guia de trabajos practicos de planta piloto v2012

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- 1 - GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS Materia de Especialización CEBI_E18 Planta Piloto

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Page 1: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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GUIA DE TRABAJOS

PRACTICOS

Materia de Especialización CEBI_E18

Planta Piloto

Page 2: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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El presente documento pretende orientar al estudiante en las distintas etapas de un

proceso biotecnológico. Las distintas etapas son desarrolladas como diferentes

trabajos prácticos en el orden en el cual deberían acontecer en un proceso real.

Por otro lado, se incluyen al final en forma de anexos, las diferentes técnicas

empleadas para los seguimientos de las diferentes etapas.

Información adicional y específica estará disponible y será entregada a lo largo de la

cursada.

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GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO

Índice

Medidas de Seguridad en el Laboratorio Biotecnológico ............................................... 4

T.P. Nro 1. Preparación de medios de cultivo .............................................................. 5

T. P. No 2 Producción de una proteína verde fluorescente (GFP). Primera Parte.

Curva de crecimiento .................................................................................................... 7

Ecuaciones generales: sistema de batch alimentado y tratamiento de los datos ........ 10

TP Nro. 3 Concentración por microfiltración .............................................................. 12

TP Nro. 4. Disrupción de las células y concentración.................................................. 15

TP Nro. 5 Purificación ............................................................................................. 17

Anexo 1: Preparación de inóculo. ............................................................................... 24

Anexo 2: Determinación de masa celular .................................................................. 26

Anexo 3: Determinación de número de células. ........................................................ 27

Anexo 4. Recuento de células viables ....................................................................... 29

Anexo 5: Determinación de glucosa por el método enzimático ............................. 31

Anexo 6. Medición de proteínas con el método de Lowry y col. ................................ 33

Anexo 7: Electroforesis en gel de agarosa ............................................................... 34

Anexo 8: Electroforesis en gel (SDS-Page) ............................................................. 35

Referencias Bibliográficas .......................................................................................... 38

Page 4: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Medidas de Seguridad en el Laboratorio Biotecnológi co

1- Antes de la clase leer la práctica hasta familiarizarse con los principios y métodos implicados. Al conocer la experiencia disminuye la posibilidad de que ocurra un accidente. Además esta programación permite emplear el tiempo en el laboratorio de una manera más eficaz.

2- No bloquear el acceso a la salida, salidas de emergencia, matafuegos, ducha, kit antiderrame, con sillas, bolsos u otro elemento que entorpezca.

3- Se debe conocer la ubicación de todos los elementos de seguridad en el laboratorio (matafuegos, salidas de emergencia, ducha, lavaojos, kit antiderrame).

4- En el laboratorio está prohibido comer, fumar o beber.

5- Respetar las señales de advertencia.

6- En el laboratorio se debe usar guardapolvo en todo momento. Esto garantiza que ningún material caiga accidentalmente sobre la ropa o piel.

7- Evitar el uso de accesorios colgantes (collares, corbata, aros, etc.). Usar zapatos cerrados. Usar el cabello recogido.

8- A la mesada de trabajo sólo se debe llevar aquellos materiales estrictamente necesarios para el trabajo, como cuaderno y bolígrafo. El resto de los objetos, como serían abrigos, libros, bolsos, deben dejarse fuera del área de trabajo.

9- Comenzar la práctica desinfectando el área de trabajo. Saturar la zona con desinfectante, extenderlo con una toalla de papel y dejar que se seque. Repetir este procedimiento al terminar la experiencia.

10- Utilizar guantes apropiados para cada manipulación de sustancias químicas o material biológico.

11- Mantener todos los cultivos y sustancias químicas identificados. Estos es crucial para evitar usos o colocaciones indebidas. No utilizar el contenido de un recipiente que no esté identificado.

12- No utilizar equipos o materiales sin antes haber recibido la capacitación del docente.

13- Ser muy cuidadoso con los mecheros. Apagarlos cuando no se los usa. Tener cuidado durante la desinfección de la mesada con alcohol.

14- No manipular sustancias inflamables cerca de llamas.

15- No pipetear con la boca.

16- Todo material contaminado debe ser desinfectado antes de ser eliminado o reutilizado. Colocar las pipetas, tips y portaobjetos ya usados en solución desinfectante

17- El derrame o caída de muestras contaminadas debe ser informado inmediatamente al docente

18- Cuando sea necesario, proteger los ojos y la cara de salpicaduras o impactos. Si se usan sustancias químicas que emitan vapores o puedan provocar proyecciones se debe evitar el uso de lentes de contacto.

19- Se debe usar barbijo descartable cuando exista riesgo de producción de aerosoles o polvo durante la manipulación de sustancias tóxicas o biopatógenas.

20- Lavarse las manos tras la sesión de trabajo.

21- Está prohibido realizar experimentos no autorizados por el docente. No sustituir nunca un reactivo por otro durante una experiencia.

22- Los residuos generados deben ser desechados en los recipientes destinados para tal fin según las indicaciones del docente.

23- En caso de accidente o lesión avisar inmediatamente al docente para que pueda realizarse una acción rápida y apropiada.

Page 5: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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T.P. Nro 1. Preparación de medios de cultivo

Introducción y Objetivo.

Cualquier medio de cultivo de bacterias o levaduras debe incluir:

1. Una fuente de carbono

2. Agua

3. Una fuente de nitrógeno

4. Una fuente de fósforo

5. Una fuente de azufre

6. Otros nutrientes minerales y vitaminas.

Un medio de cultivo va a ser definido o sintético, cuando se conoce exactamente su

composición química. Sin embargo es habitual en el trabajo de laboratorio, el empleo

de medios complejos. Por ejemplo, el extracto de levaduras y las peptonas (proteína

hidrolizada) son los ingredientes básicos del medio Luria-Bertani (LB), utilizado muy

frecuentemente con E.coli. Estos materiales proporcionan una gran variedad de

fuentes de carbono, nitrógeno, fósforo y azufre en forma de péptidos y aminoácidos; y

una mezcla de cofactores, como por ejemplo vitaminas.

Los procesos de esterilización eliminan todos los microorganismos viables de los

medios de cultivo y equipamientos antes de ser utilizados con las cepas puras. Existen

varios métodos de esterilizar los líquidos, los recipientes y los instrumentos utilizados

en la manipulación de cultivos puros. En el trabajo práctico, utilizaremos la

esterilización por calor, empleando temperaturas de 121ºC (utilizando vapor a 15 psi)

durante un período de 20 minutos. Los recipientes de cultivo deben ser sellados o

cerrados para prevenir la contaminación.

