadro, nie je však oddelená žiadnou membránou.

obr.2.2 stavba baktérie obr. 2.3 tvary a typy baktérii

GRAMOVO FARBENIE

Zaviedol ho Christian Gram v roku 1884. Je to diferenciačné farbenie, ktoré je

založené na rôznom sfarbení gram-pozitívnych a gram-negatívnych buniek baktérií.

Tieto dve bunky sú rozdielne v tom, že G+ bunky majú oveľa hrubšiu vrstvu

16

peptidoglykánu v bunkovej stene ako G- bunky, ktoré majú okrem toho aj množstvo

lipidov. Princíp tohto farbenia spočíva v tom, že sa obidva typy buniek (G+ aj G-)

zafarbia farbivom - kryštálovou violeťou a oba typy sa sfarbia do fialova. Preparát sa

potom morí jódom v roztoku jodidu draselného, ktorý s farbivom vytvorí komplex v

obidvoch bunkách. Potom sa farbivo vymýva etanolom (alebo acetónom), pričom

komplex sa vyplavuje len z G- baktérií (rozpúšťa sa vonkajšia lipidová vrstva

bunkovej steny), ktoré sa odfarbia. Napokon sa to dofarbuje karbolfuchsínom (alebo

safranínom). G+ bunky teda po Gramovom farbení ostávajú fialové, G- bunky

ostávajú červené (alebo ružové). Má to, ale aj hlbší význam, pretože sú medzi nimi

ešte aj iné rozdiely (napr. citlivosť na antibiotiká).

PATOGÉNNE BAKTÉRIE

Baktérie, ktoré spôsobujú choroby nazývame patogénne. Nie všetky baktérie

sú patogénne, budete prekvapení, že väčšina nie je patogénna. Prvý, ktorý ich začal

rozlišovať a určovať, ktoré baktérie čo spôsobujú bol práve Robert Koch. Na základe

jeho vznikli takzvané Kochove postuláty, ktorými sa až dodnes riadi lekárska

mikrobiológia. Aby mohol byť nejaký mikroorganizmus určený za patogénny, musí sa

nájsť rovnaký patogén u každého napadnutého chorobou. Musí sa dať izolovať

kultúra a tiež byť schopný vyvolať rovnaké ochorenie u pokusného zvieraťa

prenesením patogénu z kultúry. A nakoniec byť schopný izolovať ten istý patogén z

tohto zvieraťa. Tieto postuláty sú platné pri väčšine patogénov, ale samozrejme sú aj

výnimky. Nás budú, ale teraz zaujímať najmä baktérie, ktoré spôsobujú tuberkulózu.

REZISTENCIA NA ANTIBIOTIKÁRezistencia na antibiotiká predstavuje vážny problém v medicíne. Vzniká

výberom silných bakteriálnych populácii a rýchlo sa šíri. Antibiotiká totiž pôsobia na

špecifickú časť, na nejaký proteín alebo enzým na metabolickej dráhe. Ak v DNA

vznikne mutácia, ktorá mierne zmení štruktúru proteínu, antibiotikum je neúčinné,

nevie interragovať s novou molekulou. Iný spôsob rezistencie je produkcia

špeciálnych enzýmov, ktoré degradujú antibiotikum (napr. beta-laktamáza degraduje

penicilín a príbuzné antibiotiká). Ešte k tomu gény potrebné na syntézu týchto

enzýmov sú v plazmidoch, ktoré sa môžu kopírovať a šíriť ich ďalej. Tiež sa môžu

17

baktérie prispôsobiť antibiotiku tak, že zablokuje metabolickú dráhu a nahradí ju

alternatívnou alebo môžu zvýšiť vylučovanie antibiotika.

PRENÁŠANIE ODOLNOSTI PROTI ANTIBIOTIKÁM

Odolnosť sa môže šíriť výmenou DNA medzi konjugujúcimi baktériami. Proces

prenášania DNA, pri ktorom sa prenáša odolnosť, sa nazýva konjugácia. Konjugácia

je jednosmerný prenos DNA z donorovej bunky do bunky recipientnej

prostredníctvom konjugačných pilov, tieto pili sa dajú prirovnať k dlhým trubičkám

zakončené hákom. Pri tomto procese je potrebný priamy bunkový kontakt. Ako donor

sa označuje baktéria, ktorá DNA dáva a to vo forme genetických elementov zvaných

plazmidy. Tie sa predávajú recipientovi (príjemcovi) cez pilus.

Plazmidy pomáhajú baktériám vytvárať enzýmy spôsobujúce rezistenciu proti

antibiotikám. V bakteriálnych bunkách nastáva ich zdvojenie. Následne dôjde ku

prenosu tejto kópie do príjemcu cez pilus. Tak sa dostane do druhej baktérie plazmid

podľa ktorého sa začne vytvárať enzým, ktorý deaktivuje liečivo. Takto sa rezistencia

prenáša ďalej a ďalej.

