Acción de Los Agentes Químicos Sobre Los Microorganismos
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14. Acción de los agentes químicos sobre los microorganismos
Desinfectantes, antisépticos, quimioterápicos y antibióticos
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Conceptos generales
Agentes químicos para el control de los microorganismos según sus efectos:
– Microbicidas– Microbiostáticos
Tipos generales de agentes químicos– Esterilizantes– Desinfectantes (germicidas)– Antisépticos– Quimioterápicos
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Factores que afectan la potencia de un desinfectante
Concentración del agente y tiempo de actuación
pH Temperatura Naturaleza y población de microorganismos Presencia de materiales extraños
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Algunos ejemplos de desinfectantes y antisépticos (I)
Para esterilizar superficies inertes de laboratorios e industrias alimentarias:– Detergentes de sales cuaternarias de amonio (ej.:
cloruro de benzalconio)– Formaldehído en solución (3-8%)
Esterilización “en frío” (ej., en hospitales):– Óxido de etileno o formalehido (gases)– Peróxido de hidrógeno– Ácido peracético
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Algunos ejemplos de desinfectantes y antisépticos (II)
Los halógenos son oxidantes muy potentes y muy usados:
– Yodo: el mejor desinfectante para la piel– Cloro
Cloro gaseoso (Cl2) a 1-3 ppm: cloración de aguas potables y piscinas
Soluciones de hipocloritos: a 200 ppm como líquidos (lejías) o en polvo: desinfección de maquinaria, superficies
Ácidos orgánicos como conservantes alimentarios:– Ácido sórbico– Ácido benzoico
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Quimioterápicos
Definición: antimicrobianos con toxicidad suficientemente baja como para poder ser administrados a un organismo superior en el que alcanza concentraciones eficaces en sus tejidos
Un poco de historia:– Ehrlich (1900-1915) : balas mágicas. Concepto de quimioterapia– Domagck (1932-1935): primer quimioterápico de síntesis
(sulfamidas). Woods (1940): descubre mecanismo de acción– Fleming (1929) descubre la acción de la penicilina (primer
antibiótico = quimioterápico natural). Chain y Florey (1940) descubren su mecanismo de acción
– Waksman (1944) descubre la estreptomicina
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Retrato robot de un quimioterápico ideal (cualidades deseables)
Toxicidad selectiva (“bala mágica”) Microbicida (pero existen microbiostáticos) Que los microorganismos no desarrollen
resistencias De amplio espectro No alergénico ni con efectos secundarios Que permanezca activo en plasma y tejidos
durante el tiempo necesario. Soluble en agua
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Porcentajes de producción de diferentes familias de quimioterápicos
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Quimioterápicos de síntesis (I): sulfamidas
Acción bacteriostática Mecanismo de acción: análogos estructurales del para-
aminobenzoico (PABA), compitiendo por el acceso al enzima que cataliza la síntesis del dihidropteroico dentro de la ruta que produce el tetrahidrofólico (THF)
Los microorganismos son sensibles porque sus necesidades de THF las satisfacen con PABA, mientras que los mamíferos son resistentes porque carecen de la ruta y se aprovisionan de fólico con la dieta
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Quimioterápicos de síntesis (II)
Sulfonas– ¿inhibidor competitivo del PABA?– En tratamiento de la lepra (Mycobacterium leprae)
Isoniazida (INH)– Análogo estructural de nicotinamida y piridoxal– Bactericida a bajas concentraciones frente al bacilo de la
tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)– Mecanismo
Como antimetabolito de nicotinamida y piridoxal Desorganiza los ácidos micólicos de la pared celular
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Quimioterápicos de síntesis (III): quinolonas
Mecanismo:– Se unen a las subunidades de tipo A de las ADN-
girasas eubacterianas acumulación de roturas en las dos cadenas del ADN muerte de la bacteria
Quinolonas de primera generación: – ácido nalidíxico. Se concentra en tracto urinario
Quinolonas de segunda generación: fluoroquinolonas– Ej.: ciprofloxacino, muy usado. Amplio espectro
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Ciprofloxacino, una fluoroquinolona muy usada
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Antibióticos
Quimioterápicos de bajo p.m. producidos normalmente por ciertos microorganismos (bacterias, hongos)
Se conocen unos 5.000, pero solo unos 50 se usan en clínica
Gran industria: valor de 3.000 millones de euros cada año