El objetivo de este TP es aprender a preparar y a esterilizar un medio de cultivo

complejo y acondicionar el biorreactor para la esterilización en autoclave.

Materiales

Caldo de Cultivo LB:

Triptona 10g/litro

Extracto de Levadura 5g/litro

NaCl 10 g/litro

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Ajustar el pH hasta 7,5 con NaOH.

Autoclave Marca SCT

Biorreactor BIOSTAT® Bplus 5. Sartorius Stedim Biotech.

Métodos

Preparar 5 litros de caldo de cultivo LB.

Acondicionar el reactor, cubriendo todas las válvulas antes de ingresarlo al

esterilizador.

Verificar el nivel de agua del autoclave. Colocar la carga a esterilizar dentro del

autoclave. Cerrar la tapa superior del autoclave y ajustar las mancuernas con las

manos y de a pares enfrentados. Verificar que la espita esté abierta. En caso contrario

abrirla. Abrir la llave de paso de gas y encender el mechero. Cuando de la boca de la

espita se observe la salida de vapor en forma continua, proceder a cerrar la espita.

Una vez alcanzada la presión de trabajo (1,2 atm, 121ºC) regular la llave de gas de

manera tal que la presión se mantenga en dicho valor. Mantener a temperatura y

presión constantes durante 20 minutos. Verificar periódicamente que se mantengan

dichas condiciones. Transcurridos el tiempo indicado proceder a cerrar la llave de gas.

Una vez que la presión halla alcanzado el valor 0 atm. proceder a abrir la espita

permitiendo que se igualen las presiones interior y exterior. Colocarse los guantes de

amianto. Liberar las mancuernas y proceder a abrir la tapa del autoclave, cuidando

alejar el rostro de la boca del autoclave.

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T. P. No 2 Producción de una proteína verde flu orescente (GFP). Primera Parte. Curva de crecimiento

Introducción y Objetivos

En biotecnología, el conocimiento de las características de crecimiento de un

microorganismo es esencial para lograr una eficiencia de transformación reproducible,

y para obtener rendimientos repetibles de plásmidos y proteínas recombinantes. Las

células que están creciendo en un cultivo discontinuo, normalmente experimentan

cuatro diferentes estadíos de crecimiento: una fase de latencia (lag), una fase de

crecimiento exponencial (log), una fase de crecimiento estacionario, y una fase de

muerte. Para conseguir un crecimiento uniforme y equilibrado, el cultivo se recoge en

la fase de crecimiento logarítmico o exponencial, donde la tasa de crecimiento y la

composición de cada célula en la población es relativamente la misma. El comienzo y

la duración de la fase logarítmica es variable, y debe establecerse para cada medio y

cada cepa microbiana empleados. La construcción de una curva de crecimiento que

incluya las fases de latencia, logarítmica, estacionaria y de muerte, nos permitirá

establecer estos parámetros. En esta primera parte del TP trabajaremos hasta la fase

logarítmica para luego cambiar la operación batch a un sistema fed-batch o de cultivo

en batch alimentado (ver 2da parte).

El objetivo del trabajo práctico es que el alumno realice una experiencia en un

bioreactor de escala de laboratorio, de manera de producir una proteína (GFP) a partir

de cepas productoras. Se busca además que el alumno se familiarice con el diseño de

un proceso de batch alimentado. En la primera parte del TP se seguirán los

parámetros de crecimiento (ver apartado de métodos), de manera de poder establecer

la duración de la fase lag y el comienzo de la fase logarítmica así como la constante

de la velocidad de crecimiento (µ). Esta última sirve para definir la velocidad de

crecimiento de un cultivo durante una etapa equilibrada: µ = (ln 2)/t (t es el tiempo

medio de duplicación o tiempo de generación). Además se procederá a realizar los

cálculos estequiométricos correspondientes.

Conforme se consumen los nutrientes en un sistema discontinuo y se van acumulando

productos inhibitorios, la velocidad de crecimiento va disminuyendo, hasta llegar a

detenerse al llegar el cultivo a la fase estacionaria. En esta fase, las células no están

todas en el mismo estado fisiológico; algunas todavía se están dividiendo mientras que

Page 8: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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otras ya han comenzado a morirse. Pero la población se mantiene constante.

Conforme se agota la mayor parte de los nutrientes, el número de células que mueren

sobrepasa al número de células que se producen, y el cultivo entra en la fase de

muerte. El objetivo de la segunda parte del trabajo práctico, será la de evitar llegar a la

fase estacionaria, prolongando la fase logarítmica mediante el control y agregado de

nutrientes.

Primera Parte: CULTIVO EN BATCH

1. Para iniciar el cultivo en batch se utilizará un inóculo preparado 16-18 horas

antes en un erlenmeyer conteniendo 300 ml de caldo LB.

2. El cultivo en batch se lleva a cabo en medio líquido conteniendo caldo LB en un

biorreactor de 5 litros como se muestra en la figura 1.

3. Desde tiempo 0 hasta el final del ensayo con intervalos de 1 hora se tomará muestra para determinar: Peso Seco, DO, pH, Glucosa, Densidad óptica (en línea o Visible a 600 nm) Correcciones medir volumen de cada agregado, llevar registro de parámetros Agregar glucosa, NH3 y sales Llegar a DO 6-8 para inducir (vs DO 2 para un erle)

Determinación de DO

La DO se determinará a 600 nm, luego de realizar una dilución adecuada del cultivo de

tal manera que la DO medida entre en el rango: 0.2-1.2. El peso seco de cada muestra

se estimará a partir de los datos obtenidos en el gráfico de DO vs peso seco.

..

Figura 1: Esquema de un biorreactor de escala de laboratorio.

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3. Desde tiempo 0 se comienza el control y registro de variables: temperatura,

O2 disuelto, pH, Nivel (antiespumante), Densidad óptica (DO) en línea. El registro se

llevará a cabo hasta el final del ensayo con intervalos de 1 hora. Asimismo se tomará

muestra para determinar: Peso Seco, DO en espectofotómero a 600 nm y contenido

de glucosa. Se realizará, también, un recuento directo con una cámara Petroff-Hauser

para bacterias.

