페니실린,[ penicillin ],

페니실린,[ penicillin ],

페니실린의 발견자, 플레밍,

페니실린은 페니실리움(Penicillium)속에 속하는 곰팡이에서 얻은 화학 물질로 박테리아로 발생한 병을 치료하는 데 사용되는 항생제의 한 종류이다.  

 

페니실린의 발명으로 인류는 세균과의 싸움에서 이길 수 있는 강력한 무기를 얻게 되었어요. 플레밍은 우연한 발견을 그냥 지나치지 않고, 세심하게 관찰하고 연구한 끝에 위대한 발명을 할 수 있었지요.

 

푸른곰팡이에서 얻은 페니실린은 세균이 자라고 늘어나는 것을 막는 항생 물질이었어요. 페니실린이 세균에 감염된 사람을 구할 수 있다는 것을 알게 되자, 과학자들은 또 다른 항생 물질을 찾는 데 노력을 기울였어요. 그 결과 결핵을 치료하는 데 쓰이는 스트렙토마이신, 장티푸스와 이질을 치료하는 데 쓰이는 테라마이신 등 400여 종에 이르는 항생제가 발명되었지요.

 

여러분도 주위에서 일어나는 모든 현상에 대해 관심을 가지고 관찰한다면, 플레밍이 페니실린을 발명한 것처럼 위대한 발명을 할 수 있을 거예요

 

발견,

페니실린이 박테리아를 죽이는 기능이 있다는 것은 1928년 스코틀랜드 생물학자 알렉산더 플레밍(Alexander Fleming) 경이 발견하였다. 1928년 이전에도 페니실리움(Penicillium) 속에 속하는 푸른곰팡이가 자라는 주변에는 박테리아가 자라지 못한다는 것을 관찰은 하였으나 이러한 관찰 사실을 실험적으로 명확히 밝힌 사람은 알렉산더 플레밍 경이었다. 그는 박테리아가 자라는 배지에 페니실리움 속의 곰팡이가 오염되었을 경우 오염된 곰팡이 주변에는 박테리아가 자라지 못하는 현상을 관찰하였다. 그는 곰팡이가 박테리아를 용균시켜 자라지 못하게 하는 물질을 분비한다는 결론을 내렸으며 이것을 페니실린이라고 하였다. 플레밍 경은 페니실린이 사람의 병을 치료하는 데 기여를 할 것으로 생각하였다.

그러나 그 당시 페니실린을 다량 생산할 수 없었고 몸에 흡수된 후에 쉽게 배설되는 문제가 있어 질병 치료에 실제 이용되지는 못하였다. 이러한 문제가 해결된 2차 대전 이후에 페니실린이 본격적으로 사용되었으며, 박테리아로 인한 병을 치료하여 많은 생명을 구하였다. 이러한 공로로 플레밍 경은 페니실린을 대량 생산하는 방법을 고안한 하워드 플로리(Howard Walter Florey), 언스트 체인(Ernst Boris Chain)과 함께 1945년에 노벨상을 수상하였다.

 

페니실린은 박테리아의 세포벽을 자라지 못하게 함으로써 박테리아가 용균(lysis, 용균현상: 세포벽이 약하여 세포액이 밖으로 나와 박테리아가 죽는 현상)되게 하여, 박테리아의 생장을 억제한다.

 

페니실린은 최초의 항생제로 세균에 의한 감염을 치료하는 약물이다. 연쇄구균, 임균, 수막염균 등에 작용하여 편도염, 수막염, 임질, 중이염 등을 치료한다.

 

내성균의 발현 등을 방지하기 위해 치료에 필요한 최소 기간만 사용해야 한다. 과민반응, 쇼크 등을 드물게 유발할 수 있으므로 투여 전∙후에 주의해야 한다.

 

1881년 스코틀랜드에서 태어난 플레밍은 13세에 런던으로 가서, 안과의원을 개업한 형의 집에서 기숙하며 공예학교를 다녔다. 졸업을 하고 선박회사에 4년간 근무했으나 뜻하지 않게 백부의 유산을 물려받는 행운을 얻어, 이를 밑천으로 의학 공부를 하려고 세인트 메리 의과대학에 들어갔다.

