מתת+א+-+יעל+ש.+-+אנטיביוטיקה

עבודה בכימיה

‍‍‍‍‍‍‍‍א ‍‍‍‍‍‍‍‍נטיביו טיקה

מגישות: יעל שטסמן, ומתת ארביב

כיתה: ט'1

toc

** פרק א'- רקע עיוני על אנטיביוטיקה **

מחלות זיהומיות היוו בעיה רפואית קשה לכל אורך ההיסטוריה. כבר בימי קדם ניתן למצוא ראיות לשימוש במגוון של תמציות צמחים וחומרים אחרים בניסיון לטפל במחלות אלו. במשך אלפי שנים, המין האנושי לא הצליח למצוא פתרון מוצלח לכל אותם מזהמים, ומגיפות של מחלות זיהומיות גדעו את חייהם של מיליוני אנשים. האנטיביוטיקה הביא למהפכה אדירה ברפואה, וכיום יש אפשרות לטפל במחלות זיהומיות ובחיידקים. לאורך השנים התגלו חומרים רבים בעלי יכולת לפגוע בחיידקים, אך הם פגעו גם בחולה, (סלקטיביות) ולכן פיתוח האנטיביוטיקה היה אתגר.

עד למאה ה-17,מדענים לא הצליחו להוכיח את קיומם של מיקרואורגניזמים, וביניהם חיידקים. רק המצאת המ

יקרוסקופ בתקופה זו, אפשרה לחזות בפעם הראשונה בקיומם של יצורים אלו. הראשון שתיאר חיידקים היה מדען הולנדי בשם לבנהוק, שהתמחה בתורת המיקרוביולוגיה הרפואית. גילוי החיידקים כגורמי המחלות, היה שלב הכרחי בפיתוח אנטיביוטיקה כתרופה, מכיוון שהוא אפשר לקהילה הרפואית להבין עם מה עליה להתמודד. ב-28 לספטמבר, 1928, מדען בקטריולוג אנגלי בשם אלכסנדר פלמינג גילה את הסוג הראשון של האנטיביוטיקה בעולם, וע"י כך הביא לאחד הפיתוחים הרפואיים החשובים ביותר בהיסטוריה. אחת העובדות המדהימות בקשר לגילוי של אנטיביוטיקה היא שהגלוי התרחש

לגמרי בטעות. באותה עת, פלמינג עבד על חקר החיידק נקד אשכולי וכשיצא לחופשה בקיץ לא אחסן את תרביות החיידקים כראוי. דבר זה הוביל לכך שאחת מהתרביות הזדהמה בפטרייה. פלמינג הבחין כי באותה תרבית מתו כל החיידקים אשר היו מסביב לזיהום הפטרייתי. פלמינג

חקר את הנושא ובודד את החומר שמיוצר על ידי פטרייה שהיה הגורם למוות החיידקים. מכיוון שהפטרייה הייתה מסוג פניצילום, הוא קרא לחומר זה פניצילין, שלמעשה היה האנטיביוטיקה הראשונה בעולם. אף על פי שפרסם את תגליתו לא שיער את גודל חשיבותה.

פלמינג אמנם גילה את הפניצילין, אך הוא לא המשיך במחקרה כתרופה רפואית. לכן, למרות שהייתה האנטיביוטיקה הראשונה, לא הייתה הראשונה בשימוש רפואי. תפקיד זה מולא על ידי אנטיביוטיקה בשם סולפונמיד, אשר פותחה בשנת 1932 על ידי

קבוצת חוקרים גרמנית בראשות המדען ג'רארד דומגק

בזמן מלחמת העולם השנייה הגביר המדע את החיפוש אחרי תרכובות יעילות יותר ומסוכנות פחות .אז נזכרו בתיאור שנתן פלמינג על הפנצילין. המדענים האנגליים ארנסט צ'יין והווארד פלורי, המשיכו במחקרו של פלמינג וגילו כי העובש הרגיל של הלחם הוא חומר פעיל העשוי לחסל סוגים רבים של חיידקים מסוכנים. חברות ליצור תרופות בארה"ב צעדו את הצעד הבא בגילוי דרכים ליצור המוני של פנצילין, כדי לספק את הדרישות של ימי המלחמה. תגלית זו הצילה את חייהם של אנשים רבים. לאחר מכן פתחו המדענים בחיפוש אחר חומרים אנטי ביוטים נוספים. דוגמאות של עפר מכל חלקי העולם נבחנו כדי לראות אם הם מכילות מיני עובש העשויים לייצר חומרים שבכוחם להדביר חיידקים גורמי מחלות.  מאז פותחו עוד סוגים רבים של אנטיביוטיקה, וטיפול רפואי זה נמצא בשימוש רחב ביותר, ומהווה חלק אינטגראלי ברפואה המודרנית.
 * על החוקר....... **