4. Confeccionar una tabla con los datos: (ver Anexo)

Hora Tiempo

(h)

DO

(Abs600nm)

Recuento

directo

Peso

Seco

Concentración

de glucosa

Operador

t1

t2

t… …

Primera Parte: CULTIVO EN BATCH. Tratamiento de los datos y expresión de

resultados.

1. Realizar una curva de calibración1 de DO vs Peso Seco, o bien, DO vs

número de células, graficando Peso seco (en ordenadas), o bien el número de células

en función de DO (en abscisas) y calculando la regresión lineal.

2. Se realiza la curva de crecimiento graficando la masa celular en función del

tiempo de incubación. Identificar la fase de latencia (lag) y la fase de crecimiento

exponencial (log).

3. De la fase de crecimiento exponencial determinar la constante de velocidad

de crecimiento (µ), µ = (ln 2) / t (t es el tiempo medio de duplicación o tiempo de

generación) y el rendimiento celular (YX/S) en gramos de masa celular por gramos de

glucosa consumidos.

1 A veces se hace plaqueo para correlacionar (Ver Anexo).

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Segunda Parte: FED-BATCH O DE CULTIVO EN BATCH ALIM ENTADO.

Cuando la DO se aproxime al valor de 2, se agregará NH3 y sales de manera que no

sean estos sustratos controlantes del crecimiento microbiano. Se continuará con el

registro de los valores, midiendo y anotando cada volumen agregado. Se alimentará

glucosa a un caudal de entrada constante F.

Ecuaciones generales: sistema de batch alimentado y tratamiento de los datos d XV

dtV X

( )= ⋅ ⋅µ

(1) d S V

dtF S

V X

YRX S

( )

/

⋅= ⋅ −

⋅ ⋅µ

(2) d P V

dtV X YP X

( )/

⋅= ⋅ ⋅ ⋅µ

(3) Sustituyendo (1) en (2) queda; d S V

dtF S

d X V

dt YRX S

( ) ( )

/

⋅= ⋅ −

⋅⋅

1

(4) En un sistema de cultivo en batch alimentado, generalmente, deseamos que la

velocidad de crecimiento este regulada por la alimentación por lo que S ~ 0 y por lo

tanto d(SV)/dt = 0 o sea que el sustrato es completamente consumido apenas ingresa

en el biorreactor. Entonces considerando un flujo constante y donde existe un sustrato

limitante del crecimiento tenemos:

d X V

dtF S YR X S

( )/

⋅= ⋅ ⋅

(5)

e integrando da: X V X V F S Y tR X S⋅ = ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅0 0 / (6) La dependencia del volumen con el tiempo es igual a: V V F t= + ⋅0 (7) si combinamos las ecuaciones (5) y (1) resulta:

F SV X

YRX S

⋅ =⋅ ⋅µ

/ (8) En realidad se puede utilizar cualquier valor de flujo que sea menor a µµµµmax.

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F SV X

YRX S

⋅ ≤⋅ ⋅µ

/ (9) Alimentación constante Como varia µ con el tiempo

µ =⋅

⋅⋅1

X V

d X V

dt

( )

(10) Reemplazando en (10) las ecuaciones (5) y (6),

µ =⋅ ⋅

⋅ + ⋅ ⋅ ⋅F S Y

X V F S Y tR X S

R X S

/

/( )0 0 (11) Usando las ecuaciones (7) y (6) se llega a saber la concentración de biomasa en cada

momento,

XX V F S Y t

V F tR X S=

⋅ + ⋅ ⋅ ⋅+ ⋅

0 0

0

( )/

(12) Para este caso no se considerará la energía de mantenimiento. Las condiciones

iniciales serán. V0 ; YXS; µµµµ y X0; conocidas de la primera parte del TP. La concentración

de sustrato en la corriente de alimentación fresca, será SR. Calcule los valores

esperados a cada tiempo (t= 1 h).

tiempo F XV V X g glucosa /h

0.00

1.00

2.00… Continuar controlando hasta que el valor de DO haya ascedido hasta 6-8. En ese

momento se procederá a la inducción mediante el agregado de isopropiltiogalactósido

(IPTG). A partir de ese momento, el microorganismo comienza a producir la proteían

de interés. Consume sustrato para la producción de la proteína y cesa la fase de

crecimiento exponencial.

El registro de datos y la toma de muestras se contínua por dos o tres horas más.

Tomar muestras para geles de proteínas (preinducción y post inducción).

Page 12: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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TP Nro. 3 Concentración por microfiltración

Introducción y Objetivo.

Los productos sintetizados biológicamente pueden ser intracelulares o extracelulares.

Los productos intracelulares ocurren en forma soluble dentro del citoplasma o bien se

producen como cuerpos de inclusión (finas partículas que se depositan en el interior

de la célula). Con el objeto de obtener los productos intracelulares primero se tienen

que romper las células para que éstos sean liberados en un medio líquido antes de

que se puedan llevar a cabo las separaciones posteriores. En procesos a gran escala,

las células generalmente se separan del medio de cultivo. Esto se hace para reducir la

cantidad de impurezas: particularmente sustancias extracelulares segregadas,

componentes del medio inutilizados. En muchos casos las suspensiones de células se

espesan o concentran por microfiltración o centrifugación con el objeto de reducir el

volumen a procesar.

El objetivo del siguiente TP es el de familiarizarse con la instalación y operación del

sistema de filtración tangencial, ProFlux® M12,.Millipore.

Procedimientos.

Brevemente, se lleva a cabo un procedimiento de operación típico para el sistema

cassette de Pellicon. Siguiendo las indicaciones del fabricante del equipo. Se debe

tener en cuenta:

• El ensamblado del equipo y sistema de lavado (enjuague)

Se ensambla el soporte de acrílico y se instala la membrana en el soporte

correctamente. Para eliminar la solución de almacenaje del sistema antes de ser

utilizado y prevenir la contaminación de la muestra con dicha solución, se enjuaga

bombeando agua a través del sistema. Los filtros son conservados en una solución de

0,1% Lysol™. Esta solución no es tóxica, pero puede irritar piel y ojos. Utilice guantes

de goma para la manipulación de los filtros.

• Ensayo de integridad

Se debe realizar para confirmar la integridad de la membrana y del sistema antes de

filtrar la muestra.

• La determinación de la permeabilidad al agua inicial normalizada (NWP) de los

filtros nuevos (sin uso).

