Actinomicetos y clasificación de los antibióticos en Biología

Actinomicetos: Géneros y Características

Actinomicetos Hay diferentes géneros y especies, siendo un genero interesante Streptomyces.

• Hay más de 550 especies, siendo solo un par de ellas patógenas.
• Son bacterias gram positivas.
• Crecen a 30°C, siendo esta su temperatura óptima de crecimiento.
• Tardan más en crecer y se pueden contaminar fácilmente, por lo que trabajar con ellos es algo complicado; tienen características especiales.
• 63-78% de contenido en G-C, esto quiere decir que tienen codones raros por lo que cuesta clonar algo en estos microorganismos, tienen manejo complejo.

. Su cromosoma es lineal y grande. Hay una serie de genes crípticos que no se expresan y no se conocen aún.

• Se han aislado de suelo, ambientes marinos como lechos de ríos y suspendidos en el aire.
• Tienen un ciclo vital complejo ya que generan esporas, a partir de esta espora se genera el micelio sustrato y luego cuando se acaban los nutrientes empieza a diferenciarse el micelio sustrato en micelio aéreo. Cuando terminan de agotarse los nutrientes lo que ocurre es que se forman las esporas en cadena.
• Contienen un gran número de enzimas extracelulares. Como crecen en el suelo tienen que aprovechar al máximo los recursos que hay ahí. Para ello tienen una gran maquinaria de enzimas para hidrolizar todo lo que haya.

Clasificación de los Antibióticos

Clasificación de los antibióticos

1. Según su espectro antimicrobiano
2. Según su mecanismo de acción
3. Según su estructura química
4. Según su origen

Espectro Antimicrobiano

1. Según su espectro antimicrobiano Segun sean activos frente a bacterias G+, es decir, de espectro reducido o bacterias G- y G+, es decir, de amplio espectro. Por ejemplo, la penicilina G es de espectro reducido porque es activa frente a G+. Las bacterias G+ tienen una pared celular gruesa de peptidoglicano, mientras que los G- tienen una pared menos gruesa y un espacio periplasmico, además de unas porinas en la membrana externa, a través de las cuales tiene que atravesar el antibiótico. A través del poro no pasan moléculas grandes ni lipófilas, ya que dentro del canal hay agua. Tienen en el interior transpeptidasas, son enzimas que catalizan la reacción de formación de puentes peptídicos en la cadena de peptidoglicano, es decir, cataliza el entrecruzamiento que otorga resistencia al peptidoglicano. Si inhibimos estas enzimas podemos atacar la membrana, se denominan penicilin binding proteins (PNP). El peptidoglicano o mureína, está formado por unidades repetidas de N-acetilglucosamina (NAG) y N- acetilmuramico (NAM), enlazadas mediante enlaces glucosídicos B(1-4) para formar una cadena lineal. Del residuo de ácido N-acetilmurámico se proyecta un pentapéptido que contiene, entre otros, D-aminoácidos, y es a través de estos péptidos que se producen los entrecruzamientos entre cadenas. Estos entrecruzamientos son especialmente abundantes en las bacterias G+, lo que confiere mayor rigidez a su pared celular. Durante la reacción de transpeptidación, se forman enlaces cruzados entre las cadenas de peptidoglicano, lo que refuerza la pared celular bacteriana. En ambos casos, se libera la última D-alanina del pentapéptido, lo que permite la unión entre cadenas.

• En bacterias G-, el entrecruzamiento se da directamente entre los aminoácidos terminales de dos péptidos (sin puentes adicionales), formando una estructura menos densa y con más poros. Esta pared delgada retiene menos el colorante de la tinción de Gram, por lo que se tiñen de rosa.
• En bacterias G+, como Staphylococcus aureus, el entrecruzamiento incluye un puente de cinco glicinas (pentaglicina) que conecta el tercer aminoácido (L-lisina) de una cadena con el cuarto aminoácido (D- 35alanina) de otra. Este puente, junto con una mayor cantidad de peptidoglicano, genera una estructura más compacta y con menos poros, lo que permite retener el colorante violeta de la tinción de Gram, tiñéndose de morado.