대학 졸업 후 세균학 연구에 참여하게 된 그는, 제1차 세계대전이 일어나자 야전병원에서 파견근무를 한다. 플레밍은 외과 의사들이 소독을 위해 석탄산을 과다하게 사용해도, 부상병들이 패혈증을 비롯한 여러 감염성 질환으로 쉽게 죽는 것을 본다. 그는 살균 효과가 있으며 몸에 해를 끼치지 않는 다른 물질을 발견해야겠다는 생각을 하고, 1918년에 모교로 돌아간 뒤 연구에 뛰어들었다.

페니실린을 발견한 플레밍.

1922년, 플레밍은 점막 분비물에 있으며 세균을 용해하는 성질을 가진 물질을 발견해 '라이소자임(lysozyme)'이라 이름 붙였다. 그는 여러 실험을 통해 이 물질이 몸 안에 있는 항생 물질이라 생각했으나, 실제로는 세포벽에 존재하는 다당류의 결합을 가수분해하는 물질로 판명된다. 세인트 메리 병원의 접종과장을 맡은 플레밍은 1928년에 곰팡이를 배양해 멸균 능력을 지닌 물질을 분리하려는 연구를 진행했다. 그의 연구원들은 충분한 양의 곰팡이를 배양하기 위해 많은 양의 배지를 곰팡이 배양에 이용했고, 배양이 끝난 용액을 여과해 맑은 액을 얻었다. 이 액체를 산성 물질로 처리한 다음 수분을 없앤 뒤, 다시 알코올을 처리함으로써 미지의 물질을 얻었다.

이 침전물의 항균력을 시험해 본 결과 침전물에서는 항균력이 없었지만 알코올 용액에는 항균력이 있었다. 이 효과는 일주일도 유지되지 못했다. 이에 실망한 플레밍은 항균력을 지닌 성분이 무엇인지를 찾아내려는 생각을 포기하고 연구를 중단했다. 이 연구 과정에서 플레밍은 자신이 다루고 있는 이 물질이 포도상구균, 연쇄상구균, 뇌막염균, 임질균, 디프테리아균에 항균효과를 지닌 사실을 발견했다.

그러나 다음 해 5월에 "곰팡이에서 얻은 물질의 항균력이 우수하기는 하나 몸에는 효과가 없을 것"이라는 논문을 발표하면서 연구를 그만두었다. 곰팡이의 배양액이 항균효과를 나타낸다는 연구 결과는 그때까지 가끔씩 발표되던 것이었기에 다른 과학자들의 관심을 불러일으키지 못한 채 플레밍의 연구는 사장되었다.

외국어 표기	penicillin(영어)
CAS 등록번호	1406-05-9
ATC 코드	J01C
분자식	C16H18N2O4S
분자량	334.390 g/mol

페니실린의 구조식

약리작용
페니실린은 페니실리움속에 속하는 곰팡이에서 얻은 화학 물질로, 세균 감염을 치료하는 항생제이다. 최초의 항생제이지만, 내성*, 기술의 발달로 인한 새로운 항생제의 개발 등으로 인해 요즘은 많이 쓰이지 않고 단일제로 주사제만 사용되고 있다. 인체 세포에는 없는 구조인 세균의 세포벽 합성을 방해하여 항균작용을 나타낸다.
 
페니실린은 베타락탐 환†의 구조를 가지고 있어 베타락탐계 항생제로 분류된다. 페니실린의 기본 모핵 구조를 포함한 항생제들을 페니실린계 항생제(예: 아목시실린, 암피실린 등)라고 하는데, 이들 항생제들은 기본 모핵 구조 외의 부분의 차이로 인해 항균범위, 안정성, 흡수율 등이 다를 수 있다. 세균이 베타락탐 환을 분해하는 효소를 분비하여 내성을 나타낼 수 있어 이런 내성을 극복하기 위해 페니실린계 항생제에서 베타락탐 분해효소 억제제가 복합되어 사용되는 경우가 많다(제품 예: 오구멘틴®, 아모크라®).
 