Esta determinación hay que realizarla antes de comenzar a filtrar nuestra muestra. La

NWP inicial es el punto de referencia que determina la efectividad del lavado y ayuda a

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establecer el estado de las membranas que son almacenadas y re-utilizadas. Para

estar seguro que nuestra medición de NWP es correcta, se medirá y registrará la NWP

a dos valores diferentes de presión de transmembrana (TMP).

• Estudio de ensuciamiento

Antes de optimizar las condiciones de aplicación del sistema, es importante determinar

si la solución ensucia la membrana, y si así fuese, cuánto se reduce el caudal debido

al ensuciamiento y cuánto le lleva al ensuciamiento estabilizar. Si el ensuciamiento no

se estabiliza, o si este es muy severo (el caudal cae más del 50% durante esta etapa),

se deberá seleccionar una membrana hecha de otro material.

• Determinación de la presión de transmembrana (TMP) óptima

Se determina midiendo y graficando el flujo de proceso en función de la TMP. El valor

óptimo de TMP es el punto para el cual cambia la pendiente.

• Concentración del soluto

Utilizando el caudal recomendado y el “óptimo” TMP determinado en el punto anterior,

se procederá a filtrar la solución eliminando el filtrado del sistema para concentrar el

retentado. Se prende el cronómetro cuando comienza el filtrado. No detenerlo hasta

haber alcanzado el volumen final de concentrado.

Anotar:

Volumen inicial de solución de alimentación:………litros

Volumen final deseado de concentrado:…………..litros

Por diferencia calcular la cantidad de filtrado que debe ser eliminada (litros). Anotar el

tiempo transcurrido a cada 500 ml de filtrado eliminado. Medir la temperatura. Calcular

el caudal de filtrado. Normalizar cada caudal o medida de flujo utilizando los factores

de corrección de temperatura. Al mismo tiempo, registre la cantidad total de filtrado

que ha sido eliminado en cada intervalo. Utilice este dato para calcular el factor de

concentración, X,

( )XV

V V

alimentación inicial

alimentación inicial filtrado eliminado

=−

( )

( ) ( )

La variación de X con el tiempo será mucho más rápida al final del filtrado que al

principio. Grafique el caudal en función del log (X).

Guarde los últimos 500-1000ml de filtrado para utilizarlos como solución de enjuague

más tarde, par ayudar a recuperar proteína del sistema.

• Recuperación y enjuague.

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Para optimizar el rendimiento del producto, hay dos técnicas de recuperación

utilizadas: el drenado gravitacional con una recirculación del enjuague y el flujo tapón.

se debe enjuagar el sistema con el filtrado o algún buffer salino antes de comenzar

con la etapa de lavado.

• Lavado.

De acuerdo al tipo de ensuciamiento que se cree haya quedado en la membrana se

selecciona la concentración y solución de lavado.

• Enjuague.

Se llena el recipiente contenedor con agua para bombear al sistema y así eliminar toda

la solución de lavado.

• La determinación de la permeabilidad al agua inicial normalizada (NWP) de los

filtros luego del lavado.

Se realiza del mismo modo indicado para los filtros nuevos pero esta vez, sirve como

medida de la efectividad del procedimiento de lavado.

• Desensamblado del sistema de filtros.

Page 15: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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TP Nro. 4. Disrupción de las células y concentració n

Introducción y objetivos.

Los métodos de disrupción se pueden clasificar en dos categorías: métodos físicos y

métodos químicos.

Métodos físicos.

• Disrupción en molino de bolas

• Disrupción utilizando un molino de rotor

• Disrupción utilizando prensa Francesa

• Disrupción utilizando vibración ultrasónica.

Métodos químicos y físicoquímicos

• Disrupción utilizando detergentes

• Disrupción utilizando enzimas

• Disrupción utilizando solventes

• Disrupción utilizando shock osmótico

Los métodos físicos están más focalizados a la ruptura de la pared celular mientras

que los métodos químicos y fisicoquímicos se utilizan principalmente para

desestabilizar la membrana celular.

El objetivo del TP será el procesado del producto obtenido del biorreactor, de manera

que el alumno pueda observar y aprender los factores que requieren especial atención

en esta operación unitaria.

Materiales y métodos.

Se utilizará un homogeinizador de alta presión tipo Prensa Francesa marca

Roholmsvej 8. APV Homogenisers.

La cosecha del biorreactor deberá ser enfriada a 10ºC antes de proceder al primer

paso por la prensa. Registrar la presión de trabajo utilizada (aproximadamente será de

1000 Bar) y el número de pasadas (de 3 a 4). Controlar la temperatura al final de cada

pasada para decidir, de ser necesario, una etapa de enfriamiento adicional antes de

iniciar el siguiente paso. Retirar muestras de 5 ml prerruptura y después de cada ciclo

para:

• controlar la ruptura por microscopía óptica,

• Guardar muestras para observar la ruptura de ADN mediante electroforesis en gel

de agarosa (optativo).

Page 16: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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• Guardar alícuotas para analizar pellet y sobrenadante.

Centrifugar a 10000 rpm durante 15 minutos. Almacenar el sobrenadante a 4ºC. Lavar

el pellet con agua destilada (igual volumen) y almacenar a -20ºC. Este último podría

contener cuerpos de inclusión de posible interés.

Page 17: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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TP Nro. 5 Purificación

Introducción y objetivos

Resumiendo los pasos que se han estado siguiendo se puede confeccionar el

siguiente esquema.

Para esta última parte en el esquema de obtención de la proteína se realizará una

purificación vía columnas de cromatografía. Existen distintos tipos de cromatografías

en tres ellos:

• La filtración o exclusión molecular

• La cromatografía de intercambio iónico

• La cromatografía interacción hidrofóbica

• La cromatografía de afinidad

Filtración en gel o cromatografía de exclusión molecular.

La fase estacionaria esta constituida por partículas de polímeros de diferente

porosidad. La separación se basa en el tamaño de las partículas. Las proteínas más

grandes que no pueden penetrar en los poros de las partículas de la matriz de

filtración son eluidas con más rapidez que las proteínas más pequeñas que penetran

Crecimiento de las células

Recogida

Disrupción celular

Centrifugación

Precipitado (Pellet)Sobrenadante

Filtración

Cromatografía

Microfiltración

Crecimiento de las células

Recogida

Disrupción celular

Centrifugación

Precipitado (Pellet)Sobrenadante

Filtración

Cromatografía

Microfiltración

Page 18: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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por los poros de las partículas y siguen un camino más tortuoso y más largo. El

tamaño de los poros internos depende de la naturaleza del polímero en cuestión, y

permite la entrada a proteínas por debajo de un determinado peso molecular.