PLAZMIDY

Sú to malé molekuly DNA väčšinou kruhového tvaru schopné replikácie, ktoré

sa vyskytujú v cytoplazme baktérii. Jedna baktéria môže obsahovať stovky v

niektorých prípadoch aj tisícky týchto plazmidov. Sú omnoho menšie ako

chromozómy. Môžu kódovať rôzne doplňujúce vlastnosti, čo neznamená, že nie sú

často pre daný organizmus dôležité. Tieto vlastnosti sa navyše dajú ľahko prenášať

medzi jednotlivými baktériami a to vďaka horizontálnom prenose génu - konjugácia.

TUBERKULÓZATáto choroba sa vyskytovala najmä v minulosti, keďže bola vtedy neliečiteľná,

bola rozšírenejšia a ľudia na ňu umierali. Spúšťajú ju baktérie tuberkulózy

(Mycobakterium tuberkulosis), ktoré sa prenášajú kvapôčkovou infekciou. Je to

nepohyblivý, acydorezistentný, aerobný bacil. Po infekcii sa uloží do izolovaného

zapáleného ložiska väčšinou v pľúcach, ktoré sa následne opúzdri. Pôvodcovia sa,

ale môžu aj nepozorovane rozširovať po tele (do obličiek, kostí a iných orgánov).

18

Avšak tuberkulóza sa stáva nákazlivou až keď zápalové ložisko praskne a

pôvodcovia sa teda dostanú von. Vtedy sa človek stáva infekčným a mal by byť

izolovaný. Symptómy aktívneho TBC pľúc sú silný kašeľ, neskôr vykašliavanie aj krvi,

bolesti hrudníka, slabosť, strata hmotnosti a zvýšená teplota. V dnešných časoch sa

dá liečiť antibiotikami. Tu sa začína, ale vyskytovať problém, pretože tieto baktérie

začínajú byť, čím ďalej tým viac odolné.

REZISTENCIA TUBERKULÓZY

Je jednou z najväčších záujmov modernej medicíny. Rezistencia

Mycobacterium tuberulosis (baktérie tuberkulózy) je spontánna genetická mutácia

spôsobená najmä nesprávnym konaním človeka. Molekulárne biologicky je

rezistencia založená na mutáciách v géne mykobaktérií, ktoré vedú najčastejšie ku

zmene cieľovej molekuly. Na takúto zmenenú molekulu už nepôsobia

antituberkulotiká. Rezistencia u novozistených ochorení - primárna - sa týka

rezistentných kmeňov Mycobacterium tuberulosis vylučovaných

novodiagnostikovanými jedincami, ktorí nikdy neboli liečení antituberkulotikami, alebo

ktorých liečba trvala menej ako jeden mesiac. Získaná (sekundárna) sa týka

pacientov liečených najmenej 1 mesiac. Podľa odporučenia WHO sú kmene

Mycobacterium tuberulosis a ďalších mykobakteriálnych druhov označované ako:

● monorezistentné - s rezistenciou na jedno zo

základných antituberkulotík

● polyrezistenté - s rezistenciou na dva a viac

antituberkulotík

● multirezistentné - rezistentné minimálne na

kombináciu izoniazid a rifampicín

● XDR-TB - extensive drug resistant

tuberculosis- x-liekovo rezistentná

tuberkulóza- ide o kmene rezistentné na

izoniazid a rifampicín a zároveň na tri lieky

zo šiestich druhov antituberkulotík druhej

rady, znamená to teda, že sú odolné na

19

väčšinu v súčasnosti známych a

používaných antituberkulotík

Izoniazid a rifampicín sú dve najúčinnejšie antituberkulotíka, ktoré sú v súčasnosti k

dispozícii. Najvyššia rezistencia je na izoniazid.

MULTIREZISTENTNÁ TUBERKULÓZA

Multirezistentná tuberkulóza je tuberkulóza, ktorá je odolná proti aspoň

isoniazidu (INH) a rifampicinu (RMP), dvom najsilnejším anti-TBC liekom. Takéto

baktérie sú odolné voči všetkým kombináciami týchto liekov. Vytvára to veľký problém

v liečbe. Rezistencia voči liekom je spôsobená v podstate ľuďmi, baktérie si ju

vytvárajú pri neporiadnej liečbe (liečba bola nedokončená alebo lieky boli nesprávne

podávané). Odolnosť (rezistentnosť) si potom baktérie vedia medzi sebou prenášať.

Týmto prenášaním sa teda premnožujú baktérie, ktoré sú odolné voči antibiotikám.

Príčiny vzniku MDR-TB (multidrug resistant tuberculosis)

● zo strany lekára: nesprávna voľba lieku, nesprávne dávkovanie liekov,

nedostatočná kontrola a monitorovanie liečby…

● zo strany pacienta: nedodržiavanie pravidelnosti užívania liekov, nedostatočná

dĺžka užívanie liekov, vysokoriziková forma ochorenia s vysokým počtom

mykobaktérií...

● iné - nárast tuberkulózy v populácii, zhoršovanie sociálno-ekonomickej

situácie, zvýšený pohyb obyvateľstva...

20

Alexander FlemingAlexander Fleming bol škótsky bakteriológ, farmakológ a víťaz Nobelovej ceny

za medicínu spolu s vedcami Ernstom Chainom a Howardom Floreym. Preslávil sa

najmä náhodným vynájdením penicilínu.