* 내성(resistance): 약물의 반복적인 사용에 의해 약효가 저하되는 현상으로, 항생제에 내성을 나타낸다는 것은 세균이 항생제에 노출되어도 생존할 수 있다는 것을 의미한다.

† 베타락탐(β-lactam) 환(環): 3개의 탄소 원자와 1개의 질소 원자로 이루어진 이종원자 환형 고리로 이러한 구조를 갖고 있는 항생물질을 베타락탐계로 분류한다.
 
효능∙효과
페니실린은 연쇄구균, 임균, 수막염균 등에 작용하여 편도염, 수막염, 패혈증, 세균성 심내막염, 임질, 중이염, 연조직염 등을 치료한다. 제품으로는 알보젠주사용페니실린지칼륨®이 있다.
 
본문에 언급된 내용 외의 상세한 정보는 제품설명서 또는 제품별 허가정보에서 확인할 수 있다.
 
용법
성인의 경우 페니실린G로서 1회 30~60만 단위를 1일 2~4회 근육 또는 정맥주사 한다. 연령과 증상에 따라 적절히 증감한다.
 
본문에 언급된 내용 외의 상세한 정보는 제품설명서 또는 제품별 허가정보에서 확인할 수 있다.
 
경고
페니실린을 투여 받은 환자에서 중증의 치명적인 과민반응이 보고되었으며, 쇼크가 나타날 수 있으므로 신중히 투여한다.
 
금기
페니실린 및 페니실린계 항생물질에 과민반응이나 쇼크의 병력이 있는 환자에게는 투여하지 않는다.
 
주의 사항
• 다른 베타락탐계 항생물질에 과민반응의 병력이 있는 환자, 본인 또는 부모, 형제가 기관지 천식, 발진 두드러기 등의 알레르기 증상을 일으키기 쉬운 체질인 환자에게는 신중히 투여한다.
 
• 신장애 환자에서 높은 혈중 농도가 지속되어 발작, 의식저하 등이 나타날 수 있으므로 신중히 투여한다.
 
• 심장 질환이 있는 환자에서 혈중 칼륨 농도의 상승으로 순환계에 영향을 미칠 수 있으므로 신중히 투여한다.
 
• 내성균의 발현 등을 방지하기 위해 감수성을 확인하고 치료에 필요한 최소 기간만 투여하는 것이 바람직하다. 또한, 반복 투여 및 장기 연용으로 인해 비감수성 세균 및 진균이 과잉 증식할 수 있으므로 균교대증*이 발생하면 투여를 중지하고 적절한 처치를 해야 한다.
 
• 과민반응: 쇼크 등을 예측하기 위해 의료 전문가와 충분히 상담하고 사전에 피부반응시험이 실시되는 것이 바람직하다. 또한 투여 후에도 구급처치가 준비된 상태에서 쇼크 발생에 대비하여 충분히 관찰되어야 한다.
 
* 균교대증: 항생제 반복 또는 장기 투여로 인체에 존재하는 정상 세균의 균형이 깨지고 유해한 세균이나 항생제에 저항성이 있는 세균이 급격하게 증식해서 감염을 일으키는 경우를 말한다.
 
부작용
페니실린 투여 시 발생 가능한 주요 부작용은 다음과 같다. 그 외 상세한 정보는 제품설명서 또는 제품별 허가정보에서 확인할 수 있다. 부작용이 발생하면 의사, 약사 등 전문가에게 알려 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.
 
드문 부작용(사용자의 1% 미만에서 보고)
쇼크, 중증 대장염, 설사, 구역, 구토, 부정맥, 심장정지, 빈혈, 백혈구 감소, 혈소판 감소, 졸음, 경련, 발작, 혼수, 발열, 발진, 과민반응, 급성 신부전, 간효소 수치 상승  등
 
상호작용
페니실린과 함께 투여 시 상호작용을 일으킬 수 있는 약물은 다음과 같다.

