Title: Engenharia Gen
1Graduação em Biotecnologia Disciplina de
Biotecnologia Microbiana II
Antibióticos uma procura constante
Michele Pepe Cerqueira micpepe2_at_yahoo.com.br
24 de abril de 2012
2Antibióticos
- 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
3Importância 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)
5Tipos de antibióticos
Antibiótico Exemplo
Anti-bacterianos Penicilina, tetraciclina
Anti-fúngicos Miconazol, anfotericina B
Anti-virais Aciclovir, AZT
Anti-parasitários Quinina, ivermectina
6História 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
7Descoberta da penicilina
Colônia de Penicillium
Área de inibição de crescimento bacteriano
Colônias bacterianas normais
8História 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)
10Aplicação dos antimicrobianos
- Agentes terapêuticos
- Drogas anti-tumorais
- controle de dose
- Contra doenças de plantas
- Desinfecção de sementes
11Aplicação 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
12Microrganismo 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
13Características do antimicrobiano
- Espectro de ação
- Vias de administração
- Vias de eliminação
- Mecanismo de ação
- Toxicidade
- Eficiência
- Custo x benefício
14Toxicidade 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
15Espectro 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
16Classificação dos antimicrobianos
- Diferem entre si quanto
- Propriedades físicas e químicas
- Mecanismo de ação
- Espectro de atividade microbiana (ex
antibióticos de amplo espectro)
17Classificação 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
18Classificação 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
19Mecanismo de ação dos antimicrobianos
20Inibição 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
21Inibição 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
22(No Transcript)
23Inibição 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
24Dano a membrana plasmática
25Inibição 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
26Inibição 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
27Produção 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
28Beta-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
29Estrutura química
- Naturais Penicilina G e V
- Biossintéticas
- Semi-sintéticas
30Produção de penicilina
Cepa Fleming 2 UI/mL Cepas atuais 85.000
UI/mL SELEÇÃO DE CEPAS
31Principais 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
32Resistência 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
33(No Transcript)
34Segurança 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
35(No Transcript)