Sir Alexander Fleming sa narodil 6. augusta 1881 na farme Lochfield v

Škótsku, zomrel na infarkt 11. mája 1955. Už od detstva si pestoval vzťah k prírode a

jej skúmaniu. Študoval polytechniku a pracoval v kancelárii na zasielateľstve. Neskôr

sa presťahoval so starším bratom Tomom do Londýna. Práve jeho brat ho priviedol k

štúdiu medicíny. Navštevovali lekársku školu St. Mary, na ktorej po úspešnom

absolvovaní aj prednášal. Počas 1.svetovej vojny pôsobil ako vojenský lekár, kde mal

možnosť študovať infekcie v ranách a o zisťovať o nich viac.

Skúsenosti z pôsobenia na vojne Flemingovi dodali motiváciu hľadať látku,

ktorá by ničila baktérie, ale zároveň neškodila ľudským bunkám. Zistil totiž, že

pacientom podávané antiseptiká škodia viac telesným bunkám než mikróbom, proti

ktorým boli určené.

Antiseptiká sú liečivá, protimikrobiálne látky - niektoré sú schopné ničenia baktérii,

avšak nefungujú rovnako ako antibiotiká. Antiseptikum pomáha znížiť riziko infekcii,

hnitia, sepsy. Aplikuje sa na živú kožu alebo tkanivo. Dokáže zabrániť množeniu

mikróbov, ale zničiť ich dokáže len určitý druh.

Hneď ako mal Fleming možnosť, začal s pokusmi, ktoré ho nakoniec úspešne

naviedli k objaveniu, pre ľudstvo, ešte neznámeho enzýmu a neskôr antibiotika.

LYZOZÝMFleming ako prvý v roku 1922 objasnil lyzozým, enzým, ktorý

hydrolyzuje(rozkladá) glykozidové väzby medzi monosacharidovými jednotkami

(Glykozidová väzba vzniká reakciou poloacetálového hydroxylu galaktózy a

hydroxylovej skupiny na štvrtom atóme uhlíka glukózy), zjednodušene povedané, má

schopnosť narušovať bakteriálnu stenu - má silné antibakteriálne schopnosti. Tento

enzým hrá dôležitú úlohu v prevencii proti bakteriálnym infekciám. Lyzozým útočí na

špecifickú súčasť niektorých bakteriálnych bunkových stien, peptidoglykán (základná

21

zložka bunkovej steny baktérie). Lyzozým nájdeme v slzách, slinách, materskom

mlieku, vo vaječnom bielku či hliene. Napríklad v prípade sĺz, funkcia lyzozýmu

spočíva v tom, že chráni rohovku oka pred infekciou.

Tento enzým sa pre svoje schopnosti používa napríklad pri výrobe syrov, aby

zabránil rastu určitých rizikových mikroorganizmov, ktoré by mohli poškodiť kvalitu

výrobku. V potravinovom priemysle môže fungovať a ako konzervant.

Lyzozým nájdeme obličkách, pľúcach, slezine, v bielych krvinkách a plazme. U

ľudí je tento enzým kódovaný génom LYZ. Keďže je lyzozým enzým, má schopnosť

katalizovať - katalyzuje (teda urýchľuje) rozklad niektorých sacharidov, ktoré nájdeme

v bunkových stenách niektorých baktérií (napr. kokov).

obr. 3.1 Tetragonálny kryštál enzýmu lyzozým.

PENICILÍNObjavením lyzozýmu si Fleming vybudoval rešpekt u vedcov, a preto, aj keď

sám nedotiahol vynájdenie penicilínu dokonca, je hlavný hrdina tohto objavu.

V roku 1928 po návrate z dovolenky sa pustil do čistenia použitých misiek s

bakteriálnymi kolóniami. Všimol si, že petriho miska s jednou z laboratórnych kultúr

baktérií - stafylokokov, bola kontaminovaná spórami plesní. Stafylokok je bakteriálny

rod čeľade Staphylococcaceae s typickým tvarom hrozna, pozorované už Louisom

Pasteurom.

Túto misku začal podrobnejšie skúmať a spozoroval, že okolo kolónie plesne

sa nevyskytujú ani nerastú žiadne baktérie. Jedná sa o formu chemického boja, o

antibiózu.

22

obr. 3.2 Sir Alexander Fleming pri pozorovaní kultúr

baktérii.

obr. 3.3 Účinok produktu plesne na baktérie.

Antibióza je potlačenie rastu a iných životných prejavov jedného organizmu druhým

(vzájomne). Zistil, že pleseň nedovoľuje rast streptokokov, stafylokokov a neisseria

okolo seba a patrí do rodu Penicillium. Fleming zaradil túto hubu do druhu Penicillium

notatum. Dnes už sa bežne používa miesto pojmu Penicillium notatum pojem

Penicillium chrysogenum. Penicillium chrysogenum je huba bežná v miernych a

subtropických oblastiach a taktiež ju môžeme nájsť na solených potravinách.

Najčastejšie sa s ňou stretneme vo vnútornom prostredí, a to najmä vo vlhkých alebo

vodou-napadnutých budovách. Avšak zistilo sa, že jeho identifikácia tejto plesne

nebola správna. V skutočnosti pri objavení šlo o Penicillium Rubens.