Cromatografía de intercambio iónico.

En ella, la columna está rellena con un soporte al que van unidos grupos cargados

positivamente (intercambio aniónico) o negativamente (intercambio catiónico). Estos

grupos cargados normalmente están neutralizados por iones del tampón. Estos iones

son reversiblemente reemplazados por las proteínas con más tendencia a unirse al

soporte. Las proteínas cargadas pueden por lo tanto unirse a intercambiadores

catiónicos o aniónicos dependiendo de su carga neta. Las proteínas más cargadas se

unirán más fuertemente al intercambiador y por lo tanto serán más difíciles de

eluir. La afinidad con la que una proteína se une a un intercambiador iónico depende

de la fuerza iónica del medio, debido a la competencia entre los grupos cargados de la

proteína y los iones de la fase móvil. Una vez pegadas las proteínas, para eluirlas

(retirarlas) de la columna, se suele ir subiendo la fuerza iónica de la fase móvil

(aumentando la concentración de sal, NaCl), de esta forma se eluyen primero las

proteínas mas débilmente retenidas y cuando la fuerza iónica sea mayor saldrán las

proteínas más cargadas y por lo tanto más retenidas.

Cromatografía interacción hidrofóbica.

Se trata de un método similar al anterior con la única diferencia de que la fase

estacionaria es apolar (hidrofóbica), es decir, la proteína se pega al soporte por los

restos de aminoácidos apolares, cuanto más residuos de este tipo tenga en su

superficie, más apolar será, más se retendrá en la columna y se eluirá más tarde. En

este caso a elusión se realiza aumentando la apolaridad de fase móvil.

Cromatografía de afinidad.

Involucra interacciones específicas entre las biomoléculas, como por ejemplo, la unión

de una enzima con un cofactor o un inhibidor. En esta técnica la molécula que se une

específicamente a la proteína se conoce con el nombre de ligando y éste a su vez se

une en forma covalente al soporte inerte de la columna. Cuando el extracto con la

mezcla de proteínas se aplica a la columna, la proteína buscada se unirá al ligando

Page 19: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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inmovilizado mientras que las demás saldrán de la columna con el tampón. En este

caso también se utiliza el incremento de fuerza iónica para eluir las proteínas.

Todos estos sistemas pueden automatizarse, en base a sistemas cromatográficos

tales como el FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography), en el que se hace uso de

bombas de alta presión (100-400 bares) y columnas con materiales que soportan altas

presiones. Este sistema reduce notablemente los tiempos de purificación y utilizan

fases estacionarias con mayor poder de retención, lo que se incrementa los

porcentajes y rendimiento de las purificaciones.

El objetivo del trabajo práctico es aprender a determinar un esquema de purificación,

seleccionando las columnas convenientes de acuerdo a la proteína en cuestión.

Preparar la muestra a sembrar, así como las soluciones buffer a emplear. Conocer las

recomendaciones más importantes para el armado de columnas. Equilibrar y

acondicionar la columna. Registrar, calcular y analizar los parámetros más relevantes

de esta operación.

Materiales y métodos

Se utilizarán columnas de 16 mm de diámetro y 20 cm de longitud. El equipo consta de

detectores de pH, conductividad y de tres longitudes de de onda en el rango del

ultravioleta.

1) Filtrar la muestra a través de poro 0,45 µm.

2) Equilibrar la columna.

3) Sembrar la muestra

4) Lavar con buffer de equilibrio

5) Eluir con buffer específico.

6) Limpiar y sanitizar

7) Acondicionar para guardar o para la próxima corrida

8) Tomar muestras de presiembra, pass trough (lo que no pega en la siembra),

picos que salen en el/los lavados, picos durante la elusión.

TEORÍA DE CROMATOGRAFIA.

La forma en que una molécula interactúa con la fase estacionaria se cuantifica en

términos de factor de capacidad k.

Page 20: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 20 -

kn

ns

M

= (1)

Donde

ns: moles de soluto unidos a la fase estacionaria (kmoles)

nM: moles de soluto presentes en la fase móvil (kmoles)

Entonces:

kV C

V CK

V

VS S

M M

S

M

=⋅⋅

= ⋅ (2)

Donde

VS: volumen de la fase estacionaria (m3)

VM: volumen de la fase móvil (m3)

CS: concentración del soluto en la fase estacionaria (kmoles/m3)

CM: concentración del soluto en la fase móvil (kmoles/m3)

K: coeficiente de distribución o de partición

De la ecuación (1) y (2):

k K= ⋅−

( )1 ε

ε (3)

Donde

ε: fracción de vaciado de la columna.

El tiempo de retención (tR) es el tiempo en el cual la concentración de un determinado

soluto alcanza su valor máximo en el efluente, es el tiempo que corresponde a los

picos de concentración. El tiempo de retención tiene dos componentes: el tiempo de

retención de la fase móvil (tM) dentro de una columna que se basa puramente en

consideraciones hidrodinámicas, y el tiempo de retención ajustado (tR’ ) que se debe a

las interacciones del soluto-fase estacionaria:

t t tR M R= + ' (4)

Ha sido demostrado que:

t k tR M'= ⋅ (5)

De las ecuaciones (3), (4) y (5):

t t KR M= ⋅ +−

⋅( )11 ε

ε (6)

Page 21: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 21 -

Por consiguiente, a mayores valores de K de un soluto, mayores son sus tiempos de

retención. El tiempo de retención de la fase móvil (tM) depende de su caudal, del

volumen de la columna y de la fracción de vaciado:

tV

QMC=

⋅ε

(7)

Donde

Q: caudal volumétrico de la fase móvil (m3/s)

VC: volumen de la columna (m3)

De las ecuaciones (6) y (7), se obtiene:

tV

QK KR

C= ⋅ + − ⋅( )ε ε (8)

La separación cromatográfica yace fundamentalmente en la diferencia de los tiempos

de retención de los solutos. La calidad de la separación depende de cuán bien los

picos se resuelven. La figura 1 muestra un cromatograma típico de la separación de

dos solutos. Aquí tR1 y tR2 son los tiempos de retención de dos solutos estando

separados mientras que w1 y w2 son los anchos característicos de sus picos. El ancho

del pico depende de las interacciones entre el soluto y la fase estacionaria, el caudal

de la fase móvil y la concentración del soluto en la muestra inyectada. La separación

espacial de dos picos se mide en términos de parámetros de resolución (R).

