MICROBIOLOGA

CARRERA: INGENIERIA BIOQUIMICA

GRUPO: 3601

EQUIPO #2

INTEGRATES:

ALBERT LARA ROBERTO

BRAVO ROMERO BRENDA ITZEL

CERMEO HERNANDEZ ERICK BRYAN

LUNA HERNANDEZ CITLALI

LUNA HERNANDEZ CINTHIA LIZBETH

TEMA: BIEN O SERVICIO PRODUCIDO POR UN MICROORGANISMO. PRODUCCION DE PENICILINA. (Penicillium chrysogenum)

25/ FEBRERO/ 2015

RESEA HISTORICA

Penicillium chrysogenum

Penicillium chrysogenum(tambin conocido comoPenicillium notatum)es la fuente de la penicilina, el primer antibitico.La penicilina acta contra las bacterias gram-positivas, tales comoStaphylococcusyneumococomediante la interrupcin de la reticulacin de la pared celular bacteriana synthesis-- de los polmeros peptidoglicano est impedido por la inhibicin de la enzima transpeptidaase, haciendo que las paredes de clulas malformadas para asumir el exceso de agua, lo que hace que se rfaga (lisis celular).

La penicilina fue descubierta en 1928 cuandoAlexander Flemingasistente de laboratorio dejado una noche abierta ventana y tena esporas de moho cubren susStaphylococcusbacterianasespecmenes en unaplaca de Petri.Al principio, Fleming estaba muy irritado por la contaminacin, pero, como l estaba a punto de tirar las muestras de distancia, se dio cuenta de algo interesante.Se vea en el microscopio en las bacterias que rodean el moho azul-verde y se dio cuenta de que muchos estaban muertos o moribundos.Esta tarde result haber sido debido a la prevencin del molde de la bacteria de hacer nuevas paredes celulares y reproduccin.Se identific el molde comoPenicillium notatum,que libera el antibitico penicilina G en el medio.

(Esta identificacin se ha demostrado posteriormente que es incorrecto: la especie de hongos era en realidadPenicillium rubens).Despus de esto, l hizo algunas pruebas en seres humanos y animales y descubri que no slo se matan las bacterias, pero fue adecuado para uso como un medicamento en humanos y animales.

El descubrimiento dela penicilinamarc el comienzo de una nueva era de los antibiticos derivados de microorganismos.La penicilina es un antibitico aislado del crecimiento de mohoPenicilliumen unfermentador.El molde se cultiva en un cultivo lquido que contieneazcary otros nutrientes incluyendo una fuente denitrgeno.A medida que el moho crece, el azcar se utiliza y empieza a hacer la penicilina slo despus de usar la mayor parte de los nutrientes para el crecimiento.

Fue por estos medios quePenicillium chrysogenumfue descubierto, en unmelnen una tienda de comestibles en Peoria, Illinois.El hongo aislado de este meln producido varios cientos de veces ms penicilina como las culturas originales de Fleming dePenicillium notatum.Los subcultivos de este hongo fueron irradiados con rayos X y rayos UV en un intento de causar una mutacin en el hongo que dara lugar a un aumento en el rendimiento de la penicilina.

El esfuerzo tuvo xito, y una cepa mutante que produjo ms de mil veces la penicilina de cultura original de Fleming se produjo y cultivadas. Este descubrimiento, en combinacin con muy mejorados mtodos de cultivo del hongo basado en el principio de aireacin el medio de cultivo, se tradujo en la capacidad de producir en masa la penicilina en cantidades lo suficientemente grandes para su distribucin y uso masivo en el ejrcito de Estados Unidos, y ms tarde en el servicio armado britnico y hospitales, en la Segunda Guerra Mundial.

Este organismo se caracterizan por presentar dos tipos de metabolismo: un metabolismo primario en el cual se producen todos los componentes celulares por tanto existe crecimiento, y uno secundario en el cual se van a sintetizar molculas de inters como los antibiticos en el caso de estas especies. El metabolismo secundario se va a caracterizar por la sntesis de determinados metablitos sintetizados en una fase tarda del crecimiento celular y se caracterizan por:

1. Son necesarios para el crecimiento2. Se producen como mezclas de productos relacionados3. Son producidos por un reducido nmero de microorganismos.