Pri ďalšom pozorovaní misky si všimol, že samotná huba nebola látkou

brzdiacou rast baktérii. Usmrtenie baktérii okolo plesne spôsobila neznáma látka.

Účinnú látku, ktorá spôsobila toto zabíjanie, bola produkovaná plesňou. Fleming ju

pomenoval penicilín. Odborné články o svojich zisteniach o penicilíne publikoval v

roku 1929. Ďalším pozorovaním zistil, že penicilín je nestála látka a začne sa

rozkladať po určitom krátkom čase. Táto vlastnosť komplikovala podrobnejšie

skúmanie.

Fleming venoval roky hľadaniu vhodných chemikov, ktorí by penicilín

stabilizovali, aby mohol pokračovať so skúmaním a testovaním na živočíchoch. Snažil

sa získať čo najväčšie množstvo tejto cennej látky, aby mohol penicilín používať aj pri

liečení pacientov. Avšak množstvo, ktoré získal viacročnou kultiváciou nestačilo na

uzdravenie ani jedného človeka. Ako prvého liečil penicilínom pacienta, ktorý trpel

beznádejne nevyliečiteľnou otravou krvi. Po prvých dávkach penicilínu sa však jeho

23

stav výrazne zlepšil. Keďže bolo množstvo penicilínu v tej dobe veľmi obmedzené,

zásoby vydržali len do polovice liečby a pacient bez tohto liečiva umrel. Počas

liečenia prvého pacienta si Fleming potvrdil, že baktérie sa prestali pod vplyvom tohto

antibiotika rozmnožovať a organizmus sa snažil o protiútok, ktorý bol až do

vyčerpania penicilínu úspešný. Potom sa však baktérie opäť začali množiť. Prírodný

penicilín bol v tom období tak vzácny a drahý, že ho recyklovali z moču pacientov,

aby bolo možné pomôcť čo najväčšiemu množstvu ľudí..

V 30. rokoch minulého storočia sa Fleming prestal zaujímať o penicilín,

pretože sa mu nepodarilo nájsť správnych odborníkov pre podrobnejšie skúmanie. Ku

koncu 30.rokov sa skupina vedcov, ktorí považovali Flemingove objavy za

inšpirujúce, rozhodli, že sa penicilín pokúsia extrahovať a pokračovať vo výskume.

Penicilín nebol až do druhej svetovej vojny veľmi známy. Hneď ako sa vyskytli

rôzne infekčné choroby, choroboplodné zárodky, dopyt po liekoch výrazne vzrástol.

Preto začali pleseň objavenú Flemingom vo väčšom množstve kultivovať. Počas

vojny penicilín uzdravil mnoho ľudí, hlavne vojakov, s chorobami ako napríklad zápal

pľúc väčšinou v krátkom čase. Tomuto antibiotiku sa preto bežne dávali prezývky ako

,,Life saver” (záchranca života), ,,Weapon against death” (zbraň proti smrti), či

Zázrak. Potvrdilo sa, že penicilín dokáže bojovať proti 89 pôvodcom chorôb.

obr. 3.4 Podávanie penicilínu zranenému vojakovi počas 2.svetovej vojny

obr. 3.5 Propaganda z čias 2. svetovej vojny

Najprv sa za jediný možný spôsob vyrobenia penicilínu považovalo

rozmnožovanie tejto plesne na povrchu kultivačnej pôdy. Neskôr však boli nájdené

ďalšie kmene, ktorým sa darilo rozmnožovať aj vo vnútrajšku - tento proces

24

nazývame hĺbková kultivácia. Po tomto objave bolo možné kultivovať túto hubu v

oveľa väčšom množstve. V 40-tych rokoch bola objavená chemická štruktúra

penicilínu britskou vedkyňou D. Hodgkinovou a to umožnilo syntetizáciu penicilínu.

Začala výstavba prvých tovární na penicilín. Masívne sa penicilín ako liek začína

používať v roku 1943, kedy zachránil život mnohým vojakom. V roku 1945 získal

Fleming spolu s ďalšími vedcami Nobelovu cenu. Do celého sveta sa penicilín

dostáva po roku 1945 a môžeme to považovať za začiatok novej éry medicíny. Vďaka

Flemingovmu objavu a poznatkom vznikli ďalšie mnohé druhy antibiotík. Dnes už

vieme o penicilíne omnoho viac.

ZARADENIE

Penicilín patrí do ríše Fungi, teda húb. Tento druh nazývame pleseň. Plesne

sú vláknité huby, ktoré produkujú spóry – drobné, veľmi ľahké, voľným okom

neviditeľné rozmnožovacie čiastočky, ktoré sú uvoľňované do ovzdušia a kontaminujú

ďalšie predmety a priestory. Tento rod plesne produkuje penicilín, teda molekulu

využívanú ako antibiotikum. Táto definícia je nám známa už od prvých pozorovaní

penicilínu.

Penicilín je sekundárny metabolit huby "Penicillium”. Sekundárny metabolit je

organická látka vznikajúca v tele organizmu, ktorá nie je zahrnutá priamo do procesu

rastu, vývoja či rozmnožovania daného organizmu. V tomto prípade, penicilín slúži

ako ochranná látka huby pred baktériami. Tento metabolit huba vytvára, keď je jej

rast inhibovaný(zastavený) nejakým problémom (“stresom”). Inak si ho počas

aktívneho rastu nevytvára.

