Biologie PWSDe effectiviteit van penicilline

Naam: Pien HermansKlas: V5A

Begeleider: J.M.G. Peters

Inhoudsopgave

§1 Inleiding…………………………………………………………..…………2§2 Alexander Flemming………………………………………………....……..3§3 Penicilline..…….……………..……………………………………….…….4§3 Penicilline……………………...……………...…………………………….5§4 Voor- nadelen gebruik penicilline………..…………..………………..……6§4 Voor- nadelen gebruik penicilline………….……………………………….7§5 Gebruik penicilline…………………………………………….……….…...8§5 Gebruik penicilline………………………………………………………….9§6 Productie penicilline………………………………………………………..10§6 Productie penicilline………………………………………………………..11§7 Conclusie……………………………………………………………...……12§8 Literatuurlijst + woordenaantal…………………..………………….……..13§8 Literatuurlijst + woordenaantal…………………………………………….14§9 Logboek………..………………………………..……….……………........15

1

§1 Inleiding

De ontdekking van penicilline was een grote evolutie in de geneeskunde. Het is een ontzettend belangrijk medicijn geworden en het heeft miljoenen mensen gered. Met behulp van dit profielwerkstuk is er een literair onderzoek uitgevoerd. Met als doel te zorgen voor een duidelijk beeld van de werking en de samenstelling van penicilline voor de lezer.

De centrale vraag in deze literair studie is, wat maakt de werking van penicilline zo effectief? En waarom er tegenwoordig nog zo veel gebruik wordt gemaakt van dit antibioticamiddel.

De hypothese van deze vraag is dat penicilline zo effectief is omdat het de cellen van het menselijk lichaam niet schaadt. Het ervoor zorgt dat er veel eerst dodelijke ziektes of wonden goed behandelt kunnen worden en dat het heel gemakkelijk te produceren is.

Het antwoord op de hoofdvraag wordt gegeven met behulp van vier deelvragen:1. Wat is penicilline?2. Wat zijn de positieve en negatieve kanten aan penicilline?3. Hoe wordt er vandaag de dag gebruik gemaakt van penicilline?4. Op welke wijze wordt penicilline geproduceerd?

2

§2 Alexander Flemming

Alexander Flemming is de man die in 1928 penicilline minof meer toevallig heeft ontdekt. Flemming ontdekte dat penicilline als antibiotica werkte toen hij bezig was met stafylococcen te bestuderen. Hij kweekte deze bacteriën om ze daarna microscopisch te onderzoeken. Toen hij na een tijdje terugkwam zag hij dat er een schimmel was gegroeid. Hij wilde de gekweekte stafylococcen eerst weggooien, maar hij besloot toch om ze nog even te bekijken onder de microscoop. Hij ontdekt dat waar de schimmel was verschenen, de bacterie was opgelost.

3

Alexander Flemming 1944

Foto van de bacterie en de schimmelFlemming aan het werk in zijn laboratorium

Een amoxicilline kuur

§3 Penicilline

Penicilline is een schimmel. Deze schimmel zorgt ervoor dat de celwand van een bacteriën niet meer kan groeien. Dit doet hij door het blokkeren een enzym, DD-transpeptidase. Dit enzym is betrokken bij de bouw van de celwand van een bacterie (prokaryoot). Penicilline werkt op de peptidebindingen van D-alanine, dat voorkomt in de celwand van bacteriën, maar niet in die van de mens. De mens gebruikt geen D-alanine in hun eiwit, en dat zorgt er dus voor dat wij geen last hebben van penicilline.

Penicilline kent veel vormen. Er is dus een heel breed spectrum in de soorten die bestaan. Je hebt smalspectrumpenicillinen en breedspectrumpenicillinen. Smalspectrumpenicillinen werken maar tegen een klein aantal bacteriën, terwijl de breedspectrumpenicillinen voor veel meer bacteriën werken. Toch wordt er vaak door doctoren eerste de smalspectrumpenicillinen toegediend bij patiënten. Dit omdat de breedspectrumpenicillinen meer bacteriën doden dan nodig is. Door het onnodig vernietigen van deze bacteriën kunnen er nare bijwerkingen ontstaan zoals diarree of een schimmelinfectie. Dit is de reden dat er liever gekozen wordt voor de smalspectrumpenicillinen. In noodsituaties zoals een menginfectie met meerdere ziekteverwekkers of wanneer er snel gehandeld moet worden, word er wel gebruik gemaakt van de breedspectrumpenicillinen. Maar tegenwoordig kiest men toch liever voor een combikuur. Dit is een kuur waarbij er gerichter kleinere kuren wordt gegeven om de eventuele bijwerkingen van de breedspectrumpenicillinen te voorkomen.