Mecanismo de Acción de los Antibióticos

2. Según su mecanismo de acción Peptide antibiotics Quinolones Nitrofurans Nitroimidazoles Cytoplasmic membrane integrity Cell wall synthesis O B-lactams Bacitracin O DNA replication Topo- isomerase Polypeptide O Ethionamide Fosfomycin Sulphonamides Trimethoprim 1 Nucleotide biosynthesis Protein synthesis RNA transcription - mRNA O Aminoglycosides Chloramphenicol Cell wall Rifamycins Fusidic acid Macrolides Cytoplasmic membrane Oxazolidinones Streptogramins Tetracyclines Inhibidores de la pared celular, como por ejemplo los -lactámicos entre otros. La síntesis del peptidoglicano es muy compleja, pero han encontrado moléculas que inhiben cada uno a de las enzimas/pasos. Los ß- lactámicos son ejemplos de inhibición irreversible, son sustratos suicidas. Reconoce la enzima como si fuera una cadena de peptidoglicano, entra en el centro activo de la transpeptidasa, se forma un enlace covalente con el antibiótico y no puede romperse. 2. Segun su mecanismo de accion CH3 UDP UDP 1 2 OH GICNAC MurNAC Fosfomicina · Fosfomycin Inhibidores Tunicamicina de la 1 MurA síntesis de 2 MurB, C, D. E. F. Alr, D-Ala-D-Ala ligase MraY P la pared celular 4 MurG 5 Transglycosylases W 6 Pyrophosphatase P Bacitracina 7 Transpeptidases P R IP P 6 -OH P T Penicilinas · Bacitracin OH · Vancomycin Cefalosporinas · Penicillins · Cephalosporins Vancomicina Generadores de poros en la membrana, comprometiendo la integridad de la célula. Inhibidores de la replicación del DNA y la trasncripción, interfieren con procesos esenciales para la supervivencia bacteriana, como la duplicación del material genético (replicación) y la síntesis de ARN (transcripción). De la misma forma que con los inhibidores de la traducción, estos compuestos presentan baja toxicidad para los humanos, ya que las enzimas bacterianas involucradas -como la ADN girasa o la ARN polimerasa- son diferentes a sus equivalentes en células eucariotas. Por eso, el target no se encuentra de forma natural en nuestro organismo. Entre las moléculas mas representativas se encuentran las quinolonas, que inhiben la ADN girasa (topoisomerasa II), y las rifamicinas, como la rifampicina, que actúan sobre la ARN polimerasa bacteriana. Ambas clases de antibióticos son fundamentales en el tratamiento de infecciones bacterianas, incluyendo algunas de difícil tratamiento como la tuberculosis. 36 HO PM · Tunicamycin · Ramoplanin · Mersacidin · Moenomycin · Chlorobiphenyl- vancomycin WWW O Cycloserine Ethambutol Glycopeptides IsoniazidHO · Rifampin RNA HO NH RNA polymerase OH DNA Rifampicina (rifampin) DNA gyrase OH HN · Ciprofloxacin · Novobiocins OH OH OH NH Ciprofloxacino (de síntesis) Novobiocina Inhibidores de la traducción, actuando a nivel del ribosoma. No tienen muchos efectos secundarios porque no tenemos el mismo ribosoma, el target no se encuentra naturalmente en nuestro organismo. Las moléculas más importantes que actúan a este nivel son los aminoglucósidos, siendo el más importante los extraídos de Streptomyces. Hay diferentes sitios donde pueden actuar: Polipéptido en crecimiento NH2 H_C-NH2 .O NH2 OH Subunidad 50S Tetraciclina (interfiere con la unión del ARNt al complejo ARNm-ribosoma) OH CH, OH O H3C CH NH2 OH HO ARNt OH co OH O OH NH2 ARNm Subunidad 30S Dirección del desplazamiento del ribosoma Aminoglucósidos ambia la forma de la subunidad 30S, produciendo que el ARNm se lea incorrectamente) Ribosoma bacteriano 70S

Alteración de la Función de la Membrana y la Pared Celular: Antifúngicos

Alteración de la función de la membrana y la pared celular: antifúngicos Son muy importantes por ejemplo para personas inmunodeprimidas. Las dianas terapéuticas son diferentes en la mayoría de los casos. Por ejemplo, la pared celular tiene ergosterol y glucano. Alteración de la función de la membrana y la pared celular: antifúngicos En estudio: Benamomocinas Equinocandina: caspofungina Caspofungina Inhibición de la síntesis de la pared celular Tiocarbamatos: tolnaftato Pared celular Inhibición de la síntesis de ergosterol Inhibición de la síntesis de ADN y ARN Alilaminas: terbinafina, naftifina Membrana citoplasmática Flucitosina Ciclopirox Alteración de la permeabilidad de la membrana celular Inhibición de la formación de microtúbulos + Polienos: nistatina, anfotericina B Benzofuranos: griseofulvina Cloranfenicol (inhibe la formación del enlace peptídico) OH O HO O OH Polioxinas Pneumocandinas Pradimicinas Nikomicinas Azoles: ketoconazol, voriconazol Manoproteinas B-1,6-D-glucano, quitina B-1,3-D-glucano Manoproteinas Núcleo 37Comparación de antifúngicos y antibióticos

Comparación de Antifúngicos y Antibióticos

Hay menos fungicidas disponibles que antibióticos. Esto se debe, en parte, a que muchos antibióticos actúan sobre estructuras exclusivas de las bacterias -como el peptidoglicano de la pared celular- que no existen en las células humanas, lo que permite una acción selectiva sin generar una fuerte respuesta inmunitaria ni efectos adversos significativos. En cambio, los hongos patógenos, al ser eucariotas como los humanos, comparten muchas similitudes celulares, lo que hace más difícil encontrar dianas que no afecten también a las células del huésped. Por ello, los fungicidas deben ser más específicos. Un ejemplo de esto es su acción sobre el ergosterol, un componente de la membrana fúngica similar al colesterol en células humanas, pero lo suficientemente distinto como para permitir cierta selectividad terapéutica. Algunos se unen al ergosterol y forman unos poros. Son polienos macrocíclicos (muchos dobles enlaces conjugados y es enorme). A través de estos poros hay trasvase de electrolitos y el hongo no puede resistir a esta situación. Algunos ejemplos pueden ser: Anfotericina B y Nistatina. Ambos han sido aislados de Streptomyces, como por ejemplo de Streptomyces nodosus.

Estructura Química de los Antibióticos

3. Según sus estructura química Antibióticos que contienen carbohidratos Los aminoglucósidos, como la estreptomicina, el primer aminoglucosido descubierto por Waltxman que permitió tratar la tuberculosis. A su vez se pueden clasificar en muchos grupos y son interesantes porque son de amplio espectro. La vancomicina tiene una estructura muy compleja, es un c-glucósido. AMINOGLUCÓSIDOS C-GLUCÓSIDOS OH HO H,N CH,OH HỌC 0 CH C -0 HO H · HCI 0-C H- H NH C~C-H H CH2 H HO 0 CH H, N" HC- CH3 0 CH OH OH VANCOMICINA -H N- -N-C CH H3C ÓHÒ HO- HOL -07 NHCH3 HO H2N NHNNH NH HŇ POH OH CHO H ŃH +OH ESTREPTOMICINA 38 LOH acción secundarios