La sntesis de antibiticos se produce por situaciones de estrs, o por la falta de nutrientes esenciales como fuente de carbono(Glucosa, sacarosa, lactosa) o fuente de nitrgeno o fosfato. Esta falta de nutrientes produce una alteracin en el metabolismo primario lo que favorece la activacin de una serie de enzimas que van a producir los metabolitos secundarios txicos (antibiticos) para el resto de microorganismos del medio. Esta situacin, por tanto, les ofrece una ventaja desde el punto de vista de la supervivencia ya que al eliminar a la competencia se aseguran los nutrientes del medio, lo que les permitir colonizar distintos ambientes con ms eficacia que sus competidores.

Descripcin micolgica

Hongo filamentoso que presenta conidiforos tabicados de pared lisa (200-300 m), ramificado al final, con mtulas (de 8-12 m) y filides en forma de botella (de 7-12 m), donde nacen conidios lisos, elipsoidales (de 2,5-4 m) azules o verde-azulados en cadenas, sin ramificar, con un penacho o pincel caracterstico . Colonias de crecimiento rpido, vellosas, aterciopeladas, verdosas con una corona radial ancha y blanca, a 25 C (no crecen o crecen pobremente a 37 C). Puede haber gotas de exudado sobre la superficie de la colonia. Reverso habitualmente amarillento o cremoso. Esporulacin abundante. Olor aromtico, especiado o afrutado (a manzana o a pia).

Estructura qumica

En 1941, cuando comenzaron los primeros ensayos clnicos con la penicilina, prcticamente no se conoca nada acerca de la naturaleza qumica de este compuesto, excepto que se trataba de una molcula relativamente pequea, que se extraa en su forma cida con solventes orgnicos y que poda reextraerse en forma de sal en soluciones acuosas. Dos aos despus, Edward Abraham y Ernst Chain consiguieron cristalizar la penicilina F obtenida en Oxford en forma de sal sdica y fueron capaces de compararla con el compuesto producido en Estados Unidos, la penicilina G. Difera en que posea un grupo bencilo en lugar de un grupo 2-pentenilo, lo que se deba a que el medio usado en las fermentaciones por las compaas americanas contena lquido de maceracin del maz, este componente del medio de cultivo aportaba un precursor de la cadena de fenilacetilo. Posteriormente consiguieron degradar la molcula en tres componentes: un aminocido (la penicilamina), un aldehido y CO2. En octubre de 1943 ya se empezaba a valorar la posibilidad de que la estructura qumica de la penicilina contuviera una b-lactama, lo que fue motivo de una seria polmica entre los que defendan esta estructura y los que encontraban a esta estructura como inaceptable y sugeran una estructura bicclica tiazolidina-oxazolona. Dos aos ms tarde la polmica qued resuelta, tras el anlisis de cristalografa de rayos X de la molcula.

Caractersticas generales de los hongos filamentosos, gnero Penicillium.

Ecologa del gnero Penicillium. Los Penicillium son muy comunes y son llamados los mohos verdes o azules, frecuentemente se encuentran en los ctricos, en los quesos y en otros alimentos. Los conidios de Penicillium, estn por todas partes, en el aire y en el suelo. Varias especies de Penicillium atacan y destruyen los frutos. Algunas especies de Penicillium estn asociadas a enfermedades de animales y humanos. Son capaces de producir cidos ctrico, fumrico, oxlico, glucnico y glico. Industrialmente son importantes en la fabricacin de quesos y antibiticos.

Ecologa y enfermedad humana

Es el hongo productor de penicilina ms conocido y tambin puede producir algunos alcaloides como la roquefortina C, meleagrina y chrisogina. Est ampliamente distribuido en la naturaleza, suele formar colonias verdeazuladas sobre el pan duro y los ctricos, y sus esporas se encuentran frecuentemente en el polvo domstico. Se encuentra con frecuencia en los edificios hmedos y mohosos donde deteriora diferentes materiales de construccin, entre los que resaltan el papel de decoracin (crece bien en la cola empleada para su adhesin a las paredes). No muestra una notable variacin estacional. Las mximas concentraciones de conidios en el aire se alcanzan en invierno y primavera (mayores en las reas urbanas que en las rurales). Su temperatura ptima de crecimiento es de 23 C, pero crece entre 5 y 37 C. Es alimento de caros como Acarus siro y Tyrophagus pultrescentiae. Puede encontrase colonizando las vas respiratorias de pacientes con alergias respiratorias y producir reactividad cutnea. Se han descrito casos de otomicosis, endoftalmitis, queratitis, infecciones cutneas, esofagitis, neumonas necrotizantes o infecciones diseminadas en pacientes con neoplasias o inmunodepresin.