상호작용	약물
페니실린의 효과를 증가시켜 부작용 위험성을 증가시키는 약물	일부 소염진통제(아스피린, 인도메타신 등), 이뇨제(티아지드, 푸로세미드) 등
페니실린의 효과를 감소시키는 약물	정균성 항생물질*(클로람페니콜, 에리트로마이신, 테트라사이클린 등) 등
페니실린에 의해 부작용이 증가되는 약물	항응고제(페니실린 과량 사용 시) 등
페니실린에 의해 효과가 감소되는 약물	경구피임약 등

* 정균성 항생물질: 세균을 죽이지는 않지만 세균의 성장 및 복제를 억제하여 감염 전파를 막는 항생물질을 의미한다.
 
소아, 청소년 사용
페니실린은 주로 신장으로 배설되므로 신장 기능이 충분히 발달되지 않은 영아, 신생아에게는 신중히 투여하고 때때로 신체의 여러 생리 기능을 조사해야 한다.
 
고령자 사용
일반적으로 고령자는 생리기능이 저하되므로 감량하는 등 주의한다.
 
임부∙수유부 사용
• 임신 중의 투여에 대한 안전성이 확립되어 있지 않으므로 임부 또는 임신하고 있을 가능성이 있는 여성에는 치료에 의한 유익성이 위험성보다 크다고 판단되는 경우에만 투여한다.
 
• 페니실린은 모유로 이행되므로 수유부에게 투여할 경우에는 수유를 중단해야 한다.
 
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페니실린의 효과

페니실린은 매독, 뇌막염, 폐렴과 같은 그램양성세균성 질병을 치료하는 데에는 효과가 있다. 그러나 임질을 일으키는 세균을 제외한 대부분의 그램음성세균에는 페니실린이 효과가 없다. 암피실린(ampicillin)과 아목시실린(amoxicillin)과 같은 항생제는 그램양성세균 뿐 아니라 그램음성세균으로 인한 질병을 치료하는 데 효과가 있어 사용 범위가 넓다.

 

페니실린의 부작용 및 내성

페니실린은 다른 항생제에 비하여 부작용이 적으나 사람에 따라서는 알레르기로 인한 쇼크나 피부 반응 등과 같은 알레르기 반응을 일으킨다. 따라서 이러한 페니실린 알레르기 존재 여부를 확인하고 사용하는 것이 바람직하다. 또한 세균이 페니실린에 내성이 생겨 항생제가 잘 듣지 않는 경우가 있다. 어떤 세균은 페니실린을 분해하는 효소를 생산하여 페니실린을 분해하여 내성이 생기는 경우도 있다.

메티실린(methicillin)이나 옥사실린(oxacillin)과 같은 항생제는 이러한 분해 작용이 일어나지 않도록 인공적으로 합성한 페니실린이다. 아울러 에리트로마이신(erythromycin)과 같은 항생제는 이와 같이 페니실린에 내성이 생긴 세균성 질병을 치료하는 데 효과적이다.

 

독! 푸른곰팡이를 그냥 먹으면?

푸른곰팡이가 핀 빵,

플레밍이 푸른곰팡이로 사람을 살린 것을 보고, 유통 기한을 넘겨 곰팡이가 생긴 음식을 먹는 친구들은 없겠지? 페니실린은 푸른곰팡이에서 포도상구균만 죽이는 물질을 분리해 만든 특별한 물질. 하지만 오래되어 상한 음식에 생기는 푸른곰팡이는 독이랍니다. 그러니 푸른곰팡이가 핀 빵은 절대 먹으면 안 돼요. 

 

플레밍,[ Alexander Fleming ]

영국의 미생물(세균)학자. 1922년 세균을 죽이는 리소자임 발견. 1928년 페니실린 발견. 

 

1945년 공동 연구자인 E.B.체인, H.W.플로리와 함께 노벨생리학·의학상을 수상하였다.

 

출생 - 사망/ 출생지/ 직업/

1881년 ~ 1955년

영국

세균학자

영국의 세균학자. 페니실린의 발견자로서 유명하다.

 

그가 페니실린에 이어서 스트렙토마이신(streptomycin), 클로로마이세틴(chloromycetin), 오레오마이신(aureomycin) 등 우수 약품의 발견을 촉구하여 화학요법에 일대 비약을 준 것은 특기할 만한 공적이다. 페니실린 발견의 동기는 플레밍이 배양한 포도상구균(葡萄狀球菌)에 푸른곰팡이가 붙어 포도상구균의 집락(集落)을 녹인 것을 관찰한 데 있다.