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Clasificación de los antibióticos según su mecanismo de acción
Ab que interfieren con la biosíntesis de la pared celular
Ab que actúan sobre la membrana celular Ab que inhiben la síntesis de proteínas Ab que actúan sobre la síntesis de ácidos
nucleicos
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Estructura de las penicilinas: observa el núcleo básico de APA, unido al radical acilo (en azul). Cambiando químicamente este radical (R) se obtienen las penicilinas semisintéticas
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Antibióticos β-lactámicos (I): penicilinas
Producidos por cepas del hongo Penicillium Penicilina natural (penicilina G o benzil-
penicilina). Radical R=bencilo Penicilinas semisintéticas: sustituyendo R de la
natural por R obtenidos químicamente:– Penicilinas resistentes a pencilinasas y a ácidos– Penicilinas de amplio espectro (ampicilina,
amoxicilina)– Penicilinas anti-Pseudomonas (ej.: carbenicilina)
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Mecanismo de acción de las penicilinas y otros β-lactámicos
Bactericidas sobre bacterias en crecimiento en medio hipotónico
Inhiben la transpeptidación (entrecruzamiento) del PG (se unen a las PBPs = autolisinas) – Se acumulan precursores del PG sin entrecruzar– Se activan otras autolisinas que hidrolizan el PG
maduro previo El efecto final en medio hipotónico: la bacteria
sufre lisis osmótica
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Antibióticos β-lactámicos (II): cefalosporinas y cefamicinas
Ambas comparten el núcleo de ácido 7-amino-cefalosporánico
Cefalosporinas: producidas por hongos del género Cephalosporium
Cefamicinas: producidas por actinomicetos Existen varias “generaciones”,
mayoritariamente semisintéticas, sustituyendo R1 y R2
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Un ejemplo de cefalosporina
Núcleo de 7-amino-cefalosporánico.
(Observa el anillo betalactámico, en
amarillo)
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Antibióticos que interfieren en la biosíntesis de proteínas
A nivel del reconocimiento del aa-ARNt hacia el sitio A del ribosoma
Introducción de errores en la lectura del ARNm Inhibición de la reacción de formación del
enlace peptídico Inhibición de la traslocación del peptidil-ARNt
desde el sitio A al sitio P del ribosoma Bloqueo de factores de elongación
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Inhibidores de la fase de elongación: tetraciclinas
Bacteriostáticos de amplio espectro: frente a Gram-positivas, Gram-negativas, Ricketsias y Clamidias, e incluso Micoplasmas
Producidas por cepas de Streptomyces Mecanismo: hacen que la unión del aa-ARNt al
sitio A del ribosoma sea inestable impide la elongación. Las bacterias acumulan de forma “suicida” estos antibióticos.
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Inductores de errores en la lectura del ARNm: aminoglucosídicos
Bactericidas de amplio espectro Producidos por cepas de Streptomyces y otros
actinomicetos Mecanismo: se unen a los polisomas, provocando
errores en la lectura del ARNm se van acumulando proteínas defectuosas, entre ellas proteínas de membrana anómalas
Hoy se usan poco, pero la estreptomicina fue el primer antibiótico eficaz contra la tuberculosis
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Estreptomicina, un aminoglucósido. Observa el anillo aminociclitol (en este caso estreptidina), así como dos azúcares.
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Kanamicina, otro aminoglucósido. Observa el grupo amino que es inactivado por algunos plásmidos de resistencia
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Inhibidores de la traslocación del ribosoma: macrólidos
Grandes anillos lactona unidos a uno o varios azúcares
Prototipo: eritromicina, de la que se obtienen derivados semisintéticos
Bacteriostáticos eficaces contra infecciones de vías respiratorias, incluyendo legionelosis
Mecanismo: bloquean la traslocación impidiendo que el ARNt descargado salga del sitio P el peptidil-ARNt no puede moverse desde el sitio A al sitio P
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Eritromicina, prototipo de macrólido
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Inhibidores de la transcripción de eubacterias: rifamicinas
Producidas por Streptomyces mediterranei Buena actividad frente a Gram-positivas y
frente a Mycobacterium tuberculosis Prototipo natural: rifampicina, de la que se
obtienen derivados semisintéticos (rifampina) Mecanismo: se unen a la subunidad ß de la
ARN-polimerasa eubacteriana, inhibiendo el comienzo de la transcripción
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