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Engenharia Gen

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Gradua o em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana II Antibi ticos: uma procura constante Michele Pepe Cerqueira micpepe2_at_yahoo.com.br – PowerPoint PPT presentation

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Title: Engenharia Gen


1
Graduação em Biotecnologia Disciplina de
Biotecnologia Microbiana II
Antibióticos uma procura constante
Michele Pepe Cerqueira micpepe2_at_yahoo.com.br
24 de abril de 2012
2
Antibióticos
  • São produtos do metabolismo secundário de
    microrganismos, que, em pequenas quantidades,
    inibem o processo de crescimento de outros
    microrganismos

Ano N antibióticos
1961 513
1972 4.076
1985 7.650
Atualmente 8.000
3
Importância econômica
  • Produção mundial 100.000 toneladas/ano
  • Venda bruta anual (EUA) US 1 bilhão
  • Cefalosporina
  • Ampicilina
  • Tetraciclinas
  • Antibióticos como aditivos de alimentos US 100
    milhões

4
(No Transcript)
5
Tipos de antibióticos
Antibiótico Exemplo
Anti-bacterianos Penicilina, tetraciclina
Anti-fúngicos Miconazol, anfotericina B
Anti-virais Aciclovir, AZT
Anti-parasitários Quinina, ivermectina
6
História da quimioterapia moderna
  • Paul Erlich (início do século XX) bala mágica
  • Destruição seletiva do patógeno sem danificar o
    tecido
  • Alexander Fleming (1928) Staphylococcus aureus x
    Penicilium (penicilina)
  • Florey e Chain (1940) 1 teste clínico da
    penicilina com sucesso

7
Descoberta da penicilina
Colônia de Penicillium
Área de inibição de crescimento bacteriano
Colônias bacterianas normais
8
História da quimioterapia moderna
  • 2ª Guerra Mundial (1939-1945) grande demanda de
    quimioterápicos Era dos antibióticos

Declínio da incidência e da conseqüência de
numerosas infecções bacterianas (gonorréia,
meningites, endocartites, sepse...)
9
(No Transcript)
10
Aplicação dos antimicrobianos
  • Agentes terapêuticos
  • Drogas anti-tumorais
  • controle de dose
  • Contra doenças de plantas
  • Desinfecção de sementes

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Aplicação dos antimicrobianos
  • Preservantes de alimentos
  • Nisina contra clostridius indústria de conserva
  • Estimulante de crescimento animal
  • Ração como aditivo em concentrações
    sub-terapêuticas
  • Ferramenta de bioquímica e biologia molecular

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Microrganismo Antibiótico
Bacilos Gram-Positivos
Bacillus subtilis Bacitracina
Bacillus polymyxa Polimixina

Actinomicetos
Streptomices nodosus Anfotecinia B
Streptomices venezuelae Cloranfenicol
Streptomices aureofaciens Clortetraciclina e tetraciclina
Streptomices erythraues Eritromicina
Streptomices fradie Neomicina
Streptomices griseus Estreptomicina
Micromonospora purpurea Gentamicina

Fungos
Cephalosporium spp. Cefalotina
Penicillium griseofulvum Griseofulvina
Penicillium notatum Penicilina
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Características do antimicrobiano
  • Espectro de ação
  • Vias de administração
  • Vias de eliminação
  • Mecanismo de ação
  • Toxicidade
  • Eficiência
  • Custo x benefício

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Toxicidade seletiva
  • Toxicidade seletiva significa que o fármaco é
    prejudicial para o agente patogênico, mas não
    para seu hospedeiro
  • Possui numerosos alvos ? de acordo com o
    microrganismo
  • Drogas anti-bacterianas desenvolvimento mais
    fácil
  • MO eucariotos ou virais ? semelhança com células
    humanas/animais

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Espectro de atividade microbiana
  • Indica o número de tipos microbianos diferentes
    as drogas afetam
  • Antibióticos de amplo espectro afetam um número
    grande de bactérias gram-positivas ou
    gram-negativas
  • Vantagem quando o patógeno é desconhecido,
    ganha-se tempo
  • Desvantagem destruição de grande parte da
    microbiota normal

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Classificação dos antimicrobianos
  • Diferem entre si quanto
  • Propriedades físicas e químicas
  • Mecanismo de ação
  • Espectro de atividade microbiana (ex
    antibióticos de amplo espectro)

