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Produção de Penicilina e outros Antibióticos
Biologia 12º Ano
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Montijo
Ano Lectivo : 2006/ 2007
Disciplina: Biologia
Docente: Prof. Ana Figueiredo
Trabalho elaborado por:
• Bruno Quendera, 12º A nº4
• Daniela Duarte, 12º A nº 8
• Joana Cruz, 12º A nº 13
• Marisa Tavares, 12º A nº 16
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Índice
• Introdução – 4
• Da origem da penicilina ao seu percurso histórico – 5
• As principais penicilinas e a sua composição – 7
• As penicilinas semi-sintéticas e a sua composição – 8
• A produção industrial de penicilina – 9
• Da produção à aplicação de antibióticos – 11
• O antibiograma e os antibióticos – 12
• Levantamento de questões que usualmente poderão ser
colocadas ao nível da utilização de antibióticos – 14
• Normas a seguir em todos os tratamentos com antibióticos –
16
• Conclusão – 17
• Bibliografia – 18
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Introdução
O presente trabalho tem como tema: A produção de penicilina e de
outros antibióticos.
Os antibióticos são um grupo de fármacos utilizados no tratamento de
infecções causadas por bactérias, mesmo que o sistema imunitário se
encontre debilitado. Podemos distinguir os antibióticos em dois grupos:
bactericida, quando eliminam a bactéria ou bacteriostático, em que se
interrompe a sua reprodução. Os antibióticos combatem quer as
bactérias nocivas, quer as que as existem no nosso organismo e se
tornam, por diferentes factores, patogénicas.
O primeiro antibiótico fabricado pelo homem foi a penicilina.
Ao longo deste trabalho serão abordados conteúdos relacionados com
o modo como actuam os antibióticos, como são produzidos, os
diferentes modos de determinação da sua eficácia e a sua história,
desde a descoberta da penicilina até aos dias de hoje.
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Da origem da penici lina ao seu percurso histórico
A pen ic i l ina G é um ant ib iót ico natu ra l der ivado de um
fungo, o bolo r do pão Penic i l l i um ch rysogenum (ou
Penic i l l i um notatum ) . Fo i descober ta por A lexander
F leming e pu r i f icada em grande escala por Howard F lo rey
e E rns t Chain , encontrando-se d i spon íve l como fármaco
desde 1941 . É de re fe r i r que es te fo i o p r ime i ro ant ib iót ico
a ser u t i l i zado com sucesso .
Ex i s tem doi s t ipos p r inc ipa i s de pen ic i l ina :
• A pen ic i l ina G ou benz i lpen ic i l ina fo i a p r ime i ramente
descober ta e é geralmente in je táve l ( in t ravenosa ou
in t ramuscu lar ) , a inda que ex i s tam algumas fo rmas
buca is para t ratamento denta l . Como é mal
absorv ida a par t i r do in tes t ino a v ia o ral não é
u t i l i zada ou tem ra ra expressão.
• A pen ic i l ina V ou fenox imet i lpen ic i l ina é gera lmente
admin i s t rada por v ia o ral e é absorv ida para o
sangue a n í vel in tes t ina l .
A pen ic i l ina cons t i tu i - se , as s im , como uma subs tânc ia que
tem a grande v i r tude de des t ru i r um grande número de
bacté r ias sem ser tóx ica para o se r humano.
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Ao permi t i r o t ra tamento de uma var iedade de doenças e
enfe rm idades in fecc iosas , a pen ic i l ina ve io revoluc ionar
a medic ina, nomeadamente ao n í vel da cu ra de
dete rminadas de doenças que, somente o repouso, as
ópt imas condições e boa a l imentação poder iam num
espaço de tempo super io r , eventualmente u l t rapassar .
Actualmente , a p rodução de ant ib ió t icos é super io r a
20 .000 ton ./ano, e se se cons iderar a dosagem t íp ica por
t ra tamento (cerca de 1 a 10 g/pac iente) , a capac idade
te rapêut ica poss í vel com a quant idade de penic i l ina
p roduz ida em todo o mundo é de 2 a 20 b i l hões de
pacientes t ra tados/ano, ou se ja , da ordem do número de
hab i tantes da Ter ra .
Fotografia de Sir Akexander Fleming. A penicilina foi descoberta em
1982 por este bacteriologista britânico. Esta descoberta deu-se
enquanto Fleming estudava variantes de estafilococos no laboratório
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do hospital de St. Mary’s, em Londres, contaminadas por uma colónia
de fungos do género Penicilium. Observou que as bactérias
desapareciam em volta da colónia de fungos. Fleming isolou a
substância responsável pela destruição de bactérias que mais tarde foi
denominada penicilina. Foram necessários doze anos até ser obtida
penicilina num estado de pureza e estabilidade suficiente para ser
administrada terapeuticamente, graças aos estudos de Howard Walter
Florey e Ernst Boris Chain .