אלכסנדר פלמינג הוא כאמור רופא ומדען סקוטי מגלה הפניצילין, האנטיביוטיקה הראשונה המשמשת למניעת זיהומים ולטיפול בהם, אשר הצילה רבים ברחבי העולם ממוות. במלחמת העולם הראשונה שירת פלמינג כקצין רפואה בשירות הבריטי במשך כארבע שנים. השירות הצבאי חשף את פלמינג למגוון גדול של נפגעי זיהום חיידקי, והוא ניצל את ההזדמנות כדי להמשיך את מחקריו בנוגע להידבקות בזיהומים ולמאבק בהם. אחרי המלחמה שב פלמינג לבית החולים האוניברסיטאי שבו עבד קודם לכן, והמשיך לעסוק במחקר ובהוראה. במשך כל השנים האלה המשיך פלמינג להתעניין בנושא אחד - שיפור הסלקטיביות של החומרים קוטלי החיידקים. הוא עסק בשאלה - אילו חומרים יכולים לתקוף רק את החיידקים מבלי לפגוע בחולה? מרבית החומרים ה"אנטי חיידקיים" עד אז תקפו תאים ללא הבחנה וגרמו לחולים נזק קשה לא פחות מזה שגרם הזיהום עצמו. בשנות העשרים של המאה ה-20, לאחר כעשרים שנות מחקר, הצליח פלמינג לפתח לראשונה חומר אנטיביוטי שנקרא "ליזוזום".חומר זה הוכח, אומנם כקוטל חיידקים סלקטיבי, אך הוא השפיע רק על חיידקים בלתי מזיקים. לכן, הוא היה חסר תועלת לבריאות הציבור.בהמשך מחקריו גילה בטעות פלמינג את הפניצילין- החומר האנטיביוטי הראשון. פלמינג זכה - על הישגו הראשוני בזיהוי פעולת הפניצילין - לאותות הכבוד הגבוהים ביותר של הקהילה המדעית ושל הממלכה המאוחדת: הוא זכה לתואר אצולה בשנת 1944 ובפרס נובל לרפואה 5194, אותו חלק עם הווארד פלורי וארנסט בוריס צ'יין - מפתחי התרופה.פלמינג נפטר בלונדון בשנת 1955, בגיל שבעים. ומרים קוטלי החיידקים. הוא עסק בשאלה - אילו חומרים יכולים לתקוף רק את החיידקים מבלי לפגוע בחולה? מרבית החומרים ה"אנטי חיידקיים" עד אז תקפו תאים ללא הבחנה וגרמו לחולים נזק קשה לא פחות מזה שגרם הזיהום עצמו. בשנות העשרים של המאה ה-20, לאחר כעשרים שנות מחקר, הצליח פלמינג לפתח לראשונה חומר אנטיביוטי שנקרא "ליזוזים".חומר זה הוכח, אומנם כקוטל חיידקים סלקטיבי, אך הוא השפיע רק על חיידיקם בלתי מזיקים. לכן, הוא היה חסר תועלת לבריאות הציבור.בהמשך מחקריו גילה בטעות פלמינג את הפניצילין- החומר האנטיביוטי הראשון.

