Nella lotta per la competizione per il cibo e la conquista di una nicchia ecologica a livello microscopico la battaglia è intensa e senza esclusione di colpi. Le armi chimiche sono usate ampiamente. Ed è quello che succede tra batteri e muffe. I batteri entrano spesso in competizione per il cibo con le muffe e così le muffe sintetizzano molecole che ne inibiscono la crescita. Questo fine meccanismo di lotta chimica venne scoperto casualmente dal medico inglese Alexander Flemning nel 1929 quando una sua coltura di batteri venne accidentalmente contaminata da una muffa che in seguito si riuscì ad identificare nel Penicillium notatum. Questa muffa era capace di produrre una sostanza chiamata penicillina che inibisce la crescita dei batteri.
La penicillina è formata da un anello tiazolidinico fuso con un
anello B-lattamico, al quale è legato per mezzo di un legame peptidico un gruppo R che varia da un tipo all'altro di Penicillina.
Nella penicillina G o Benzilpenicillina è un gruppo benzilico.
L'anello B-lattamico della penicillina conferisce a tutta quanta la molecola una grande instabilità. Ed è proprio anello B-lattamico il bersaglio dell'arma di difesa dei batteri nella lotta per la competizione. Infatti, essi sono capaci di sintetizzare un enzima capace di rompere questo anello. Questi enzimi sono le b-lattamasi, che conferiscono alle cellule batteriche resistenza nei confronti delle penicilline e di tutti gli antibiotici dotati d'anello B-lattamico.
Nel 1957 Ledeberg riuscì a capire quale fosse il bersaglio delle penicilline usando dei batteri fatti crescere in un medium ipertonico. Gli organismi ottenuti in questo modo, che prendono il nome di protoplasti, sono privi di parete cellulare e di conseguenza si lisano se la concentrazione salina del medium varia ad una concentrazione normale. Ma così fatti crescere su di essi le penicilline non avevano effetto. Era, quindi, evidente che la penicillina interagiva con la sintesi della parete cellulare dei batteri. In seguito si scoprì che la pencillina blocca l'ultima fase della Biosintesi della parete cellulare batterica, cioè la reazione che forma i legami trasversali.
Ora, si sa che la Penicillina inibisce la transpeptidazione che lega fra loro le catene di Peptidoglicano.
In condizioni normali la Transpeptidasi forma un intermedio acilico (R-CO) con il penultimo residuo di D-Alanina del peptide. Questo composto intermedio acile-enzima reagisce quindi con il gruppo aminico della gliciina terminale di un altro peptide.
E' probabile che la penicillina inibisca la transpeptidasi formando un legame covalente con un residuo amminoacidico del sito attivo dell'enzima. In effetti, la penicillina forma un intermedio acile-enzima. Questo legame penicillinoilenzima è irreversibile, in quanto non può essere deacilato.
La penicillina agisce in modo altamente specifico a causa della sua stretta somiglianza strutturale con il terminale D-Ala D-Ala, delle catene nascenti di peptidoglicano.
La bassa tossicità della Penicillina, che è essenziale per la sua efficacia terapeutica, è una conseguenza della sua altissima specificità. Non si conosce infatti nessun enzima umano che riconosca la D-Ala D-Ala, e così la Penicillina non interferisce con i meccanismi enzimatici del corpo umano.
La penicillina è formata da un anello tiazolidinico fuso con un
anello B-lattamico, al quale è legato per mezzo di un legame peptidico un gruppo R che varia da un tipo all'altro di Penicillina.Nella penicillina G o Benzilpenicillina è un gruppo benzilico.
L'anello B-lattamico della penicillina conferisce a tutta quanta la molecola una grande instabilità. Ed è proprio anello B-lattamico il bersaglio dell'arma di difesa dei batteri nella lotta per la competizione. Infatti, essi sono capaci di sintetizzare un enzima capace di rompere questo anello. Questi enzimi sono le b-lattamasi, che conferiscono alle cellule batteriche resistenza nei confronti delle penicilline e di tutti gli antibiotici dotati d'anello B-lattamico.
Nel 1957 Ledeberg riuscì a capire quale fosse il bersaglio delle penicilline usando dei batteri fatti crescere in un medium ipertonico. Gli organismi ottenuti in questo modo, che prendono il nome di protoplasti, sono privi di parete cellulare e di conseguenza si lisano se la concentrazione salina del medium varia ad una concentrazione normale. Ma così fatti crescere su di essi le penicilline non avevano effetto. Era, quindi, evidente che la penicillina interagiva con la sintesi della parete cellulare dei batteri. In seguito si scoprì che la pencillina blocca l'ultima fase della Biosintesi della parete cellulare batterica, cioè la reazione che forma i legami trasversali.
Ora, si sa che la Penicillina inibisce la transpeptidazione che lega fra loro le catene di Peptidoglicano.
In condizioni normali la Transpeptidasi forma un intermedio acilico (R-CO) con il penultimo residuo di D-Alanina del peptide. Questo composto intermedio acile-enzima reagisce quindi con il gruppo aminico della gliciina terminale di un altro peptide.
E' probabile che la penicillina inibisca la transpeptidasi formando un legame covalente con un residuo amminoacidico del sito attivo dell'enzima. In effetti, la penicillina forma un intermedio acile-enzima. Questo legame penicillinoilenzima è irreversibile, in quanto non può essere deacilato.
La penicillina agisce in modo altamente specifico a causa della sua stretta somiglianza strutturale con il terminale D-Ala D-Ala, delle catene nascenti di peptidoglicano.
La bassa tossicità della Penicillina, che è essenziale per la sua efficacia terapeutica, è una conseguenza della sua altissima specificità. Non si conosce infatti nessun enzima umano che riconosca la D-Ala D-Ala, e così la Penicillina non interferisce con i meccanismi enzimatici del corpo umano.
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