Producao de Penincilina e Outros cos

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Escola Secundária Poeta Joaquim Serra

2006/2007

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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