** פרק ב'- מעקרונות מדעיים לפתרון טכני. **

האנטיביוטיקה אינה המצאה או טכנולוגיה שהמין האנושי פיתח, למרות שישנה הרבה טכנולוגיה הקשורה בהפקה ובייצור המסחרי שלה. האנטיביוטיקה היא למעשה "המצאה" או "טכנולוגיה" של הטבע.טכנית, ניתן להסתכל עליה כטכנולוגיה שפטריות\שמרים בטבע פיתחו ומשתמשים בה על מנת להילחם בחיידקים. ניתן לשאול מאיפה לפטריות יש אנטיביוטיקה ? התשובה היא שסביר להניח שמיליוני שנים של תחרות בין חיידקים ופטריות על אותם משאבים גרמו, בתהליך אבולוציוני ארוך, לייצור חומרים שמעכבים גידול של חיידקים ומקנים לפטריות יתרון תחרותי עליהם.

האמת היא שהתהליך האבולוציוני שהוביל בסופו של דבר לפיתוח האנטיביוטיקה בפטריות הוא מורכב ולא מובן למין האנושי עד עצם היום הזה. ראיה לכך היא שכל אנטיביוטיקה יעילה הקיימת היום למעשה נמצאה בטבע. אף אחת מהן לא "הומצאה" על ידי האדם, אלא רק שופרה ושוכללה על ידו.

האנטיביוטיקה הרפואית מזיקה לחיידק התוקף במספר דרכים:

1. אנטיביוטיקה המעכבות את בניית דופן החיידק. בעקבות העדר הדופן המים חודרים לתוך התא להשוואת ריכוזים (דיפוזיה) והתא מתפוצץ. האנטיביוטיקה הזו משפיע רק בשלבי הגידול בהם נבנה הדופן (היא לא הורסת דופן קיים, אלא מונעת בנית חדש). טווח הפעולה : בעיקר על חיידקים גראם (סוג דופן תא) חיובים הבנויים מאחוז רב של סוכר, לעומת זאת הגראם שלילים בעלי אחוז קטן יותר של סוכר שבנייתו לא כזו חשובה להישרדות החיידק. לדוגמא לאנטיביוטיקה : קבוצת הפניצילין.

2. אנטיביוטיקה הפוגעת במרכיבים שונים של מערכת החלבון. אנטיביוטיקה המונעות התפתחות וגדילה בשל מחסור ביצרת אנזימים וחלבונים החיוניים להתפתחות ולביצוע תהליכים בתא. דוגמא לאנטיביוטיקה: סטרפטומצינים, אריתרומיצין, טטרציקלינים. 3. אנטיביוטיקה הפוגעות בתהליך שכפול הדנ"א אנטיביוטיקה הפוגעות בשכפול הדנ"א ולכן אין חלוקה והתרבות של התא. אנטיביוטיקה כאלה אינן יכולות לשמש כתרופה אנטיביוטית רגילה כיוון שהן פוגעות בתאים אנימלים של בע"ח. אנטיביוטיקות אלו משמשות לטיפול בסרטן, ע"פ העיקרון הנ"ל.

** פרק ג'- סוגי אנטיביוטיקה. ** החלוקה למשפחות אנטיביוטיקה הינה לרוב ב יוכימית ,לכל התרופות המשתייכות למשפחה מסוימת הרכב כימי דומה וכן דרך פעולה דומים: המשותף לארבעת הקבוצות הבאות הן השתייכותן לתרופות בטא לקאטם.השם מתייחס לטבעת במולקולה המכילה אטום חנקן והמהווה את האתר הפעיל בתרופה. הטבעת גורמת להרס דופן תא החיידק, והתרופות ממשפחה זו הינן בקטריוליטיות.

1) קבוצת הפנצילינים- מולקולת הפניצילין קטנה ופשוטה. היא מורכבת מחלק קבוע בעל שתי טבעות ומחלק משתנה – קבוצה (או "שרשרת") צדדית המסומנת באות."R" עם שינוי הקבוצה הצדדית מתקבל סוג שונה של פניצילין בהתאם לכך, השם "פניצילין" מתייחס לקבוצה שלמה של תרופות. החלק הקבוע של הפניצילין מורכב מטבעת מרובעת ומטבעת מחומשת.

2) קבוצת הצפלוספורינים- אלו הן תרופות עמידות יותר כנגד האנזים בטא לקטמאז מאשר קבוצות הפניצילין, והן מסוגלות להשמיד זני חיידקים רבים יותר. מקובל לסווג תרופות אלו על פי דורות- הדורות שונים זה מזה ביציבות בפני בטא לקטמאז, ובסוג החיידקים עליהם הן פועלות.