4

Structuurformule van D-alanine De structurele overeenkomst tussen DD-transpeptidase en penicilline

Een aantal voorbeelden van smalspectrumpenicillinen zijn fenoxymethylpenicilline, penicilline-G en flucloxacilline. Amoxicilline en clavulaanzuur zijn twee voorbeelden van breedspectrumpenicillinen.

5

De structuurformule van penicilline-G De structuurformule van amoxicilline

§4 Voor- en nadelen gebruik penicilline

Elk medicijn heeft zijn voordelen en nadelen. Naast de goede werking tegen een ziekte of infectie, heb je een grote kans op bepaalde bijwerkingen. Zo ook bij penicilline.

Penicilline heeft een aantal bijwerkingen en nadelen bij het gebruik. Een probleem dat na lange tijd ontdekt is, is dat je resistent kan worden bij het innemen van het medicijn. Dit houdt in dat de bacteriën in je lichaam zijn veranderd zodat ze ineens wel tegen het medicijn kunnen. Deze verandering gebeurt wanneer mensen zich niet houden aan de doktersvoorschriften. Slik daarom altijd penicilline precies hoe je dokter het heeft aangeraden. Het is namelijk zo dat als je de penicilline te kort slikt, als je je bijvoorbeeld al beter voelt, het nog niet alle bacteriën in je lichaam heeft kunnen laten verdwijnen. Deze overgebleven bacteriën zijn het ‘sterkste’ en zijn dus het meest beschermt tegen de penicilline. Als je vroegtijdig stopt, kan deze bacterie zich weer gaan vermenigvuldigen. Op den duur evalueren daaruit stammen die volledig resistent zijn, en die je dus niet kunt behandelen met hetzelfde medicijn. Voor die resistente bacteriën moet dan een nieuw antibioticum worden gevonden.

Een andere vorm van resistentie is door mutatie. Mutatie houdt in dat bepaalde eigenschappen van bacteriën ongevoelig worden voor bepaalde antibiotica. Deze bacteriën wapenen zich tegen antibiotica door ze bijvoorbeeld de cel uit te pompen of door ze met enzymen af te breken of te inactiveren. Andere opties zijn de aanmaak van antibioticaongevoelige eiwitten of het veranderen van de celwand om antibiotica buiten de deur te houden. Tegenwoordig is er al een aantal bacteriën dat volledig resistent is voor penicilline. Een oorzaak daarvan is dat wij als Europeanen te gul zijn met het voorschrijven van een antibioticakuur. Het is bewezen dat het aantal resistenties in het noorden van Europa kleiner is dan die van Zuid-Europa. De gulheid in Zuid-Europa leid tot een vergrote kans op resistentie. Ook in de diergeneeskunde zijn ze hier schuldig aan. Zo geven ze bijvoorbeeld pasgeboren kalveren een startmix die ze zou moeten beschermen tegen uitdroging en diarree. Maar dit is onnodig omdat deze verschijnselen te maken hebben met voeding of virussen, niet met bacteriën.

6 Resistentie door mutatie

Resistentie door het verkeerd slikken van de antibiotica.

Verder heeft het gebruik van penicilline ook een aantal bijwerkingen. De meest voorkomende bijwerkingen zijn bijvoorbeeld diarree of dunne ontlasting of lichte buikkrampen. Daarbij zou er soms misselijkheid, braken, huiduitslag en jeuk kunnen ontstaan. Sommige mensen zijn ook allergisch voor bepaalde soorten penicilline. Er ontstaat een reactie met allergische symptomen doordat het immuunsysteem zich gaat verzetten tegen de schimmel. Als dit het geval is, kan er door een arts een andere soort antibiotica worden voorgeschreven.