Rt t

w wR R=

−⋅ +

2 1

1 20 5, ( ) (9)

Mayores valores de R, mejor separación de los picos. R < 1 indica que los picos se van

a superponer, R = 1 indica que los picos están justo resueltos. R > 1 indica que hay un

gap entre los picos.

Page 22: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 22 -

La separación cromatográfica también se puede definir en términos de selectividad (α).

Mayores valores de α mejor es la separación.

α = = =−−

K

K

k

k

t t

t tR M

R M

2

1

2

1

2

1 (10)

Se asume que una columna de cromatografía está formada por una cantidad de platos

teóricos los cuales son análogos a los de una columna de destilación. A mayor

cantidad de platos mejor es la separación. La altura equivalente de plato teórico (H)

está dada por:

HL

N=

(11)

Donde

N: número de platos teóricos

L: largo de la columna (m)

La cantidad de platos teóricos en una columna de cromatografía se puede determinar

de un cromatograma con un soluto. N depende del tiempo de retención del soluto y del

ancho del pico:

Nt

wR= ⋅

16

2

(12)

El perfil de concentraciones en un pico está dado por:

Page 23: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 23 -

( )C C

t t= ⋅ −

0

0

2

22exp

σ (13)

Donde

C0: concentración máxima del soluto en el pico (kg/m3)

t0: tiempo para el cual se alcanza la concentración máxima, o sea tR (s)

σ2: varianza del pico (σ2). El ancho característico del pico w es igual a 4σ.

La cantidad total de soluto eluido (Mtotal) en un pico está dada por

M Q C dttotal = ⋅ ⋅∞

∫0 (14)

Donde

Mtotal: cantidad total de soluto eluido en un pico (kg)

Q: es el caudal de la fase móvil (m3/s)

El rendimiento del soluto en el efluente colectado en el período de t1 a t2 es:

% Re dimn ientoC dt

C dt

t

t

=⋅

∫∞1

2

0

100

(15)

La pureza de un soluto A en la separación binaria de solutos A y B, en el efluente

colectado durante el período t1 a t2 es:

%PurezaC dt

C dt C dt

At

t

At

t

Bt

t=⋅

⋅ + ⋅

∫ ∫1

2

1

2

1

2 100

(16)

Page 24: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 24 -

Anexo 1: Preparación de inóculo.

Conservación de Microorganismos.

Existen varios métodos para conservar cepas:

• Liofilización

• Conservación a -70ºC o en nitrógeno líquido. Para evitar que las células se

destruyan durante la congelación, el medio de cultivo debe contener un agente

crioprotector como el dimetilsulfóxido (DMSO) al 7% (v/v), o el glicerol al 15%.

• A temperatura ambiente, en forma de cultivo en siembra profunda en tubos

herméticamente cerrados que contienen un medio sólido rico.

• Con refrigeración, en forma de cultivos en tubo inclinado (slant).

Inoculación y subcultivo

Como una gran cantidad de las células de un inóculo obtenido de un cultivo en un

tubo inclinado están muertas, la mayoría de los experimentos comienzan con el

inóculo de un pequeño volumen de un medio de crecimiento y después el crecimiento

de estas células durante la noche, a la mañana, el crecimiento se habrá detenido. Para

obtener células en crecimiento activo para un experimento en particular, se diluye el

cultivo de la noche unas 10-100 veces y se vuelve a incubar durante varias horas,

hasta que las células vuelven a encontrarse en crecimiento exponencial. Además, si

un cultivo en crecimiento exponencial se enfría rápidamente por debajo de los 8º

(introduciendo el matráz con el cultivo en un baño de agua fría), se conserva a 4ºC, y

después se atempera rápidamente a la temperatura original a la que el cultivo había

estado creciendo, el crecimiento se reanuda sin fase de latencia.

Técnica aséptica y transferencia de cultivos

Es necesario emplear una técnica aséptica para transferir los cultivos puros y para

matener la esterilidad de los medios y soluciones como así también, proteger al

biotecnólogo de la contaminación con el cultivo. La técnica aséptica significa evitar

cualquier contacto entre el cultivo puro, el medio estéril, y las superficies estériles del

recipiente de cultivo, con microorganismos contaminantes. Para conseguir este

objetivo:

Page 25: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 25 -

1. Se desinfecta el área de trabajo para reducir el número de contaminantes

potenciales.

2. los instrumentos con los que se realiza la transferencia están esterilizados.

3. El trabajo se realiza rápido y eficientemente para minimizar el tiempo de

exposición.

Los pasos típicos en la transferencia de un cultivo de un recipiente a otro son los

siguientes:

1. Flamear el ansa de siembra.

2. Abrir y flamear las bocas de los tubos de cultivo

3. Recoger un poco de cultivo crecido y transferirlo al medio fresco.

4. Flamear las bocas de los recipientes de cultivo antes de cerrarlos

5. Volver a flamear el ansa de siembra.

Page 26: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 26 -

Anexo 2: Determinación de masa celular

El crecimiento de los cultivos puede seguirse por espectrofotometría. El número de

fotones dispersado es proporcional a la masa de células de la muestra (excepto en

cultivos muy concentrados), o, en condiciones específicas de crecimiento, a la

concentración de células. Sin embargo es la geometría de cada espectrofotómetro la

que determina cuánta luz entra en el fotodetector. Por lo tanto, debe construirse para

cada espectrofotómetro una curva de calibración que relacione la concentración

celular con a absorbancia. Esto se hace midiendo la absorbancia de suspensiones de

células de diferente concentración, y determinando la concentración de cada

suspensión por recuento microscópico directo, o por recuento en placa midiendo el

número de colonias que se forman.

Es importante señalar que la absorbancia es una medida de masa cellar más que un

número celular. El tamaño de la célula varía con la fase de crecimiento, de modo que

es mejor calibrar el espectrofotómetro con células en crecimiento exponencial porque

son tales células las que se emplean en la mayoría de los experimentos. El tamaño

celular también depende del medio de cultivo, disminuyendo conforme el medio se va

haciendo cada vez más pobre, de modo que ha de hacerse una curva de calibración

para cada medio de crecimiento, y a menudo para cada cepa.