Em 1945 foi-lhe atribuido o Prémio Nobel da Medicina que compartilhou
com Sir Howard Walter Florey e Ernst Boris Chain.
As principais penici linas e a sua composição
A compos ição de todas as pen ic i l inas apresenta um
núc leo comum de acordo com a fó rmula :
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Tabela 1 – As pen ic i l i nas mai s comuns
O rad ical R dá o nome à penic i l ina respect iva de acordo
com a Tabela 1 . A es t i rpe or ig ina l de fungo usada para a
p rodução de penic i l ina na ausênc ia de precursor
p roduz ia uma mi s tu ra das 6 pr imei ras pen ic i l inas l i s tadas
na tabela .
O quadro segu inte apresenta a lgumas penic i l inas , os seus
u sos , p inc ipa i s efe i tos secundár ios e precauções que
devem se r tomadas na sua u t i l i zação.
As penicil inas semi-sintéticas e a sua composição
O método actual de produção de penic i l inas semi -
s in té t icas é o enz imát ico, com enz imas imobi l i zadas de
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produção de 6 -APA, quer a par t i r da pen ic i l ina G quer a
par t i r da penic i l ina V.
A pen ic i l ina G é h id ro l i sada a 6 -APA pela enz ima
penic i l i na G ac i lase enquanto que a pen ic i l ina V é
h id rol i sada a 6-APA pela enz ima penic i l i na V ac i lase . A
p rodução de penic i l inas semi - s in té t icas pode ser
v i sual i zada no segu in te esquema reac ional s impl i f icado:
Esquema reacional s impl i f icado de produção de
penic i l i na semi -s in tét ica
As penic i l inas semi - s in té t icas são ant ib iót icos de largo
espectro e res i s ten tes a pH baixo , ou se ja , podem se r
tomadas ora lmente . Contudo, não são res i s ten tes a
enz imas beta- lactamases .
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A produção industrial da penicilina
A pen ic i l ina é p roduz ida indus t r ia lmente quer pela
fe rmentação aerób ia de subs t rato pe lo fungo Penic i l l i um
chry sogenum, quer at ravés de reatores ag i tados , com
are jamento, e operados de forma semi-descont ínua ( i s to
é , a l imentação cont ínua de vár ias subs tânc ias a uma
fe rmentação descont ínua) .
O tanque de fe rmentação é car regado com um
subs t rato , que pode se r composto de açúcar (exemplos :
g l icose ou sacarose) , l icor da maceração de mi l ho (CSL)
e outras subs tânc ias (exemplo : sa i s ) , que são fonte de
carbo idratos , n i t rogên io e nutr ientes .
O Processo de fermentação:
• A preparação do inóculo para a fe rmentação
começa com a inocu lação de balões de 500 m l ,
contendo 100 ml de meio de cu l tu ra , com esporos
de Penic i l l i um chry sogenum .
• Os balões são em segu ida colocados num ag i tador
o rb i ta l , numa câmara a 25oC e após 4 d ias o caldo
de cu l tu ra resu l tante é u t i l i zado para inocu lar
balões contendo 2 L de meio . O caldo des ta
segunda etapa em balões é u t i l i zado como inóculo
para nova fermentação vegetat iva , com a duração
de apenas 2 d ias , num tanque de 100 L com
ag i tação, a re jamento, a r re fec imento e contro le de
pH e temperatu ra .
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• Por f im , num tanque com 500 L de meio , produz- se,
após 3 d ias , um volume de cul tu ra su f ic iente para
inocu lar até 120 m3 de me io em tanques com 200
m3 de capac idade. Após a inocu lação do meio
segue-se uma fase breve de operação descont ínua
(cerca de 12 h) .
• Em segu ida, faz - se a regu lação ao longo da
fe rmentação, com ad ições de açúcar e out ras
subs tânc ias (ác ido fen i lacét ico, sa i s , ó leos vegeta i s ,
gorduras an imais , amôn ia e ác ido para cor recção
do pH) em quant idades su f ic ientes para manter
cons tante o teo r de b iomassa na fase de produção
da pen ic i l ina . A regulação das ad ições é
es tabelec ida empi r icamente para cada es t i rpe de
fungo.
É de re fe r i r que a condução do processo é p rat icamente
manual , ocor rendo apenas o contro le automát ico ao
n í ve l da ver i f icação da concentração de O2 d i s so l v ido, o
pH e a temperatu ra . O pH e a temperatu ra são mant idos
cons tantes (6 ,5 e 25-27oC) e a ve loc idade do are jamento
encontra-se gera lmente entre 0 ,5 e 1 ,0 m3 de ar/m3 de
meio/min .
