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ANTIBITICOSINTRODUCCIN GRUPOS DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES APLICACIONES IMPORTANCIA ECONOMICA CLASIFICACIN DE LOS ANTIBITICOS POR SU MECANISMO DE ACCIN: ANTIBITICOS QUE ACTAN SOBRE LA PARED CELULAR. ANTIBITICOS LACTMICOS MODO DE ACCIN ESTRUCTURA QUMICA BIOSNTESIS Y REGULACIN TECNICAS DE ESTUDIO DESARROLLO DE CEPAS MTODOS DE PRODUCCIN

GRUPOS DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE ANTIBIOTICOS Hongos filamentosos: Penicillium (penicilina) Aspegillus Cephalosporium (cefalosporina) Actinomicetos, familia Streptomycetaceae. Streptomyces (tetraciclina, eritromicina, estreptomicin Nocardia Micromonospora Familia Bacillaceae. Ej. Bacillus (bacitracina, gramicidina y polimixina) Bacterias no actinomicetos Actinomicetos Hongos 950 4600 1600

APLICACIONES 1) Como agentes quimio-terapeticos. 2) Como antitumorales. 3) Antibiticos utilizados en patologa de plantas. 4) Antibiticos usados para aumentar el crecimiento de los animales en veterinaria. 5) Antibiticos usados como herramientas en bioqumica y en biologa molecular.

CLASIFICACIN DE LOS ANTIBIOTICOS POR SU MECANISMO DE ACCIN 1. Antibiticos que afectan a la pared celular:1. Sntesis del peptidoglicano 2. fosfomicina, cicloserina, bacitracina, vancomicina, beta-lactmicos

2. Antibiticos que actan sobre la membrana plasmtica:1. Polipeptidicos: polimixina B 2. Polienos: nistatina y la anfotericina B 3. Agentes imidazlicos

3. Antibiticos que acta sobre la sntesis de protena1. Actan sobre la transcripcin: Actinomicina y Rifamicina 2. Actan sobre la traduccin: Aminoglicsidos (estreptomicina kanamicina..etc), tetraciclinas, cloranfenicol y eritromicina.

4. Antibiticos que actan sobre el DNA.1. Mitomicina, novobiocina, cido nalidixico.

Antibiticos que afectan a la pared celular

Los aminoazcares son de dos tipos N-acetylglucosamina (NAG) y su pariente cido N-acetylmuramic acid (NAM).

autolysins

N acetilglucosamina 1PUTP P-P

N acetilglucosamina 6P

Glucosamina 6PGlutamato

Fructosa 6PGlutamina

UDP-NAGPEP NADPH NADP

FOSFOMICINALala Dglu DAP Dala-Dala

CICLOSERINA2D-ala 2L-ala

UDP-NAM

UDP-NAMpentapptido

Lpido-P (Bactoprenol) BACITRACINA

Lipido-P-P-NAMpentapptido

INTERIORLipido-P-P VANCOMICINA

UDP-NAG UDP Lipido-P-P-NAM-NAGpentapptido

EXTERIORNAM-NAG-NAM-NAG+NAM-NAGpentapptido pentapptido

NAM-NAG-NAM-NAGpentapptido

PENICILINAS /CEFALOSPORINAS Transpeptidacin

Antibiticos que afectan a la membrana plasmaticaPolimixina B

(6, metil octanoico)

Efecto detergente

Antibiticos que afectan a la membrana plasmaticaAnfotericina B

La anfotericina B se intercala con los esteroles de la membrana y crea poros causado perdida de electrolitos y lisis celular

Antibiticos que inhiben la sntesis de proteinas: Transcripcin

Actinomicina D

Rifampicina

Antibiticos que inhiben la sntesis de proteinas: TraduccinInhibidores de la sntesis de protenas a nivel de la subunidad 30S

AMINOGLICSIDOS

Streptomicina Gentamicina Tobramicina Amicacina

TETRACICLINAS

Tetraciclina Aureomicina

Antibiticos que inhiben la sntesis de proteinas: TraduccinInhibidores de la sntesis de protenas a nivel de la subunidad 50 S

Cloranfenicol

Antibiticos que inhiben la sntesis de DNA

Mitomicina

Se une a la subunidad B de la DNA girasa

Novobiocina

Antibiticos -lactmicos: Estructura qumicaanillo lactmico ncleo 6-APA 6-aminopenicilnico

anillo tiazolidinico

ncleo 7-ACA 7-aminocefalospornico anillo lactmico anillo dihidrotiazinico

Especies productoras de los principales grupos de antibiticos -lactmicosNcleo -lactmico Penam Estructura Hongos Aspergillus Penicillium Epidermophytum Trichophyton Cephalosporium Anixiopsis Arachnomyces Spiroidium Scopulariopsis Streptomyces Nocardia Flavobacterium Xantomonas Lysobacter Bacterias Gram (+) Gram (-)

sO N

Cefem

sO N

oClavam Streptomyces

OCarbapenem

NStreptomyces Serratia Erwinia

OMonobactam

NNocardia

O

NH

Pseudomonas Gluconobacter Chromobacter Agrobacter Acetobacter

Transpeptidacin

+ penicilina

Modificaciones de las Penicilinas

CefalosporinasPrimera generacinOral Cephalexin (Keflex) Cephradine (Velosef) Cefadrosil (Duricef) IV Cefazolin Cephalothin Cephapirin Cephradine