Si la densidad celular es demasiado alta, un fotón puede ser reflejado lejos del

detector por una célula y después volver a rebotar en una segunda célula y alcanzar el

detector. Este efecto hace que la absorbancia sea menor que la que ocurriría si no se

diera esta dispersión múltiple; y se hace importante a valores de absorbancia por

encima de 0,7. Así cuando se va a determinar la concentración de un cultivo denso por

espectrofotometría, el cultivo debe diluirse antes de medirlo. Y después el valor

obtenido se corrige con ese factor de dilución.

Se pueden emplear longitudes de onda distintas a 600 nm para determinar la densidad

celular u óptica (DO) y, de hecho, la sensibilidad aumenta según desciende la longitud

de onda. Se pueden emplear longitudes de onda tan bajas como 400 nm, pero no con

todos los medios enriquecidos. Estos medios suelen absorber luz de longitudes de

onda corta de una manera significativa lo que complicaría las determinaciones.

Page 27: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Anexo 3: Determinación de número de células.

Para determinar el número total de células de un cultivo, el método de elección es el

recuento microscópico directo. Para células de levadura, puede emplearse un

hemocitómetro. Es necesaria una ampliación de X100 a X400 para visualizar la

cámara de recuento y las células en suspensión. Para células bacterianas, se necesita

una cámara de Petroff-Hauser y una ampliación de X1000 a causa del pequeño

tamaño de las bacterias. El recuento microscópico directo tiene la ventaja de que

permite observar directamente la morfología de las células estudiadas. Las

morfologías aberrantes o atípicas podrían indicar unas condiciones subóptimas de

crecimiento o la presencia de un genotipo o fenotipo alterados.

Cargando la cámara

Agitar la suspensión celular con un vortex. Aspirar una pequeña cantidad de

suspensión con una pipeta Pasteur. Depositar una gota pequeña en la superficie

pulida de la cámara de recuento cerca del extremo del cubre. La suspensión entrará

en la cámara por capilaridad. Una cámara adecuadamente llenada contiene células

solo en el espacio contenido entre el cubre y la cámara de recuento. No debería sobrar

fluido que cayera en los surcos.

Realizando el contaje

Colocar el hemocitómetro o la cámara en la platina de un microscopio compuesto y

enfocar el enrejado con el objetivo de menos aumento. Para contra levaduras utiliza el

cuadrado central (Figura A1). Ajusta la intensidad de la luz de modo que se hagan

visibles tanto las líneas como las células. Dependiendo del número de células, cuenta

todas las células del cuadrado central o cuenta sólo cinco cuadrados (indicados con

una X en la Figura A1).

Cálculos

El cuadrado central tiene un volumen de 0,1 mm3. Por lo tanto si el número de células

del cuadrado central se multiplica por 10.000 tendremos el recuento de células por

mililitro de cultivo. Si se han contado sólo 5 cuadrados del interior del cuadrado central,

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- 28 -

el recuento debe multiplicarse por 5 x 104 para obtener el recuento por ml. Es

necesario contar un mínimo de 100 células para que el recuento obtenido sea exacto.

Figura A1: Cámara del hemocitómetro. El área central rodeada por círculos se observa

a 100 aumentos

Page 29: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Anexo 4. Recuento de células viables

Una célula puede multiplicarse hasta formar una única colonia visible. Éste es el

fundamento del método de recuento en placa, ya que el número de colonias

producidas a partir de un determinado volumen de cultivo indicará el número de

células viables en ese volumen de cultivo.

Para obtener recuentos de colonias en placa confiables, es esencial que cada una de

las colonias provenga de una sola célula y no de dos o más. Para conseguir que las

células crezcan separadas, el número de células colocadas sobre el agar no ha de

superar el de unos pocos cientos por placa1, y además las células deben distribuirse

en la placa de una manera uniforme. Como la concentración celular utilizada en las

experiencias de la planta piloto suele ser superior a las 106 células/ml, el cultivo debe

diluirse antes de plaquearse. El protocolo estándar es hacer diluciones 10x ó 100x

seriadas hasta que la concentración de células alcance unos pocos miles por mililitro.

Después , se extiende una muestra de 0,1 ml sobre la superficie de una placa de agar;

esta operación (dilución y extensión) se denomina plaqueo. Para evitar el error que

surgiría al transferir volúmenes excesivamente pequeños de muestra, se suelen

transferir volúmenes de entre 0,1-1 ml. Utilizaremos diluciones 10x y 100x añadiendo,

respectivamente, 1 ml de células sobre 9,0 ml de diluyente estéril (solución fisiológica

o agua peptona) y 0,1 ml de células sobre 9,9 ml de diluyente estéril.

Después de colocar la alícuota final de 0,1 ml de células diluidas sobre la placa de

agar , la gota se extiende sobre la superficie con un asa de Drigalski . Este asa se

esteriliza sumergiéndola en etanol, sacudiendo después el exceso de líquido, y

quemando el alcohol remanente en la llama de un mechero Bunsen. El asa se enfría

después tocando con ella la superficie del agar y después se emplea para extender la

gota con las células uniformemente por toda la superficie de la placa. Si todavía queda

líquido sobre el agar, las células pueden moverse a través del líquido y pueden surgir

dos o más colonias de una única célula original. Las placas se preparan con un día de

antelación para que absorban el líquido rápidamente; la absorción se acelera si las

gotas se extienden formando una película tan delgada como sea posible. Una vez que

la superficie de la placa esté seca, se coloca ésta en la estufa de incubación.

Conforme la placa de Petri se calienta, el líquido exudaría desde la porción más

superficial del agar. Por ello es recomendable invertir las placas en la estufa para

evitar la formación de exudados sobre la superficie del agar que permitirían el

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- 30 -

movimiento de las células dentro del líquido. Así también se evita la formación de

gotas que podrían formarse por condensación sobre la tapa de la placa, que podrían

caer sobre el agar.

1 Se comete menos error haciendo recuento de placas cuyo crecimiento se encuentre

entre 30 UFC y 300 UFC.

Page 31: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 31 -

Anexo 5: Determinación de glucosa por el méto do enzimático Se utiliza el kit de glicemia enzimática Boehringer o Wiener Lab.

Protocolo utilizado

Utilizo tubos de ensayo comunes

Blanco Standard Muestra1

H2O bidestilada (µl) 30 - -

Standard del kit (µl) - 30 -

Muestra (µl) - - 30

Reactivo de trabajo (µl) 3000 3000 3000 1Centrifugar 3 minutos a 14000 rpm tomar el sobrenadante.