3) קבוצת הקרבפנמים- לתרופות אלו יש פעילות טובה כמעט כנגד כל סוגי החיידקים, לרבות אלו המפתחים עמידות בפני תרופות אנטיביוטיות אחרות. שלושה תכשירים עיקריים מקבוצת הקרבפנם נמצאים בשימוש: אימיפנם,מרופנם,וארטפנם.

4) קבוצת מונובקטאם- בעיקרון הן פחות בשימוש, אולם ניתן לתת אותם לחולים המפתחים תגובה אלרגית לפניצילין. תופעות הלוואי הינן פגיעה קלה בתפקודי הכבד.

5) קבוצת הטטראציקלינים- שמם מעיד על הרכבם: מכילים ארבע טבעות ארומטיות צמודות האחת לשנייה. התרופות הנמנות עם משפחת הטטרציקלינים, מונעות את ייצור החלבון בתא החיידק. אלו הן תרופות אשר מעכבות ומונעות את ריבוי החיידקים (בקטריוסטטיות), והן בעלות פעילות רחבת טווח כנגד חיידקים- פעילות טובה הן נגד חיידקים גראם שליליים והן נגד חיידקים גראם חיוביים.

6) קבוצת גליקופפטידים (ונקומיצין)- מנגנון הפעולה של אנטיביוטיקה זו הוא עיכוב הסינתזה של דופן החיידק.התרופה היא גליקופפטיד שמולקולת המטרה שלה היא שרשרת המהווה את יחידת הבסיס של דופן החיידק.



7) קבוצת קווינולונים- התרופות האנטיביוטיות הנמנות עם קבוצת הקינולונים פוגעות בשכפול ה-DNA של החיידק וגורמות לתמותה מהירה שלו. תרופות אלו מעכבות אנזימים חיידקיים. אנזימים אלו משתתפים בייצור חומצות גרעין חיידקיות, וכך גורמות למותו המהיר . תרופות אלו מאופיינות בספיגה טובה מאוד דרך הפה ומסוננות בשלפוחית השתן, ועל כן הן משמשות בין היתר כתרופות לטיפול בדלקות הנגרמות בדרכי השתן.מבנה המולקולה- טבעת ארומטית ואמין. התמרות על הקצה הסולפיד משנות את התכונות הפרמקוקינטיות (כיצד התרופה נספגת ומפוזרת בגוף).

8) קבוצת האמינוגליקוזידים- קבוצת האמינוגליקוזידים, בדומה לקבוצת הטטרציקלינים, פועלת על ידי פגיעה בייצור חלבוני החיידק, אמינוגליקוזידים נקשרים ליחידה בריבוזום, ורמים לבעיות בתהליך התרגום עצמו של החלבון.

9) קבוצת המקרולידים-פועלת באמצעות מניעת ייצור חלבוני החיידק. אולם שלא בדומה לטטרציקלינים ולאמינוגליקוזידים, קבוצה זו נקשרת ליחידה 50S (ולא 30S) על גבי הריבוזום של החיידק, ומעכבת את סינתזת החלבון. תרופות אלו בעלות טווח פעילות רחב, והן בעלות פעילות אנטיביוטית דומה לזו של הפניצילין. הן יעילות גם עבור חיידקים חסרי דופן, חיידקים אשר עמידים לפניצילין וחיידקים אשר אין להם כיסוי אנטיביוטי אחר.

10)קבוצת סלפונאמידים- קבוצה זו מעכבת את ייצור החומצה הפולית בתא החיידק. חשיבות החומצה הפולית היא בתרומה ליצירת חומצות גרעין, בהעדרה לא יוכלו התאים להתחלק