VÝROBA

Penicilíny delíme podľa spôsobu výroby na prírodné (napr. Penicilin G,

Penicilin V) a syntetické (napr. Amoxicillin, Oxacillin). Bunky huby Penicillium sú

(prírodne) pestované s použitím techniky zvanej fed-batch kultúra, v ktorej sú bunky

stále ohrozované nástrahami/stresom a sú nútené produkovať veľké množstvá

penicilínu. Ak chceme, aby priebeh tvorby antibiotika dobre prebehol, musíme pri jeho

fermentácii (kvasení) dodržať isté podmienky. Jedna z najdôležitejších podmienok pri

biosyntéze (syntéza, ktorá prebieha v živých systémoch) je, aby pôda bola pred

25

očkovaním absolútne sterilná. Ďalšou dôležitou podmienkou je, aby bola kultúra tejto

huby počas procesu kultivácie (množení) dokonale chránená pred cudzou

mikroflórou.

V dnešnej dobe sa však vytvára penicilín chemicky.

STAVBA

Penicilíny sa zaraďujú do skupiny betalaktamových antibiotík. Do tejto skupiny

patria okrem peniciliínov aj cefalosporiny, monobaktamy a karpabenemy. Kostra

týchto antibiotík pozostáva z β-laktamového a thiazolidinovým kruhom. Beta-

laktámový kruh je vysoko reaktívny, má tvar

štvorca a obsahuje dusík s ketoskupinou

(uhlíky). Thiazolidinový kruh je podtrieda

betalaktámového kruhu, obsahuje síru a má

tvar päťuholníka. Penicilín tvorí ešte acylový

bočný reťazec, ktorý zabraňuje narušeniu

betalaktamového kruhu.obr.3.6 stavba molekuly penicilínu

ÚČINKY PENICILÍNU

Penicilín reaguje len s úzkym spektrom ochorení spôsobených určitými druhmi

kokov alebo väčšinou gram-pozitívnymi baktériami a s malým množstvom gram-

negatívnych (záleží od druhu penicilínu). Rôzne druhy penicilínu reagujú špecificky s

rôznymi mikróbmi alebo s vybranými molekulami bunkových organel ako bunková

stena, nukleové kyseliny, bunková membrána a narušuje ich syntézu. Konkrétne

penicilíny útočia na bunkové steny. Kladná stránka penicilínu je, že si tvorí cestu

priamo do vnútra baktérie. Teda zaútočí na enzýmy nachádzajúce sa vo vonkajšej

vrstve cytoplazmatickej membrány okolo celej bunky baktérie. Napadnutím týchto

enzýmov si uľahčuje vniknutie do baktérie.

Avšak nie všetky antibiotiká útočia na bunkovú stenu. Iné druhy antibiotík

útočia na nukleové kyseliny, od ktorých závisí celá existencia živej bunky a ,,diktujú”

tvorbu proteínov - antibiotikum sa naviaže na proteín a zabraňuje formovaniu

nukleových kyselín, čo spôsobí zastavenie rastu baktérie.

26

Často nie je jasný rozdiel medzi efektom najznámejších Flemingových

objavov, lyzozýmu a penicilínu na baktériu (jej bunkovú stenu). Penicilín blokuje

záverečnú fázu syntézy peptidoglykánu, čo je základná zložka bunkovej membrány

baktérie. Ak je penicilín prítomný počas delenia buniek, bunka nedokáže vytvoriť

kompletnú membránu a zahynie. Enzým lyzozým, ktorý nájdeme vo výlučkoch

ľudského tela, „vyberá“ peptidoglykán a tým pomáha zabrániť vstupu baktérii do tela.

NEŽELANÉ ÚČINKY

Výhodou penicilínov je práve to, že nemajú veľa vedľajších účinkov. Je to tým,

že penicilín útočí na baktériu procesom, ktorý je pre ňu nezvyčajný, jedinečný a

nevyskytuje sa vo vyšších organizmoch. Najčastejšou neželanou reakciou je

anafylaktický šok, teda rýchlo nastupujúca alergická reakcia. K alergickej reakcií

dochádza, keď imunitný systém prehnane reaguje na liek, ako keby bol škodlivá

látka. Imunitný systém aktivuje bunky vyrábajúce Imunoglobulín E (protilátka), aby

bojovali proti alergénu - teda proti časti penicilínu, na ktorú je daná osoba alergická.

Doposiaľ nie je úplne jasné, prečo niektorí ľudia reagujú na penicilín inak ako ostatní.

Zriedkavo, ale predsa penicilín môže spôsobiť hnačku, nevoľnosť, žalúdočné

problémy, vracanie, vyrážky, horúčku.

REZISTENCIA

Rezistenciu voči rôznym druhom penicilínu spôsobuje tvorba betalaktamáz,

zmena viažucich sa proteínov na penicilín alebo obmedzený prienik do vnútra

baktérie. Častou príčinou rezistencie sú práve betalaktamázy. Betalaktamázy sú

enzýmy s betalaktamovou štruktúrou, ktoré rozkladajú penicilíny. Preto sa v

kombinácii spolu s antibiotikami požívajú inhibítory betalaktamáz, teda látky, ktoré

rozšíria spektrum účinnosti a blokujú schopnosti betalaktamáz.