Buiten deze nadelen zijn de voordelen in de overhand. Zo heeft penicilline al ruim 200 miljoen mensen gered door een penicillinekuur. Ook heeft het miljoenen soldaten weten te redden in de tweede wereldoorlog. Kort gezegd is penicilline een wondermiddel tegen bacteriële infecties en zouden we niet meer zonder kunnen op deze wereld.

7

Britse militairen worden intraveneus behandelt met penicilline.

Misselijk door penicilline

§5 Gebruik penicilline

Artsen gebruiken tegenwoordig nog steeds penicilline bij het genezen van een patiënt met een bacteriële infectie. Het kan oraal worden voorgeschreven, dus met een pil of een drankje, of het kan met injecties of infuus worden toegediend. Via een injectie of infuus kan alleen worden gedaan door een arts of verpleegkundige.

Het enige verschil met vroeger is dat deze artsen veel terughoudender zijn met voorschrijven. Dit is zo omdat ze gemerkt hebben dat mensen met een goede weestand vaak zelf kunnen genezen van een infectie. Alleen als dit niet geval is zal er een antibioticakuur worden voorgeschreven. Bij veel gevallen wordt een antibiotica dus ook gebruikt als hulpmiddel om de weestand te helpen de bacterie uit te schakelen.

Bij ernstige bacteriële infecties is een antibiotica onmisbaar, zonder een kuur zal de patiënt overlijden. Een aantal voorbeelden van zulke infecties zijn longontsteking, hersenvliesontsteking, bloedvergiftiging of een infectie aan bot of nieren. Bij deze infecties is het lichaam zelf niet in staat om de bacterie uit te schakelen dus zal er gebruik worden gemaakt van een penicillinekuur.

8

Penicilline pillen Amoxicilline drankje

Longen met een bacteriële infectieKrentenbaard is een veelvoorkomende huisinfectie bij kinderen

Het verstandig innemen van penicilline is erg belangrijk. Een ding wat erg gelangrijk is als er een kuur wordt voorgeschreven is dat de patiënt precies de voorgeschreven hoeveelheid inneemt op het juiste tijdsstip. De tijd van het slikken van de penicilline is meestal tussen de vijf en tien dagen, maar dit kan korter of langer zijn. Als er een antibioticum wordt vergeten te slikken kan deze zo snel als mogelijk geslikt worden. Is dit vlak voor het volgende tijdstip dan wordt aangeraden om deze pil te bewaren en die achter aan de kuur vast te plakken. Hierdoor duurt de kuur iets langer maar zal hij wel effectief zijn. Ook is het erg belangrijk dat de patiënt nooit overgebleven pillen inneemt van een ander persoon. Bij elke infectie moet een arts beoordelen of een antibioticakuur nodig is, welk antibioticum geschikt is en hoelang de kuur moet duren.

Verder is het belangrijk om aan de desbetreffende arts door te geven of er nog andere medicijnen worden geslikt door de patiënt. Het is namelijk zo dat penicilline de werking van ander medicijnen kan beïnvloeden. De arts weegt dan af of de combinatie van het antibioticum met het andere medicijn in de situatie verantwoord is.

9

Allerlei verschillende soorten antibiotica

Een fermenter

§6 Productie penicilline

Penicilline wordt gemaakt door fermentatie. Dit houdt in dat penicilline wordt gemaakt uit biologische materialen met behulp van schimmels en bacteriën. Het is bij fermentatie belangrijk dat er of geen zuurstof bij het product komt (anaeroob), omdat via de zuurstof invloeden van buitenaf het proces kunnen beïnvloeden of dat er steriele beluchting plaats vindt (aëratie). Dit laatste is het geval bij het maken van penicilline.

Penicilline wordt dan ook gemaakt in een fermenter. Het is belangrijk dat in de fermenter een homogene omgeving is, zodat de productie in de fermenter kan plaatsvinden zonder invloeden van buiten. Dit is belangrijk omdat de omgeving binnen de fermenter volkomen steriel is en het is belangrijk dat deze ook steriel blijft.