A pur i f icação da penic i l ina , após a fase de fe rmentação,
é real i zada através de vár ias e tapas ráp idas de a l ta
e f ic iênc ia de ex t ração l íqu ido- l íqu ido do caldo
fe rmentado, o ra com um so l vente o rgân ico (por exemplo ,
acetato de ami la ou but i l a , ou met i l i sobut i l cetona) , o ra
com uma so lução aquosa, sob ba ixa temperatu ra (de 0 a
3oC) e com contro le r íg ido de pH.
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O resu l tado f ina l é um sa l de pen ic i l ina (sa l de potás s io ,
sód io ou de procaína, dentre outros ) .
Da produção à aplicação de antibióticos
Os ant ib iót icos são um grupo de fá rmacos u t i l i zados
para t ratar as in fecções causadas por bacté r ias .
I n ic ia lmente e ram ex t ra ídos de bolo res e fungos , mas
dev ido à baixa p rodut iv idade é de realçar que nos d ias
de ho je es tes se jam obt idos d i rectamente por s ín tese
qu ím ica.
Ex i s tem doi s grandes g rupos de ant ib iót icos :
• -Bacter ic idas , quando e l im inam as bacté r ias ,
p rovocando a des t ru ição da parede
bacte r iana;
• -Bacter ios tá t icos , quando detêm o
c resc imento das bacté r ias , de ixando ao
s i s tema imun i tá r io a ta re fa de el im inar a
in fecção.
Actualmente , são conhec idos mai s de 5 .000 t ipos
d i fe rentes de ant ib ió t icos , tendo s ido a sua produção
grandemente implantada pelo melhoramento genét ico
dos m icrorgani smos u t i l i zados .
Atendendo aos p rodutos indus t r ia l i zados , impor ta
re fe r i r que a maior contr ibu ição comerc ia l provêm das
pen ic i l inas e das cefalospor inas .
A maior ia dos ant ib iót icos são s in te t i zados pelo mesmo
processo da penic i l ina . As d i fe renças ex i s tentes re ferem-
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se ao mic rorgan i smo, à compos ição do meio e o método
de ex t racção. Alguns fabr icantes empregam o mesmo
equ ipamento de fermentação para a p rodução de
ant ib iót icos d i fe rentes .
O Antibiograma e os Antibióticos
O antibiograma é um procedimento técnico de laboratório utilizado na
determinação da eficácia de diversos antibióticos perante o agente
patogénico responsável por uma determinada infecção.
Para realizar um antibiograma
recolhe-se uma amostra de
sangue, urina, pus, ou outro
fluido do doente de modo a
isolar-se os agentes
causadores da infecção. É
necessário inseri-los num
recipiente que reuna todas as
condições ao seu
desenvolvimento juntamente
com os antibióticos que se
querem testar.
A capacidade de um antibiótico para inibir o crescimento bacteriano
manifesta-se com a formação de um círculo em seu redor, que é tanto
mair quanto mais eficaz for o antibiótico.
O antibiograma funciona assim como um guia para o tratamento de
diversos tipos de doenças infecciosas como, por exemplo, as infecções
provocadas por estafilococos ou as infecções das vias urinárias.
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Os antibiogramas praticam-se também quando um agente patogénico
torna-se resistente aos antibióticos utilizados normalmente para o
combater, como acontece, por vezes, com o bacilo da tuberculose.
A seguninte série de três microfotografias apresenta uma colónia de
Staphylococcus Areus em diferentes estados. Na primeira ilustração as
bactérias encontram-se em estado normal. Nas seguintes ilustrações
são mostrados a progressão dos efeitos do ataque de antibióticos sobre
esta colónia.
Levantamento de questões que usualmente poderão ser colocadas ao nível da utilização de antibióticos
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1. Há uma semana que estou com gripe. Curar-me-ia mais depressa
se tomasse antibióticos?
Resposta: Não há razão para tomar esse tipo de medicamentos. A gripe
é causada por um vírus, perante os quais os antibióticos não são
activos; estes utilizar-se-ão se ocorrer qualquer tipo de complicação
associada em termos de infecções, por exemplo.
2. Sou alérgica a vários tipos antibióticos, entre os quais a penicilina.
Isto quer dizer que, se sofrer de qualquer infecção, será difícil de
encontrar um tratamento eficaz?
Resposta: Actualmente existe uma ampla variedade de antibióticos que
oferece uma variedade de possibilidades de escolha, quando se tenta
combater um determinado microrganismo. As alergias costumam
aparecer a partir de uma mesma família de antibióticos, de que é
exemploas penicilinas. Contudo, existem muitos outros antibióticos que,
sendo de composição química diferente, são igualmente eficazes
contra os gérmens responsáveis por uma determinada infecção.