27

ZáverCieľom tohto projektu bolo preskúmať, akým spôsobom vieme čeliť

patogénnym baktériám. Zamerali sme sa na objavy troch vedcov, ktorých objavy sa

zapísali do histórie ako medzníky medicíny. Francúzsky vedec Louis Pasteur prerazil

do sveta vedy dôležitým objavom pasterizácie a vakcinácie. Pasterizácia je dôležitá,

pretože predlžuje trvanlivosť potravín, tým že zabíja nežiadúce mikroorganizmy (napr.

kvasinky). Vakcinácia bola rozhodne jedným z prelomových objavov v boji proti

patogénnym baktériám. Zakladateľ bakteriológie Robert Koch prispel zadefinovaním

patogénnych baktérii v minulosti spôsobujúcich smrteľné choroby. Boju proti

baktériám najviac pomohol Alexander Fleming objavením prvého antibiotiká –

penicilínu. Objavil ho síce náhodou, ale práve vďaka tomuto liečivu bolo

zachránených veľa ľudí.

Síce tieto objavy pomohli významne v boji proti patogénnym baktériám,

problém ale nevyriešili úplne. V súčasnosti nám robí ťažkosti zvyšujúca sa rezistencia

baktérii na antibiotiká. Táto genetická mutácia paradoxne spôsobovaná najmä nami,

ľuďmi. Na baktérie teda nefungujú antibiotiká a my nevieme dostatočne liečiť

chorobu.

Vedci, ktorým bol venovaný tento projekt, nám teda výrazne pomohli so

začatím boja proti baktériám, ale stále zostávajú mnohé problémy nevyriešené. Boj

nad patogénnymi  baktériami ešte stále nie je definitívne vyhratý, nové poznatky však

neustále pribúdajú, a tak sme k výhre stále bližšie a bližšie.

28

Bibliografia1. Neznámy autor. Aktualizované 6.10.2014 [cit. 29.9.2014]. Dostupné na

internete:<http://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur><http://sk.wikipedia.org/

wiki/Stereochémia> 29.9.2014

2. Neznámy autor. [cit.1.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.fns.uniba.sk/fileadmin/user_upload/editors/envi/kpe/Environmental

na_mikrobiologia/01.pdf>

3. Neznámy autor. [cit.1.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.mlieko.sk/tepelneos_m.php>

4. Neznámy autor. [cit. 2.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.mlieko.sk/trvanlive_m.php>

5. Neznámy autor. Aktualizované 23.12.2013 [cit. 1.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://sk.wikipedia.org/wiki/Pasterizácia>

6. MUDr. Štefkovičová Mária, Trenčín [cit. 2.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.ruvztn.sk/kliesence.htm>

7. Neznámy autor. Aktualizované 3.9.2014 [cit. 3.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://sk.wikipedia.org/wiki/Kvasinka>

8. Neznámy autor. Aktualizované 20.10.2014 [cit. 6.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://www.i-med.sk/moodle/mod/glossary/print.php?

id=6&mode=letter&hook=V&sortkey=&sortorder=&offset=0>

9. Neznámy autor.  Aktualizované 9.5.2014 [cit. 6.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://vaccines.procon.org>

10. Ing. Marián Fillo.  Aktualizované 31.5.2011 [cit. 7.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://www.slobodavockovani.sk/news/ad-je-ockovanie-potrebne-/>

11.Neznámy autor. Aktualizované 28.5.2011 [cit. 7.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://rizikaockovania.sk/otazky.html>  

12.Neznámy autor. Aktualizované 8.1.2008 [cit. 9.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://www.ockovanie.org/virus-polio-vakcina.html>  

13.Neznámy autor. Aktualizované 28.12.2012 [cit. 9.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://mediceye.blogspot.sk/search/label/Ochorenia?updated-

29

max=2013-01-18T22:48:0  0-08:00&max-results=20&start=14&by-date=false>

14.Soňa Makarová. Aktualizované 20.4.2009 [cit. 14.10.2014]. Dostupné na

internete:<http://korzar.sme.sk/c/4821132/vedec-louis-pasteur-ako-burac-

mytov.html>

15.RNDr. Jaroslava Oravcová. Aktualizované 20.5.2009  [cit. 16.10.2014].

Dostupné na internete:<http://www.unlp.sk/index.php?

option=com_content&task=view&id=707&Itemid=145>

16.Neznámy autor. Aktualizované 8.10.2007 [cit. 16.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://referaty.aktuality.sk/kvasenie/referat-21561>  

17.Neznámy autor. Aktualizované 20.10.2014. [cit. 23.9.2014].Dostupné na

internete: <http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Koch>

18.Neznámy autor. Aktualizované 24.9.2004 [cit. 23.9.2014].Dostupné na

internete:

<http://referaty.atlas.sk/prakticke-pomocky/zivotopisy/15466/zivotopis:-dr.-

robert-koch>

19.Neznámy autor. [cit. 25.9.2014 ].Dostupné na internete:

<http://www.sciencemuseum.org.uk/broughttolife/people/robertkoch.aspx>

20.Neznámy autor. Aktualizované 2014 [cit. 3.10.2014 ].Dostupné na internete:

<http://www.who.int/topics/tuberculosis/en/>

21.Neznámy autor. Aktualizované 18.10.2014. [cit. 3.10.2014 ].Dostupné na

internete: <http://en.wikipedia.org/wiki/Tuberculosis>

22.Neznámy autor. Aktualizované 7.4.2008. [cit. 15.10.2014 ].Dostupné na

internete: <http://referaty.aktuality.sk/bakterialna-antibioticka-rezistencia/

referat-24650>

23.Neznámy autor. [cit. 18.10.2014 ].Dostupné na internete:

<http://www.biopedia.sk/?cat=vir_prokaryota&file=bakterie&page=1>

24.Hart-Davis, Adam: Veda. Bratislava: Ikar, 2011 ISBN 978-80-551-2628-9

25.Solovič, Ivan a kol.: Tuberkulóza. Vyšné Hágy: Národný ústav tuberkulózy,

pľúcnych chorôb a hrudníkovej chirurgie, 2008 ISBN 978-80-970024-4-2

26.van Bergh, H., Finke, K., Klausmeier, A., Menzel-Tettenborn, H., Reinoss, H.,

Riegel, W.M., Theodor, F.K., Wolff, K.: Ľudia, ktorí zmenili svet. Bratislava:

30

Mladé letá, 1996 ISBN80-06-00701-2

27.Ušáková, K. a kol.: Biológia pre gymnázia. Bratislava: Slovenské pedagogické

nakladateľstvo, 1999 ISBN 80-08-02983-8

28.Campbell, N. A., Reece, J. B: Biologie. Brno: ComputerPress,a.s., 2008. 1132s

ISBN 80-251-1178-4

29.Urban, Z., Kalina, T.: Systém a evoluce nižších rostlin. Praha: Státní

Pedagogické nakladatelství, 1980. 415 s. č. 66-03-18/1

30.Bělík, E., Herold, M., Hudec, M. Mišečka, J., Zelinka, J.: Chemické zvesti XII:

NOVÉ SPÔSOBY BIOSYNTETICKEJ VÝROBY ANTIBIOTÍK (I) VÝROBA

TECHNICKÉHO CHLÓRTETRACYKLÍNU, Bratislava 1957 [cit. 2014 - 3 -10].

Dostupné na internete: <http://www.chempap.org/file_access.php?

file=122a121.pdf>

31.Neznámy autor. Aktualizované 1.2.2011 [cit. 18.9. 2014]. Dostupné na

internete: <http://www.news-medical.net/health/Penicillin-Production.aspx>

32.Neznámy autor. Aktualizované 2014 [cit. 29.9. 2014]. Dostupné na internete:

<http://chemistry.tutorvista.com/biochemistry/antibiotics.html>

33.Neznámy autor. Aktualizované 2014 [cit. 15.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.drugs.com/drug-class/beta-lactamase-inhibitors.html>

34.David Goodsell.  Aktualizované 2002 [cit. 15.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=29>

35.Mayo Clinic. Aktualizované 15.12.2011 [cit. 18.10.2014]

<http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/penicillin-allergy/basics/

definition/con-20024205>

36.Neznámy autor [cit. 18.9.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.wikiskripta.eu/index.php/Peniciliny>

37.Neznámy autor [cit. 15.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.wikiskripta.eu/index.php/Betalaktamov%C3%A1_antibiotika>

38.Neznámy autor [cit. 18.10.2014]. Dostupné na internete:

<http://www.wikiskripta.eu/index.php/Inhibitory_betalaktam%C3%A1z>

39.Neznámy autor. Aktualizované 1.2.2011 [cit. 15.10.2014]. Dostupné na

internete: <http://www.news-medical.net/health/Penicillin-Biosynthesis.aspx>

31

40.https://www.youtube.com/watch?v=qBdYnRhdWcQ [cit. 5.10. 2014]

41.https://www.youtube.com/watch?v=J0N7qc9z490 [cit. 5.10. 2014]

42. Neznámy autor. Aktualizované 15.3.2013  [cit. 15.10.2014]. Dostupné na

internete:<http://en.wikipedia.org/wiki/Penam>

43.Neznámy autor [cit. 18.19.2014]. Dostupné na internete:

<http://shoichetlab.compbio.ucsf.edu/beta-lactamases.php>

32

ResuméAko bojujeme proti patogénnym baktériám? Kto a ako to začal?

V prvej časti projektu sa zameriavame na objavy Louisa Pateura a ich využitie

dnes. Objav pasterizácie vyriešil problémy s trvanlivosťou potravín. Ďalší spôsob

predlžovania trvanlivosti je UHT ohrev, ktorý v súčasnosti rieši rovnaký problém.

Počas života sa zaoberal kvasinkami a popísal kvasné deje. Pasteur zaviedol

vakcináciu a bol prvý, kto vynašiel liek na besnotu. V projekte hodnotíme aký je

súčasný postoj voči vakcinácií.