Gentica y evolucin

La capacidad de producir penicilina parece haber evolucionado a lo largo de miles de aos, y se comparte con otros hongos relacionados. Se cree que confiere una ventaja selectiva durante la competicin con las bacterias para las fuentes de alimentos. Sin embargo, algunas bacterias han desarrollado la capacidad de sobrevivir a la exposicin mediante la produccin de penicilina penicilinasas, enzimas que degradan la penicilina. Produccin de penicilinasa es un mecanismo por el cual las bacterias pueden llegar a ser resistentes a la penicilina.

Los principales genes responsables de la produccin de penicilina, pcbAB, pcbC y penDE estn estrechamente vinculados, formando un grupo en el cromosoma I. Algunas cepas de Penicillium chrysogenum de alta produccin utilizada para la produccin industrial de la penicilina se han demostrado tener mltiples copias en tndem del gen de penicilina clster.

GENERALIDADES

Produccin industrial de penicilina por Penicillium chrysogenum.

La fabricacin de penicilina es un ejemplo del proceso tpico de obtencin de antibiticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece a la especie de Penicillum chrysogenum y es muy activo sobre estafilococos, estreptococos y neumococos, as como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa accin sobre los gram negativos. A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos ms. Estos compuestos son cidos fuertes muy inestables, razn por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procana.

El primer sistema de produccin de penicilina fue el conocido como mtodo de superficie, donde el hongo creca en la superficie de una capa de medio de cultivo, en bandejas. Pero despus de 1944, el desarrollo del mtodo de fermentacin sumergida permiti disminuir los requerimientos de espacio y, consecuentemente, los costos de produccin.Los fermentadores para la produccin de penicilina alcanzan los 20.000 a 115.000 litros de capacidad. El inculo constituye casi el 10% del cultivo total y se prepara a partir de un cultivo (starter) del hongo preparado de esporas liofilizadas.

El medio de cultivo para la fermentacin se compone bsicamente de un caldo de maz, con el agregado de lactosa y compuestos inorgnicos. Despus de ajustar el pH (4,5-5,0), el medio de cultivo se pasa al fermentador equipado con un agitador vertical y con un sistema de inyeccin de aire estril y serpentinas para mantener la temperatura entre 23 y 25 C. El hongo se introduce estrilmente y se inicia la fermentacin, durante la cual el aire estril permite el crecimiento del hongo y la agitacin facilita su distribucin en el fermentador. Despus de unas 50 a 90 horas la tasa de crecimiento del hongo disminuye, el fermentador se enfra a 5 C para prevenir la desestabilizacin del antibitico y el micelio (hongo) se separa por filtracin. La penicilina se extrae posteriormente empleando solventes (acetato de amilo y cloroformo), se concentra y se trata con bicarbonato de sodio para formar la sal sdica. La esterilizacin de hace por filtracin y luego el producto se cristaliza y se envasa en polietileno o frascos de vidrio.

Propiedades

La penicilina natural o penicilina G es cristalina, totalmente soluble en agua, soluciones salinas ydextrosasisotnicas. El radical R, es el responsable de la sensibilidad a lahidrlisispor parte de las -lactamasas, del enlace a protenas transportadoras y del vnculo con las protenas bacterianasPBPque transportan a la penicilina dentro de la clula. Adems, se le asocia a la penicilina un dipptidocistena-valina, haciendo que la penicilina tenga la ideal afinidad por la enzima bacterianatranspeptidasa, la cual no se encuentra en el cuerpo humano y que permite la sntesis del peptidoglucano.

Existe una analoga estructural entre la penicilina y eldipptidoD-alanil-D-alaninaterminal asociado a las unidades depeptidoglicanoque aparecen durante la formacin de lapared celularde ciertas bacterias (proceso detranspeptidacin). ElnuclefiloO(-)serinade latranspeptidasaataca losgrupos carbonilosde los -lactmicos, como la penicilina, por esa analoga a su sustrato D-Ala-D-Ala, el dipptido antes mencionado. De esa manera, unindosecovalentementea los residuos deserinadelsitio activode la enzima en forma de complejopeniciloil, la penicilina inhibe a la transpeptidasa bacteriana.

Mecanismo de accin.