** פרק ד'- החיים לפני האנטיביוטיקה ולאחריה ** בשנת 1929 גילה פלמינג את האנטיביוטיקה. במלחמת העולם השנייה(1939-1945) נכנס הסוג הראשון של האנטיביוטיקה – פניצילין – לתפקיד. עד אז, מיליוני בני אדם מתו ממחלות כמו דלקת ריאות, דלקת קרום המוח, אלח דם(לאחר לידה),פציעה או ניתוח, שחפת, עגבת, זיבה ודבר. המחלות האלו פשטו כמגפה בכל העולם וגבו את חייהם של רבים. בעבר הרחוק אנשים האמינו שהמגפות הן עונש משמיים על מעשים לא ראויים - פעולות של כוחות האופל ונציגיהם. כתוצאה מכך, גם הטיפול בהן נטה לכיוון העל-טבעי - מקדשים, תפילות, הקרבת קורבנות, קסמים ולחשים. מאוחר יותר התפתחה תיאוריה בה הגורמים למגיפות נקראים “מיאסמות”- אדי רעל או רוחות רעות. התיאוריה הובילה להתקדמות אדירה בדאגה להיגיינה ולניקיון ובעצם לבריאות הציבור, והפחתה ברמת ההדבקה. הטיפולים בזמן זה לא היו קשורים בגורמי המחלה עצמם: בידוד- הקמת בתים ואזורים שנועדו לבידוד החולים מהחברה (ללא טיפול), ניתוחי כריתת איברים נגועים, ורופאים אלילים, שריפת הגופות או קבירתן בבורות מיוחדים. (לקראת המאה ה-20, ימי המהפכה התעשייתית חל שיפור גדול מאוד. ההתפתחות הגדולה בימי המהפכה התעשייתית היא במחקר ובמציאת פתרונות רפואיים למגיפות והקטנת תפוצתן.בתקופה זו ווילאם רנטגן מגלה את קרני הרנטגן, לואי פסטר מגלה את החיידקים כגורמי מחלות, וקוך מגדיר את הפוסטולטים באותו עניין מחקרי. ב-1796 אדוארד ג’נר ממציא את החיסון האקטיבי הראשון ברפואה המודרנית, החיסון לאבעבועות. בניתוחים מתחילים להשתמש בחומרי חיטוי והרדמה). אנשי המדע והרפואה לא ידעו איך להילחם במחלות האלו, ואיפה אפשר להתחיל למצוא מרפא. חשוב לזכור, שאז לא ידעו על קיומם של החיידקים, ולא ידעו שאותם צריך לתקוף, שהם גורמי המחלה. רק כשפלמינג גילה את החיידקים, נתיב החשיבה של המדענים שונה, והם התחילו למצוא פתרונות למחלות. רק כשגילו במה צריך להילחם, את מה צריך לתקוף, את מה צריך להרוס, יכלו להמציא תרופות למחלות. אחרי שפלמינג גילה את החיידקיים, התפתחו בהדרגה סוגים שונים של אנטיביוטיקה, לדוגמא: פניצילין, ריפאמפין, אגוסטרול, קלינדמיצין, ועוד. כיום,לאחר המצאת האנטיביוטיקה חל שיפור גדול בפני הרפואה. יש דרך להתמודד עם מחלות זיהומיות מדבקות, מה שמקטין מאוד את מספר המגפות ואת התמותה. יש דרך למנוע מחלות כגון: דלקת ריאות, דלקת גרון, דלקת קרום המח ועוד. האנטיביוטיקה מסייעת בניתוחים שזיהום עלול לגרום להידרדרות מסוכנת ולהחמרת מצבו של המנותח. בס"ד ** פרק ה'- חסרונות ויתרונות באנטיביוטיקה **  יתרונות  חסרונות  חוסר יכולת של הגוף להתמודד עם הקל שבוירוסים- כאשר גופנו רווי אנטיביוטיקה נשללת ממנו היכולת להתמודד גם עם וירוסים פשוטים שתוקפים את הגוף חדשות לבקרים. עם גוף בריא וחזק יוכל להתגבר על בעיה יומיומית שכזו בקלות, הרי שגוף חלש לא יוכל למצוא בתוכו את הכוחות להתמודד. השפעת הוירוס תהיה חריפה, תגובת הגוף תהיה חזקה ולרוב ינתנו מחזורי אנטיביוטיקה נוספים לטיפול, רק שהפעם, נזדקק למינון גבוה יותר.
 * יש פתרון למחלות זיהומיות שבעבר גרמו למוות של אלפים.
 * האנטיביוטיקה (הבסיסית ביותר) זולה ונגישה מאוד וקלה להכנה, כל אדם שחולה בדלקת גרון קלה, יכול להתמודד עם המחלה בצורה החלקה ביותר. ( למרות שהיה נרפא תוך כמה ימים- האנטיביוטיקה מסייעת בריפוי מהיר יותר, ובהקלה על הכאב)
 * האנטיביוטיקה פרצה דרך בעולם הרפואה, בעקבותיה נוספו מאות תרופות ושיטות ריפוי חדשות.
 * כיום, לאחר שימוש של כ-50 שנה באנטיביוטיקה, ניכרת התחסנות של חיידקים בפני האנטיביוטיקה. כבר עכשיו יש מספר אנטיביוטיקה שאיבדו את עמידותם. זנים רבים עמידים בפני רבות מן התרופות ולעיתים עד שהצוות הרפואי מצליח לזהות תרופה יעילה נגד החיידק, מערכות החולה עלולות להיפגע פגיעה קטלנית, וצפויה החמרה במצב.
 * שימוש רב מדי באנטיביוטיקה עלול לגרום לתופעות לוואי, לדוגמא: בגלל האנטיביוטיקה שהורגת חיידקים שיוצרים ויטמין K, יכולה להיווצר הפרעה בקרישת דם ודימומים פנמיים.