De vraag naar penicilline werd vroeger steeds groter. Dit resulteerde tot bedrijven die het op grote schaal wilden gaan produceren. Ze ontwikkelde een grootschalige procesindustrie, vergelijkbaar met de chemische en levensmiddelenindustrie. Het eerste probleem waar de bedrijven toen tegenaan liepen was het feit dat de eerste penicilline producerende stammen een “lage yield” hadden. Dit houdt in dat de hoeveelheid penicilline die ontstond per hoeveelheid schimmel erg laag was. Ze hebben dat probleem opgelost door extra aandacht te gaan geven aan de productiviteit van de schimmels.

Het eerste wat ze hebben gedaan is het selecteren van de beste stammen. Door dit te doen kun je de beste schimmels laten groeien. Verder kun je gebruik maken van synthese. Dit houdt in dat er stofjes worden toegevoegd aan de schimmels waardoor ze sneller en beter de penicilline produceren. Als laatst hebben ze de oppervlakte van de groeiruimte vergroot. Zo hebben de schimmels meer ruimte om goed te kunnen groeien en krijg je ook betere productievere schimmels. Door deze drie aanpassingen is de productiviteit tot wel 5000 keer vergroot in een peiode van 35 jaar.

10

Penicilline onder de microscoop

Er zijn voor een fermenter bepaalde richtlijnen. Hier gaat het om aan welke eisen een goede fermenter moet voldoen. Hierbij dienen deze richtlijnen strenger nageleefd en gecontroleerd te worden als je grote fermenter gebruikt. Want des te groter je productie des te meer er fout kan gaan.

11

Fermentatie-tanks in een fabriek van Pfizer Twee penicilline-meisjes aan het werk met speciale keramische flessen

§7 Conclusie

Penicilline wordt over de hele wereld gebruikt als een wondermiddel tegen bacteriële infecties. Maar wat maakt de werking van dit wondermiddel nou zo effectief? Dat is de vraag die met behulp van vier deelvragen is beantwoord in dit werkstuk.

Penicilline is een schimmel. Deze schimmel blokkeert een enzym dat de opbouw van de celwand van een bacterie stopt. Dit enzym wordt alleen geproduceerd door prokaryoten cellen. Dit zorgt ervoor dat wij mensen dus niet geschaad worden door deze schimmel. Er bestaan een hoop verschillende soorten penicilline. Er zijn smalspectrumpenicillinen en breedspectrumpenicillinen. Door een arts wordt het meest de smalspectrumpenicillinen voorgeschreven. Dit omdat het zorgt voor minder bijwerkingen. Een aantal voorbeelden van die bijwerkingen zijn diarree, buikkrampen, misselijk of jeuk aan de huid.

Een groot omslagpunt in de geschiedenis van penicilline is het moment dat er werd ontdekt dat een bacterie resistent kon raken van de schimmel. Dit houdt in dat de bacterie zo geëvalueerd is dat de schimmel het enzym niet meer blokkeert. Dit is ook de reden waarom artsen tegenwoordig veel terughoudender zijn geworden met het voorschrijven van dit medicijn. Ze laten patiënten met een lichte infectie het zelf genezen. Alleen bij zwaardere infecties, zoals bloedvergiftiging of hersenvliesontsteking, wordt er nog flink gebruik gemaakt van penicilline. Om nog meer resistente bacteriën te voorkomen is het erg belangrijk dat men hun kuur volledig afmaakt zoals de arts heeft voorgeschreven. In tegenstelling tot dit omslagpunt, heeft penicilline miljoenen levens gered. Dit is ook waarom het nog steeds wordt voorgeschreven door artsen.

De productie van penicilline gebeurt in fermenters. Hierin krijgt de schimmel de kans om is de perfecte omstandigheden te groeien. Met behulp van stamselectie, synthese en oppervlakvergroting is de productie sterk verbeterd en vermeerderd. Hierdoor konden er nog meer mensen geholpen worden met het vechten tegen een bacteriële infectie.