La penicilina, como el resto de los -lactmicos, ejerce una accinbactericidapor alterar lapared celularbacteriana, estructura que no existe en lasclulas humanas. La pared bacteriana se encuentra por fuera de lamembrana plasmticay confiere a lasbacteriasla resistencia necesaria para soportar, sin romperse, la elevadapresin osmticaque existe en su interior. Adems, la pared bacteriana es indispensable para:

Ladivisin celular bacteriana.

Los procesos detransportede sustancias a los que limita por sus caractersticas de permeabilidad.

Capacidad patgena y antignica de las bacterias, ya que contienenendotoxinasbacterianas.

Hay importantes diferencias en la estructura de la pared entre las bacterias Gram positivas y Gram negativas, de las que cabe destacar la mayor complejidad y contenido enlpidosen las Gram negativas.

La accin de la penicilina, y en general de los -lactmicos, se desarrolla fundamentalmente en la ltima fase de la sntesis del peptidoglicano de la pared celular, unindose a una enzimatranspeptidasallamadaprotena fijadora de penicilina,responsable de producir una serie deenlacescruzados entre las cadenas depptidos. La formacin de estos enlaces o puentes es la que confiere, precisamente, la mayor rigidez a la pared bacteriana. Por lo tanto, los -lactmicos como la penicilina inhiben la sntesis del peptidoglicano indispensable en la formacin de la pared celular bacteriana. Las bacterias sin su pared celularestallano son ms fcilmentefagocitadaspor losgranulocitos.

Esta inhibicin produce una acumulacin de los precursores del peptidoglicano, los cuales producen una activacin de enzimas comohidrolasasyautolisinasque digieren, ms an, el remanente de peptidoglicano en la bacteria. Al perder su pared celular como consecuencia de la accin de la penicilina, las bacterias Gram positivas son denominadasprotoplastos, mientras que las Gram negativas, que no llegan a perder toda su pared celular, reciben el nombre deesferoplastos.

La penicilina muestra un efecto sinrgico con losaminoglucsidos, puesto que la inhibicin de la sntesis del peptidoglicano permite que los aminoglucsidos penetren la pared celular con mayor facilidad, permitiendo as trastornos en la sntesis de protenas dentro de la clula bacteriana

La industria de medicamentos en Mxico

Actualmente existen en Mxico 224 fbricas (o laboratorios) de medicamentos o productos biolgicos que pertenecen a 200 empresas; 46 forman parte de consorcios o industrias con capital mayoritariamente extranjero y las restantes son de accionistas predominantemente mexicanos. Adems, hay 26 fabricantes de frmacos (principios activos farmacuticos) y otras 600 que proveen insumos. El empleo directo en la industria aument de 39,125 personas en 1994 a 45,401 en 2003 (16 por ciento anual, en contraste con la reduccin observada en el empleo en el sector manufacturero de- 0.87 por ciento). La industria en Mxico participa con el 1.04 por ciento del producto interno bruto (PIB) y aproximadamente, el 3 por ciento del PIB manufacturero. De las ms de 45 mil personas empleadas, 53% trabajan en reas de administracin y ventas, 38% en produccin y 9% en otras funciones. En promedio, la mano de obra utilizada por la industria farmacutica obtiene mayores niveles de remuneracin que la media del mercado, debido a su calificacin y especializacin. De 1993 a 2002 la fabricacin de productos frmaco qumico y farmacutico aument a una tasa real de 4.85 por ciento en promedio anual. Este incremento se explica principalmente por el crecimiento en la produccin de productos farmacuticos, ya que la participacin de los frmacos se redujo ligeramente. La industria farmacutica instalada en Mxico prcticamente abastece la totalidad de los requerimientos de medicinas en el pas: produce 86 por ciento de ellos e importa el 14 por ciento restante. Indicadores econmicos de la industria farmacutica, ao. Las exportaciones de Mxico en el mbito mundial representan 0.27 por ciento del total y a pesar de ser menores que las de la mayora de los pases desarrollados, superan an a las de la India. Un anlisis efectuado por Canifarma contabilizando todas las fracciones arancelarias susceptibles de corresponder al sector farmacutico, revel que las importaciones alcanzaron un monto total de $1,288 millones de dlares en 2003 En este mismo ao, se registraron exportaciones por $890 millones de dlares, lo que origina un dficit de $398 millones de dlares.

Literatura y referencia citada

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