3. Ao tomar os antibióticos que o médico receitou deu-me uma forte
dor de estomâgo. Significa que sou alérgica a esse antibiótico?
Resposta: Não. Tal significa unicamente que possui um estomâgo
sensível. Deverá avisar o médico para procurar um antibiótico mais
adequado, e menos prejudicial ao seu caso particular de sensibilidade.
4. Tive anginas várias vezes e receitaram-me sempre penicilina. Não
seria conveniente mudar de antibiótico?
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Resposta: Em primeiro lugar, nunca deve ser alterado o medicamento
por iniciativa própria. Por outro, não deve estranhar a decisão do
médico já que está amplamente demonstrado que os gérmens que
causam as anginas são praticamente sempre sensíveis a ela. È de referir
ainda que a penicilina possui um baixo grau de toxicidade, pelo que se
coloca como a solução mais indicada para os eu caso emtermos de
medicamento.
5. Conheço um caso de uma pessoa que teve uma infecção
pulmonar e que lhe receitaram um antibiótico em cápsulas. Não
seria mais eficaz em injecção, já que o caso é grave?
Resposta: Não. Existem antibióticos que, tomados por via oral, podem
vencer determinadas infecções pulmonares, quando tomados nas
doses adequadas e durante o tempo previsto.
A administração de antibióticos por via oral facilita a dosificação e a
manutenção da concentração destes medicamentos no sangue em
proporções constantes.
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Normas a seguir em todos os tratamentos com antibióticos
• Tomar os medicamentos sempre sob a prescrição médica.
• Não diminuir as doses por iniciativa própria.
• Seguir o tratamento com regularidade diurante o tempo
estabelecido.
• Não suspender o tratamento enquanto o médico não indicar,
ainda que tenham desaparecido os sintomas da doença.
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Conclusão
A descoberta e a consequente produção industrial de medicamentos
capazes de fazer face a doenças do foro infeccioso ao nível humano,
deu início a uma época em que um sem número de doenças mortais
foram objecto de cura. Ta,l irá ter repercussões directas ao nível da
esperança de vida, a qual aumentou em média 10 anos nos países
desenvolvidos.
A produção de antibióticos é, nos nossos dias, superior a 20 000 ton./
ano, sendo de considerar a dosagem típica por tratamento (cerca de 1
a 10 g/paciente). A capacidade terapêutica possivel com a
quantidade de penicilina produzida em todo o mundo é de 2 a 20
biliões de pacientes tratados por ano, ou seja, da ordem do número de
habitantes da Terra..
Contudo, e apesar de já se produzirem antibióticos à cerca de 60 anos,
ainda hoje perduram problemas fundamentais no processo de
produção industrial. Estes problemas devem-se ao conhecimento
relativo ao nível do “microrganismo” e do seu “processo de
fermentação”, o que tem impacto ao nível da produtividade, e de um
ainda desconhecimento no que se refere a modificações genéticas.
Importa ainda referir que a utilização do antibiótico ligado não
directamente a fins terapêuticos, como é o caso da aplicação no
mundo animal relacionado com fins comerciais, levanta questões
importantes ao nível da saúde pública. Em causa, encontra-se um
levantamento dos possíveis riscos que poderão implicar a nível humano
estes animais que entram na cadeia alimentar. Contudo, a aplicação
em medicina veterinária coloca igualmente as mesmas dúvidas.
Por outro lado, importa ainda referir que o grau de resistência às
infecções encontra-se dependente de uma multiplicidade de factores,
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nomeadamente inerente à mutabilidade das próprias bactérias. Assim,
inerente à cura versus medicamento encontra-se um grau de decisão,
avaliação e quantificação de risco, directamente relacionado com
cada caso individual ou com grupos.
Bibliografia
• A.A.V.V., Moderna Enciclopédia Universal, Volume 14, Ner – Per, Círculo de Leitores, Maio de 1987
• A.A.V.V., Guia Médico, Volume 1, Fascículo 11, Salvat Editores,
1984
• A.A.V.V., Guia Médico, Volume 1, Fascículo 12, Salvat Editores, 1984
• A.A.V.V., Tratamentos médicos & alternativos, Selecções do Reader’s Digest, 1999
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Penicilina
• http://bsel.ist.utl.pt/publications/12-A-Producao-de-Penicilina.pdf
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Antibi%C3%B3tico
• http://usuarios.cultura.com.br/jmrezende/penicilina.htm
• http://us.geocities.com/organicabr/penicilina.html
• http://www.antibioticos.com.pt/index2.php
• http://www.pfizer.pt/
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