** האנטיביוטיקה- תגלית המאה….. ** לפי דעתי האנטיביוטיקה מהווה פריצת דרך מאוד משמעותית מכיוון שהיא שינתה את התפיסה הרפואית: עד אז מחלות גבו את חייהם של אלפים, עוצמת המגפה נמדדה על פי מספר האנשים שהרגה. ערך החיים היה פחות- מכיוון שהבעיה הייתה בסדר גודל אסטרונומי. האנטיביוטיקה פתחה דרך חדשה- אפשר להתמודד עם המחלות, אפשר להציע לכל אדם פתרון לבעייתו. בעקבות זאת ערך החיים עלה, כיום הרפואה מתמודדת עם בעיות בסדר גודל של אנשים בודדים. משקיעים חודשים ולעיתים שנים של מאבק על חיי אדם יחיד.

** סיכום **

בעבודתנו עסקנו באנטיביוטיקה, בגילוייה והתפתחותה.

העבודה תרמה לנו רבות. העשרנו את ידיעותינו בתחום הרפואה. עכשיו אנחנו מבינות יותר טוב את השפעות נטילת כדור אנטיביוטיקה קטן, על כל הסכנות והיתרונות. הבנו שמאחורי האנטיביוטיקה שאנחנו לוקחות כשכואב הגרון, יש המון חוקרים שהקדישו את חייהם למחקר, הרבה מחשבה מחקרים וניסויים, והיסטוריה שלמה. על דרך העבודה של המדען גילינו שיש תגליות שמתרחשות לגמרי בטעות, בלי תכנון, וגורמות למהפכה בתחומים מדעיים! במהלך העבודה כשעסקנו בתרומה של האנטיביוטיקה לאנושות הבנו יותר לעומק את חשיבות המחקר לאדם. ללא חוקרים מחקרים ותגליות, האנושות לא הייתה מתפתחת, ואף מידרדרת. מתגלית אחת אפשר להציל חיים של מיליוני אנשים.

** ביבליוגרפיה **

איקן, רפאל וזקבך, __יוסף. לקסיקון דביר/כימיה__. תל אביב: זמורה- ביתן, 1991

"אנטי אנטיביוטיקה". __כתבי עת ומאגרי מידע__, 7/12/94, 29/3/12 < [|http://www.snunit.k12.il/heb_journals/galileo/007018.htm] [|l] >

"אנטיביוטיקה- כדור הקסם". __מכון ויצמן למדע__, 14/5/07, 15/4/12 < [] >

לבנון, יצחק. __אביב אנצקלודפיה כללית לצעירים__. ישראל: מסדה בע"מ, 1975.

"פניצילין." __ ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית __. 18 פבר' 2012, 10:11 UTC. 1 מאי 2012, 07:04 < [] >

קבוצות אנטיביוטיקה". __ ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית __ . 28 דצמ' 2011, 13:15 UTC. 1 מאי 2012, 06:43 < [] <\

" __zap doctors__", 26/12/01, 29/3/12 []

פופלט