De effectiviteit van penicilline wordt door meerdere factoren beïnvloed. Allereerst is het soort penicilline erg belangrijk. Het ene soort is effectiever dan de ander. Ook bepaalt het soort penicilline de hoeveelheid bijwerkingen die de patiënt krijgt. Bij een zwaardere penicilline kan men meer bijwerkingen verachten. Het op de juiste manier gebruiken van penicillinen is ook essentieel bij de effectiviteit. Zodra een kuur niet wordt afgemaakt, of zodra er pillen worden vergeten, zal de kans groot zijn dat er resistentie ontstaat. Verder speelt de productie een grote rol bij de werking van de schimmel. Door het toepassen van verschillende technieken of stoffen tijdens de productie wordt de effectiviteit tot wel 5000 keer vergroot.

12

§8 literatuurlijst

Historiek. (2019, 24 december). Alexander Fleming (1881-1955) – Ontdekker van de

penicilline.

https://historiek.net/penicilline-alexander-fleming/1413/

Wikipedia-bijdragers. (2021, 3 februari). Penicilline. Wikipedia.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Penicilline

Vuijst, L. (2020, 21 januari). Antibiotica. DietCetera.

https://www.dietcetera.nl/medicijnen/antibiotica/

Brugh, M. A. (2017, 5 december). Bekijk: Bacteriën en antibiotica-resistentie.

NEMOKennislink.

https://www.nemokennislink.nl/publicaties/bacterien-en-antibiotica-resistentie/

Nws, V. (2019, 23 juni). Penicilline, een van de zeldzame zegeningen van de Tweede

Wereldoorlog. vrtnws.be.

https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2019/06/23/75-jaar-geleden-penicilline-een-van-de-zeldzamen-

zegeningen-va/

Vragen en antwoorden antibioticaresistentie. (2019, 9 augustus). RIVM.

https://www.rivm.nl/vragen-en-antwoorden-over-antibioticaresistentie

13

Antibiotica | Apotheek.nl. (2019, 18 oktober). Geneesmiddel Informatie Centrum van de

KNMP.

https://www.apotheek.nl/zorg-van-de-apotheker/uw-apotheker-geeft-antwoord/

antibiotica#antibiotica-innemen-%E2%80%93-wanneer-en-hoe

Supergist blijkt eersteklas penicillinefabriek. (2017, 31 januari). Rijksuniversiteit Groningen.

https://www.rug.nl/news/2009/12/gidijala

Voorbeeld industriële biotechnologie: Penicilline. (2019). WUR.

https://www.wur.nl/nl/Onderwijs-Opleidingen/Bachelor/BSc-opleidingen/BSc-

Biotechnologie/Meer-over/Penicilline.htm

Wikipedia-bijdragers. (2021b, februari 4). Fermentatie. Wikipedia.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Fermentatie

Aantal woorden: 2637

14

§9 Logboek PWS

Wanneer? Waar? Hoelang? Waaraan heb ik gewerkt?17-10-2020 Thuis 60 min Onderwerp verzinnen31-10-2020 Thuis 120 min Brainstormen over hoof- en deelvragen4-11-2020 Thuis 90 min Definitieve hoofd- en deelvragen op papier

gezet na verbetering van de leraar. 22-11-2020 Thuis 120 min Voorpagina en inhoudsopgave gemaakt8-1-2021 Thuis 90 min Inlezen in het onderwerp13-1-2021 Thuis 120 min §1 + §2 gemaakt14-1-2021 Thuis 180 min §3 gemaakt26-1-2021 Thuis 220 min Afbeeldingen toegevoegd + §4 gemaakt28-1-2021 Thuis 150 min §5 begonnen1-2-2021 Thuis 150 min Aanpassen met behulp van kritiek7-2-2021 Thuis 170 min §5 afmaken + afbeeldingen toegevoegd 15-2-2021 Thuis 200 min Maken §6 22-2-2021 Thuis 170 min Maken de helft van §726-2-2021 Thuis 120 min Maken andere helft van §727-2-2021 Thuis 120 min Afbeeldingen toevoegen 28-2-2021 Thuis 260 min §8 maken +literatuurlijst maken1-3-2021 Thuis 220 min Inleiding verbeteren + spellingcontrole4-3-2021 Thuis 60 min Aanpassen met behulp van kritiek 22-3-2021 Thuis 180 min Laatste aanpassingen Totaal 2800 min

15