 

플레밍은 푸른곰팡이의 유효 성분을 뽑아내어 이것에 페니실린이라는 이름을 붙였다(1929). 페니실린은 그 후 체인(E.B.Chain), 플로리(H.Florey) 등의 협력에 의하여 임상 사용법이 연구되어 세상에 나온 것이다. 1945년 플로리와 함께 노벨 의학생리학상을 받았다.

 

1881년 8월 6일 스코틀랜드 로호필드에서 출생하였다. 1906년 런던대학교의 세인트메리병원 의학교를 졸업하고 동교의 A.라이트연구실에서 미생물학을 전공, 1908년 그곳 미생물학 강사가 되었다. 제1차 세계대전 중에는 육군 군의단에 배속되어 참전하고 1918년 모교로 돌아와 1928년 교수로 승진하였다. 1943년 왕립협회 회원으로 추천되고, 1944년에는 경(卿)의 칭호를 받았다. 일찍부터 항(抗)세균성 물질의 연구에 몰두했으며, 전시(戰時)에도 그 연구를 계속하여 1922년 세균을 죽이는 리소자임을 발견·분리했다.

 

1928년 인플루엔자 바이러스에 관한 연구를 하고 있던 중 우연히 포도상구균 배양기에 발생한 푸른곰팡이 주위가 무균 상태라는 사실을 확인하였다. 더욱 연구에 박차를 가하여 마침내 푸른곰팡이의 배양물을 800배로 묽게 하여도 포도상구균의 증식을 방지할 수 있다는 사실을 발견, 이 물질을 페니실린이라 명명하였다. 이 연구로 인하여 1945년 공동 연구자인 E.B.체인, H.W.플로리와 함께 노벨생리학·의학상을 수상하였다.

가난한 시골에서 태어난 플레밍은 어느 날, 물에 빠져 허우적대는 사내아이를 발견하고 무사히 구해 냈다. 아이의 아버지는 플레밍에게 아들의 생명을 구해 준 것에 대해 고맙다는 인사를 했다. “네가 아니었으면 우리 아이가 정말 큰일날 뻔했구나. 얘야, 네 소원이 뭐니? 내 아들을 구해 준 것에 대한 보답으로 너의 소원 하나를 들어 주마.” 그러자 플레밍은 머뭇거리다가 말했다. “저는 의사가 되고 싶어요. 의사가 되어서 병든 사람들을 돕고 싶습니다. 하지만 돈이 없어서 공부를 할 수 없어요.” 아이의 아버지는 흔쾌히 플레밍의 소원을 들어 주겠다고 했다. 그 때 물에 빠져 죽을 뻔한 아이가 나중에 영국 수상이 된 윈스턴 처칠이다.

 

훗날 플레밍은 처칠의 도움으로 열심히 공부했다. 그리고 의과 대학에 뛰어난 성적으로 합격하고, 유명한 미생물학자인 암로드 라이트 박사의 연구실을 드나들면서 미생물학을 연구했다. 학교를 졸업한 뒤 대학 병원에서 연구를 하던 어느 날, 연구실에서 포도상 구균을 연구하던 플레밍은 세균을 기르던 접시를 검사하다 고개를 갸우뚱했다. “이상하네. 왜 곰팡이가 잔뜩 피었지?” 플레밍은 유리 접시를 쓰레기통에 버리려고 했다. 그 때 플레밍의 눈을 사로잡은 것이 있었다. 플레밍은 유리 접시를 다시 살폈다.

 

“이상하네. 푸른곰팡이가 피고 대신 포도상 구균이 없어졌잖아! 혹시 푸른곰팡이에 균을 죽이는 물질이 있는 걸까?”

그 날부터 플레밍은 푸른곰팡이를 연구하기 시작했다. 그리고 푸른곰팡이에서 포도상 구균과 폐렴균을 죽일 수 있는 물질을 뽑아 냈다. 플레밍은 그 물질에 ‘페니실린’이라는 이름을 붙였다.

