boquímica y microbiología industrial
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Bioquímica y Microbiología Industrial
2º de BioquímicaUniversidad de Zaragoza
Programa de prácticas
- Cálculo y ajuste de un tratamiento térmico- Visita a industrias que desarrollen procesos bioquímicos o
microbiológicos.- Simulación del análisis de la actividad de genes inducibles in bacteria
por inducción diferencial de fluorescencia (DFI)- Utilización de la glucosa oxidasa y el electrodo de oxígeno para la
determinación del contenido de glucosa en muestras biológicas. Utilización de la glucosa oxidasa y la peroxidasa para la determinación espectrofotométrica de la glucosa en muestras biológicas. Utilización de un sensor de glucosa con glucosa oxidasa y peroxidasa inmovilizadas. .
Bibliografía Básica
APLICACIONES DE LOS MICROORGANISMOS Y SISTEMAS O PROCESOS BIOLOGICOS EN LA INDUSTRIA
DNA RECOMBINANTE INGENIERIA GENETICA
Manipulación de organismos para la obtención de productos biológicos deseados:
• Sustancias químicas• Enzimas• Vacunas• Hormonas, anticuerpos,
factores sanguineos
ENZIMAS Y BIOCATALIZADORES
• Elaboración de alimentos• Equipos de diagnóstico• Biosensores• Quimioterapia• Sustancias químicas
TRATAMIENTO Y UTILIZACIÓN DE RESIDUOS
• Detoxificación• Uso de subproductos• Aguas residuales
INGENIERÍA DE PROCESOS• Recolección, pretratamieto, filtración• Reactores nuevos• Recuperación de catalizadores/microorganismos• Extracción de productos• Reciclado de aguas• Efluentes
INTERFERONES Y ANTICUERPOS MONOCLONALES
• Diagnóstico• Tratamiento
COMBUSTIBLES• Alchohol (azucr de caña)• Metano (digestores de biomasa)• Hidrógeno (fotolisis)
FIJACIÓN DE NITRÓGENO• Reducción de uso de fertilizantes• N atmosférico a amoníaco
FERMENTADORES TRADICIONALES• Alcohol• Antibióticos• Sustancias químicas
CULTIVOS DE CÉLULAS VEGETALES Y PROTEÍNAS UNICELULARES
• Producción de Biomasa• Sustancias químicas: esteroide, alcaloides• Proteínas
Origen de las cepas industriales
1. Cultivo axénico2. Estable3. Fácil de inocular (esporas)4. Crecimiento Rápido5. Rápida producción del compuesto deseado6. Capaz de crecer en cultivo líquido y barato
• Licor de maceración de maíz, suero7. No tóxico ni patógeno8. Fácil eliminación de las células del medio:
• Tamaño de célula grande o formadores de agregados celulares
9. Susceptibles de manipulación genética
Propiedades de los Microorganismo
Productos de la microbiología Industrial Bioconversión
Producto(bioconversiónde esteroides)
Sustrato
Productos de las Células
Enzimas(Glucosa
Isomerasa)Antibióticos(Penicilina)
AditivosAlimenticios
(aminoácidos)
Alcohol
ProductosQuímicos
(ácido cítrico)
Células
Levadura
Bioquímica y Microbiología Industrial 2º de Bioquímica Universidad de Zaragoza
La Levadura como producto industrial
BIOCONVERSIÓN
Producción de cortisona utilizando un microorganismo
Metabolitos Primarios y Secundarios
Sustrato decrecimiento
MetabolitoPrimario
Células
Las células y el metabolito se producen más o menos simultáneamente
Sustrato decrecimiento
MetabolitoPrimario
Células
MetabolitoSecundario
Después de producidas las células y el metabolito primario, las células convierten el metabolito primario en uno secundario
Sustrato decrecimiento
MetabolitoPrimario
Células
MetabolitoSecundario
Después de producidas las células el sustrato se convierte en un metabolito secundario durante un posterior crecimiento
• Específicos de un grupo de organismos• No esenciales para el crecimiento • Dependiente de las condiciones decrecimiento• Producidos como grupo de estructuras relacionadas:
¯ Una cepa de Streptomyces produce 32 antibióticos distintos del tipo antraciclina
• Puede obtenerse una superproducción espectacular
Características de los metabolitos secundarios
Diferencias entre metabolismo primario y secundario
Azúcar
Células
Alcohol
Formación de alcohola partir de azucar por la levadura
AzúcarCélulas
Penicilina
Trofofase Idiofase
Formación de penicilina por elhongo Penicillium chrysogenum
Vía metabólica primaria para la síntesis de aminoácidos aromáticos y metabolitos secundarios
con anillos aromáticosGlucosa
Eritrosa Fosfoenol-piruvato
3-Desoli-7-fosfoD-arabinoheptulosonato
Ácido shikímico
Ácido corísmico
Ácido prefénico
Ácidoantranílico
CandicidinaNistatinaCloranfenicol
AnsamicinaRifamicina
Nocardicina
FenilalaninaPolimixina Tirosina Novobiocina
Triptófano
Actinomicina
Piocianina
Metabolitoprimario
Metabolitosecundario
Relaciones entre metabolitos primarios y secundarios
Glucosa (C6)
Triosa (C3)
Piruvato (C3)
Acetato (C2)
Pentosa (C5)
Citrato (C6)
a-cetoglutarato (C5)
Oxalacetato (C4)CO2
CO2
Tetrosa (C4)
Ácido glutámico (C5N)
Sikimato (C7)
Metabolitos secundariosaromáticos
Aminoaácidos aromáticos
Alanina (C3N)
Malonato (C3)
CO2
CO2
Policétidos (nC2)
Ácidos grasos (nC2)
Metabolitossecundarios
Metabolitossecundarios
CO2
Mevalonato (C6) Pirofosfato de isopentenilo (C5)
CO2
Terpenos/Esteroides (nC5)
Valina (C5N)
Serina (C3N)
Ácido kójicoSacáridosGlucósidos
Glicocola (C3N)C1-pool
PenicilinaCefalosporinaTetraciclinaEstreptomicinaGriseofulvinaActinomicinaPepstatinaciclosporina AKrestinaBestatinaGibberelina
AntibióticoAntibióticoAntibióticoAntibióticoAntibiótico (antifúngico)AntitumoralTratamientos antiulcerososInmunosupresorTratamiento del cáncerTratamiento del cáncerRegulador del crecimiento vegetal
Metabolito secundario Utilidad comercial
Metabolitos microbianos secundarios comercializados
PenicilinaActinomicinaNeomicinaEstroptomicinaCandicidinaEstreptomicinaTetraciclinaPenicilina
GlucosaGlucosaGlucosaGlucosaFosfatoFosfatoFosfatoFuentes de nitrógeno
Componente del medio Metabolito secudario reprimido
Represión del metabolismo secundario por componentes del medio