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Classificação de acordo com a estrutura química
Característica química Exemplo
Contém carboidratos Estreptomicina
Lactonas macrociclinas Eritromicina
Quinonas Tetraciclinas
Aa e peptídeos Penicilina
Heterocíclicos com azoto Polioxinas
Heterocíclicos com oxigênio Monensina
Derivados de alicíclicos Ciclohexamide
Aromáticos Cloranfenicol
Alifáticos Fosfomicina
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Classificação de acordo com mecanismo de ação
  • Bactericidas matam o microrganismo diretamente
    Bacteriostáticas impedem o crescimento do
    microrganismo
  • Mecanismos
  • Inibição da síntese de parede celular
  • Inibição da síntese de proteínas
  • Inibição de replicação de ácidos nucléicos e
    replicação
  • Lesão da membrana plasmática
  • Inibição da síntese de metabólicos essenciais

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Mecanismo de ação dos antimicrobianos
20
Inibição da síntese da parede celular
  • Impedem a síntese completa dos peptoglicanos
  • Parede celular frágil
  • Lise da célula
  • Ex Beta-Lactâmicos (Penicilina)
  • Como células humanas não tem parede celular
    possui baixa toxicidade

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Inibição da síntese da protéica
  • A diferença na estrutura do ribossomos dos
    procariotos é responsável pela toxicidade
    seletiva
  • Ribossomos 70S (50 e 30S)
  • Mitocôndria unidade ribossomal 70S
  • Podem apresentar efeitos adversos na célula do
    hospedeiro
  • Ex cloranfenicol, eritromicina, estroptomicina,
    tetraciclinas

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(No Transcript)
23
Inibição por dano à membrana plasmática
  • Diferentes mecanismos
  • Promovem alteração na permeabilidade da membrana
    plasmática perda de metabólicos
  • Combinam-se com esteróides da membrana ruptura
    da membrana
  • Mais eficaz contra fungos (ergosterol na
    membrana)
  • Ineficaz para bactérias

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Dano a membrana plasmática
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Inibição da síntese de ácidos nucléicos
  • Interfere nos processos de replicação e
    transcrição do DNA
  • Uso limitado interferência com DNA e RNA do
    hospedeiro
  • Rifampina e quinolonas maior grau de toxicidade
    seletiva

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Inibição da síntese de metabólicos essenciais
  • Inibição competitiva por uma substância
    (antimetabólico) que se assemelha muito ao
    substrato normal de uma enzima
  • Ex sulfanilamida e ácido paraminobenzóico (PABA)
  • PABA substrato para síntese de ácido fólico
  • Impede o crescimento do microrganismo

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Produção de antibióticos
  • Atualmente
  • 123 produzidos por fermentação
  • 50 produzidos como compostos semi-sintéticos
  • 3 completamente sintéticos (cloranfenicol)
  • Ex Beta-Lactâmicos (penicilina e cefalosporinas)
  • Mais eficazes de todos os agentes terapeuticos
    para controle da enfermidade infeciosas
  • Pacientes alérgicos 0,5 a 2

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Beta-lactâmicos - Penicilina
  • Descrita por Fleming - 1929
  • Estudos clínicos em 1940
  • Aplicação clínica em 1941
  • Produzidas por vários fungos Penicillium spp. E
    Aspergillius spp.

Aspergillus
Penicillium
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Estrutura química
  • Naturais Penicilina G e V
  • Biossintéticas
  • Semi-sintéticas

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Produção de penicilina
Cepa Fleming 2 UI/mL Cepas atuais 85.000
UI/mL SELEÇÃO DE CEPAS
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Principais características
  • Fermentadores de 40.000 a 200.000 L
  • Fermentação alimentada
  • Processo aeróbico com 0,5-1 VVM de ar
  • Agitação de 120 a 150 RPM
  • Temperatura entre 25-27oC
  • pH constante de 6,5 (adição de ácido
    fenil-acético)
  • Meio de cultivo lactose (C) farinha de soja ou
    soro do leite (N) tampões (sais)
  • Separação do micélio por filtração
  • Extração contínua em contracorrente
  • Acetato de amila ou butila
  • 0-3oC
  • pH 2,5-3,0

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Resistência as drogas
  • Mecanismos principais de resistência a agentes
    quimioterápicos
  • Destruição ou inativação da droga
  • Prevenção da penetração no sítios-alvo dentro do
    microrganismo
  • Alteração dos sítios alvo da droga (troca de 1
    aa)
  • Efluxo rápido (ejeção), que bombeia a droga para
    fora da célula antes que possa se tornar efetiva
  • Uso indiscriminado
  • Combinação de duas ou drogas sinergismo

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(No Transcript)
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Segurança dos antibióticos
  • Efeitos colaterais avaliação de riscos e
    benefícios
  • Efeito do antibiótico pode neutralizar o efeito
    de outra droga
  • Uso de antibióticos na alimentação animal
    pressão seletiva na microbiota normal e nos
    patógenos ? desenvolvimento de resistência
  • Uso de antibióticos em produtos de higiene

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(No Transcript)
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