 

페니실린은 병원균을 죽여서 곪거나 썩는 것을 방지하는 약이다. 페니실린의 발견은 인류의 평균 수명을 높였고 항생 물질 연구의 출발점이 되었다.

 

페니실린은 대량 생산이 시작되면서 제2차 세계 대전 때 수많은 부상병들의 생명을 구했다. 급성 폐렴에 걸린 처칠 수상의 목숨을 구한 것도 바로 페니실린이다.

 

플레밍은 페니실린을 발견하여 인류를 세균성 질병으로부터 해방시킨 공로를 인정받아 1945년에 노벨 생리 · 의학상을 받았다.

 

플레밍의 왼손 법칙,

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플레밍의 왼손 법칙,

전자기력의 방향을 따질 때, 플레밍의 왼손 법칙으로 방향을 설명할 수 있다. 세 번째 손가락을 전류의 방향으로, 두 번째 손가락을 자기장의 방향으로 가리키면, 엄지손가락의 방향이 전자기력의 방향이 된다. 여기서 각 손가락의 사이 각은 직각이어야 한다.

 

자기장 속에 있는 도선에 전류가 흐를 때 자기장의 방향과 도선에 흐르는 전류의 방향으로 도선이 받는 힘의 방향을 결정하는 규칙. 전동기의 원리와도 관계가 깊다.

 

자기장 속에 있는 도선에 전류가 흐르면 움직이는 전하에 작용하는 로런츠힘에 의해 도선도 힘을 받는다. 플레밍의 왼손법칙을 사용하면 자기장의 방향과 전류가 흐르는 방향을 알 때 도선이 받는 힘의 방향을 결정할 수 있다. 방법은 왼손의 검지를 자기장의 방향, 중지를 전류의 방향으로 했을 때, 엄지가 가리키는 방향이 도선이 받는 힘의 방향이 된다.

전동기의 원리,
플레밍의 왼손 법칙에 따르면 도선 내의 전기에너지는 자기장 속에서 운동에너지의 형태로 전환될 수 있다. 이것이 전기에너지를 사용하여 회전운동을 하는 전동기의 기본 원리이다. 선풍기의 날개 뒤쪽에도 전동기가 있으며, 이때 전동기는 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 에너지전환장치라 볼 수 있다.

 

참조항목,

페니실라민, 균류, 언스트 체인, 페니실린, 하워드 플로리

로런츠 힘, 자기장, 전동기, 플레밍의 법칙, 플레밍의 오른손법칙

 

역참조항목,

대엽성폐렴, 디프테리아균, 락탐, 액체배양기, 진행성마비, 특효약, 페니실린쇼크, 푸른곰팡이, 영국의 사상, 1945년 노벨상

 

카테고리,

의학 > 약학 > 의약품 > 의약품일반

• 인물 > 과학 > 생물 > 외국생물
• 역사 > 유럽사 > 영국사 > 근대
• 인물 > 수상자 > 노벨상 > 노벨생리의학상
• 지역 > 유럽 > 영국 > 스코틀랜드
• 순수과학 > 물리학 > 전자기학 > 전자기학일반 > 전자기장

출처 ^ 참고문헌,

[페니실린 [penicillin] (두산백과)

[페니실린 (약학용어사전)

[생물산책

[곰팡이로 약을 만들다 - 페니실린 (재미있는 발명 이야기, 2013..,)

[플레밍 [Alexander Fleming] (한 권으로 끝내는 교과서 위인, 2005..,)

[체육학대사전

[알렉산더 플레밍 [Alexander Fleming] (두산백과)

[페니실린의 발견자, 플레밍 (인류를 구한 항균제들, 2007..,)

[플레밍의 왼손 법칙 (Basic 중학생을 위한 과학 용어사전, 2007..,)

[플레밍의 왼손법칙 [Fleming's left hand rule] (두산백과)

[Basic 중학생을 위한 과학 용어사전

 

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***youtu.be/yyC0WZCHn9c-정통 사교춤 경음악 총결산 풀타임,

~감사합니다.~

 

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