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En 1922 un afortunado accidente le llevaría a descubrir la lisozima. Al parecer, alguien en su laboratorio estornudó sobre una placa de Petri que contenía un cultivo de bacterias. Fleming observó que en los lugares donde habían caído las mucosidades procedentes del estornudo no se desarrollaban las colonias bacterianas y dedujo, acertadamente, que algo que se encontraba en los restos del estornudo tenía acción bactericida. La lisozima es una enzima que está presente en la saliva y las lágrimas y que cataliza algunas reacciones químicas relacionadas con la destrucción (hidrólisis) de unos determinados polisacáridos presentes en las paredes bacterianas. Inhibiendo, de esta forma, el desarrollo de las bacterias.