Ďalšia časť sa zaoberá ďalším významným vedcom Robertm Kochom. Je

prakticky zakladateľom bakteriológie, vedy zberajúcej sa baktériami, o ktorých sa tiež

môžete dozvedieť viac. Koch je tiež objaviteľom pôvodcov tuberkulózy, antraxu

(slezinovej sneti) a cholery. Tuberkulóza bola v minulosti, ale je aj v súčasnosti

veľkým problémom, dozviete sa viac práve o nej, o jej rezistencii a ako sa prenáša.

Tuberkulóza je infekčná bakteriálna choroba, ktorá zasahuje najmä pľúca.

Rezistencia proti antibiotikám je jeden z najväčších záujmov modernej medicíny, je to

genetická mutácia spôsobená najmä človekom. Prenáša sa plazmidmi cez pili.

Jedným z najdôležitejších objaviteľov pre medicínu a bakteriológiu bol aj

Alexander Fleming. V časti projektu venovanej práve Flemingovi objasníme ako došlo

k objavu enzýmu lyzozýmu, ale aj k jeho najznámejšiemu objavu antibiotika penicilín.

Konkrétne tieto Flemingove objavy nám dodnes pomáhajú bojovať s bakteriálnymi

ochoreniami, proti rôznym infekciám. Priblížime, ako táto hubou produkovaná látka s

antibakteriálnymi účinkami zmenila svet. Bližšie sa pozrieme aj na jeho štruktúru,

vlastnosti, želané aj neželané účinky, použitie ale aj výrobu.

Všetci “bojovníci”, na ktorých sme sa v našom projekte zamerali, zmenili svet.

Každý z týchto objavov priniesol klady aj zápory a veľmi pomohli medicíne a iným

vedám sa vyvinúť.

33

SummaryWarriors against bacteria

How do we fight against pathogen bacteria? Who started fighting it and how

did the fight begin?

In the first part we focus on the inventions of Louis Pasteur and their

application nowadays. Louis Pasteur´s main contribution to human kind was the

invention of vaccination and the process of pasteurization. He brought the idea of

healing hydrophobia. We let you know more about pasteurization. We will also tell

you something about vaccination today, its pros and cons. We will deal with the

question if vaccination improves our immunity and if doctors recommend vaccination

of little children and also what are the risk of vaccination.

Then we continue with another great scientist, Robert Koch. He is one of the

founders of bacteriology. He identified the cause of anthrax, tuberculosis and cholera.

We tell you about how he found out these bacteria and teach you basics about them.

As tuberculosis is a problem also now and it was a big problem in the past, we inform

you about tuberculosis, its resistance and how it spreads. Tuberculosis is infectious

bacterial disease, caused by Mycobacterium tuberculosis that mostly affects lungs.

Resistance against antibiotics is one of the biggest interests of modern medicine. It is

a genetic mutation of bacteria, which is mainly caused by people’s mistakes. It

spreads by plasmids, which are small molecules of DNA, and it “travels” through pilus

to another bacterium.

One of the most important discoverers in the field of medicine and bacteriology

was also Alexander Fleming. In the part of the project about Fleming we explain how

Fleming discovered enzyme lysozyme and his most famous discovery of antibiotics

called Penicillin. We focus on how this product of fungus with antibacterial effect

changed the world. We also look closer at its structure, properties, effects, usage and

synthesis.

All the warriors we focus on, have changed the world. Each of the discoveries

brought pros and cons and they helped a lot the medicine and other sciences to

develop.

34

Resümee Die Kämpfer gegen die Bakterien

Wie kann man gegen die pathogenen Bakterien kämpfen?

Wer und wie hat der Kampf begonnen?

Der erste Teil bezieht sich auf die Erfindungen des Louis Pasteurs und ihre

Benutzung heute. Die größten Beiträge des Louis Pasteurs sind die Erfindung der

Vakzination und des Vorganges der Pasteurisation. Heute wird die UHT-Heizung

immer noch verwendet. Die Pasteurisation tötet die Hefepilze, welche die organische

Masse zersetzen. Die Vakzination bedeutete einen großen Beitrag zur Heilung von

Kleinkindern. Ist die Vakzination gut oder nicht gut?

Im nächsten Teil befassen wir uns mit dem Beitrag von Robert Koch. Er hat die

Krankheitserreger der Tuberkulose, des Anthrax und Cholera entdeckt. Die

Krankheits-erreger sind Bakterien. Wir beschreiben diese Bakterien und ihre

Eigenschaften. Die Tuberkulose ist eine Infektionskrankheit, welche hauptsächlich die

Lunge angreift. Die Resistenz gegen Antibiotika ist ein großes Problem für die

moderne Medizin geworden. Es entstand eine genetische Mutation der Bakterien.

Wir beschäftigen uns im letzten Teil auch mit Alexander Flemings

Erfindungen. Wir beschreiben sehr genau seine Erfindungen das Enzym Lyzozym

und seinen berühmtesten Beitrag für die Wissenschaft - das Antibiotikum Penizillin.

Das Pilzprodukt haben wir sehr ausführlich beschrieben. Wir charakterisieren die

Struktur, die Herstellung, das Verhalten von Penizillin und wie es die Welt verändert

hat.

Alle Kämpfer, mit welchen wir uns befasst haben, machten diese Welt anders..

Jede Erfindung half sehr viel bei der Entwicklung der Medizin und anderen

Wissenschaften.

35