Segunda generacinOral Cefuroxime (Ceftin) Cefacor (Ceclor) Cefprozil (Cefzil) Ceftibutin (Cedax) Cefpodoxime (Vantin) IV Cefamandole Cefonocid Cefuroxime Cefoxitin Cefotetan Cefmetazole

Tercera generacinOral Cefixime (Suprax) Cedinir (Omnicef) IV Ceftazidime Cefoperazone Ceftriaxone Cefotaxime Ceftizoxime

Cuarta generacinOral Cefpirome IV Cefepime (Maxipime)

cefoxitina

Biosntesis de penicilinas y cefalosporinas

lisina

cefalosporinas

Biosntesis de penicilinas y cefalosporinaspenicilinas

Agrupamiento de genes implicados en la biosntesis de antibiticos -lactmicos en varios organismos fngicos y procariotas

Aspectos evolutivos relacionados con la biosntesis de Penicilinas y CefalosporinasEl % de identidad entre la ACV Sintasa, IPN Sintasa, Cef E y Cef F, de bacterias con las protenas homologas en eucariotas es del 57-60%. Este porcentaje es mayor que el encontrado entre otras protenas muy conservadas, como enzimas del metabolismo primario. Se ha sugerido una posible transferencia horizontal de la ruta biosinttica de antibiticos lactmicos desde organismos procariticos hasta los eucariotas. Se estima que la transferencia debi ocurrir hace 370 millones de aos Esta teora esta apoyada por la ausencia de intrones en el gen pcAB (11KB), pcbC y cef EF, mientras que genes especficos ausentes en los clusters bacterianos pero presentes en hongos productores de penicilinas y cefalosporinas como penDE, cefG, cef D1 y cef D2 , contienen intrones. Otro dato a favor de esta teora es la funcionalidad de las secuencias promotoras de los genes pcbAB de A. chrysogenum en un organismo procaritico como E. coli. CONSECUENCIAS. A partir de entonces los hongos podran competir con las bacterias de su entorno usando un arma a la que ellos mismos no son sensibles

Desarrollo de cepasMtodos clsicos: obtencin de mutantes

Desarrollo de cepasClsico. Mutagnesis utilizando rayosX, mostazas nitrogenadas, rayos u.v, EMS. Tras la mutagnesis se efecta el proceso de preseleccin de mutantes como paso previo a la evaluacin de la produccin. Esta seleccin se basa: 1. En la actividad antibacteriana de los mutantes 3. En la bsqueda de superproductores de precursores. 4. Seleccin de mutantes resistentes a iones metlicos pesados 5. Destoxificacin selectiva 6. Revertientes de no productores 2. En la resistencia al propio antibitico producido.

Por recombinacin gentica: Recombinacin parasexual. Fusin de protoplastos.

Procesos parasexuales:Procesos no meiticos en clulas vegetativas que conducen a recombinacin FUSION PARASEXUAL: recombinacin mittica

Penicillium

(10-3)

(10-6- 10-7)

Mejora de la produccin de antibiticos lactmicos mediante ingeniera gentica*Aumento de la dosis gnica de enzimas biosintticas de pasos limitantes *Expresin heterloga de genes en hongos filamentosos *Expresin heterloga de genes fngicos en E. coli *Mutagnesis dirigida

Anlisis de cepas industrialesEn muchas de las cepas industriales que se utilizan actualmente han ocurrido fenmenos de amplificacin gnica.

5-6 copias 14 copias

Bsqueda de nuevas molculas pertenecientes a la misma familia*Uso de cepas de bacterias hipersensibles a lactmicos *Inmovilizacin del dipptido D-ala-Dala en una columna de afinidad para buscar molculas de la familia de la Vancomicina *La adicin de D-ala-D-ala a las placas de prueba revertir la accin de antibiticos de la familia de las Vancomicinas *Mutasntesis

Proceso de produccin de penicilinaFuente de N2: lquido de maceracin de maz, cebada, Fuente de carbono: lactosa pH:6,5 cido fenilactico

40.000-200.000 litros

Acetato de amilo 0-3C, pH 2,5

5x 103 /ml

proceso aerbico (vvm, 0,5-1) impulsores de tipo turbina para el mezclado

Medio alcalino cristaliza