Agitar en vórtex cada tubo

Incubar en baño de agua a 37ºC durante 10 minutos

Leer en espectrofotómetro a λ = 505 nm

El color final es rosa y es estable durante 1 hora

Reactivo de trabajo

Según el prospecto interno del kit.

Calcular el volumen total necesario según el número total de muestras (más el blanco

y el estándar) a medir.

Se usa una probeta graduada y con tapa a la cual se agrega:

1) 500 partes de agua bidestilada.

2) 50 partes del reactivo 4-AF

3) 50 partes del reactivo fenol

4) Se lleva a 1000 partes con agua bidestilada

5) Se agregan 3 partes de las enzimas GOD/POD (que fueron previamente

homogenizadas en su frasquito original con mucho cuidado de no producir

espuma)

6) Se mezcla delicadamente por inversión tratando de no producir espuma (lo

cual es muy difícil)

Conservar en heladera al abrigo de la luz (hasta 1 mes)

Page 32: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 32 -

Cálculo del resultado

D = Absorbancia

S = Absorbancia del estándar de glucosa

Glucosa (g/l) = D . f

f = 1,00 g / l (glucosa) S

Page 33: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Anexo 6. Medición de proteínas con el método de L owry y col.

Procedimiento

La curva de calibración se hace con suero albúmina bovina (BSA), Sigma Protein

Standard. Se disuelve en agua bidestilada utilizando jeringa estéril y, si se diluye

según etiqueta (1.99 mg + 4.97 ml) queda una solución de 400 µg BSA / ml.

Muestras1: 100 µl de solución protéica + 100 µl de agua + 1000 µl de Reactivo A

Blanco: 200 µl de agua + 1000 µl de Reactivo A

Agitar en vórtex

Mantener a 37ºC durante 20 minutos

Agregar 100 µl de Reactivo B al tubo de reacción

Agitar en vórtex

Mantener a 37ºC durante 20 minutos

Leer contra blanco a λ = 660 nm (tonos azulados ). Usar cubetas de poco volumen.

Reactivos

-Reactivo A

1. Carbonato sódico (Na2CO3) 2% en NaOH 0,1N

2. Sulfato cúprico (CuSO4 .5 H2O) 1% en agua

3. Tartrato sódico potásico (KNaC4H4O6 . 4 H2O) 1% en agua

Mezclar 1, 2 y 3 en relación 10 (de 1) : 0,1 (de 2) : 0,1 (de 3)

-Reactivo B

1. Solución Folin Ciocalteau en agua 1 : 1 (se prepara antes de usar)

Una descripción detallada de la técnica puede ser consultada en:

Lowry, Rosebrough, Lewis Farr, Randall Peterson (1977). “A simplification of the

protein assay method of Lowry et al more applicable”. Anal. Biochem. 83, 346 – 356

1 Proteína soluble: directo

Pellet 100 ml suspensión → lavar el pellet y resuspender → tomar alícuota

Page 34: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Anexo 7: Electroforesis en gel de agarosa Solución de agarosa:

1. Para preparar un gel al 1%, pesar 0,5g de agarosa (grado biología molecular) y

pasar a un erlenmeyer.

2. Medir en probeta 50 ml de buffer TBE (Tris- acido bórico- EDTA) y mezclar con la

agarosa.

3. Llevar a fundir en microondas o en baño térmico. Observar que toda la agarosa

se haya fundido. Homogeneizar agitando suavemente.

4. Verter la agarosa fundida en el soporte. Colocar los peines y dejar gelificar.

Buffer TBE 10X:

Componente Stock 10X Concentración final 1X

Tris Base 890 mM 89 mM

Ácido Boórico 890 mM 89 mM

EDTA (pH 8,0) 20 mM 2 mM

Muestras:

Considerar que por cada calle se siembran 20ng de DNA como mínimo. Diluir en

loading buffer llevando a la concentración requerida de éste último. Agregar también el

colorante Sybr green. El volumen de muestra que entra en cada calle depende del

peine utilizado y varía de 10ul a 20ul

Loading buffer: Glicerol y azul de bromofenol (6x):

3ml de glicerol (30%)

25mg de azul de bromophenol (0.25%)

Llevar a 10mL con dH2O

Corrida:

1. Retirar el peine una vez que haya gelificado completamente la agarosa.

2. Llenar la cuba con buffer TBE hasta sobrepasar al gel en 2-5mm

3. Cargar las muestras en las calles. Anotar el orden de siembra. Si es posible no

sembrar las calles de los extremos. Sembrar los marcadores de peso molecular.

4. Conectar las salidas a la fuente. Correr a voltaje constante. Detener la corrida

cuando el azul de bromofenol haya alcanzado los ¾ de la longitud total del gel.

5. Retirar el gel y llevar al transiluminador para revelar las bandas obtenidas.

Page 35: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

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Anexo 8: Electroforesis en gel (SDS-Page) Armado del cassette de gel

1. Realizar un pequeño corte en el extremo superior derecho del gel para indicar que

corresponde a la última calle.

2. Colocar la placa corta encima de la placa espaciadora

3. Deslizar las dos placas dentro del armazón del marco. La placa corta debe mirar

hacia el frente.

4. Trabar las palancas de la presión para asegurar las placas de vidrio.

5. Utilizar la traba para mantener el cassette de gel apoyado firmemente sobre la

superficie correspondiente.

Componentes Gel al 6%

Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 1,0 mL 2,0 mL Agua destilada 2,65 mL 5,3 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Gel al 8% Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 1,3 mL 2,6 mL Agua destilada 2,35 mL 4,7 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Gel al 10 % Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 1,7 mL 3,4 mL Agua destilada 1,95 mL 3,9 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Page 36: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 36 -

Preparación del gel de poliacrilamida

1. Preparar en tubos falcon, por separado, el gel separador y el gel concentrador.

2. En primer lugar agregar el APS y el TEMED al gel separador, homogeneizar bien y

cargar en el cassette con pipeta. Dejar solidificar.

3. Agregar el APS y el TEMED al gel concentrador, homogeinizar y cargar con pipeta.

4. Colocar el peine correspondiente. Dejar polimerizar (chequear observando la

polimerización en el tubo)

5. Retirar el peine.

Montaje del módulo

1. Remover el cassette del gel del montaje para armado

2. Posicionar el cassette del gel dentro del montaje del electrodo dentro de la traba

del marco.

3. Presionar hacia abajo el montaje del electrodo mientras se cierran las dos trabas

del armazón del marco.

4. Bajar el compartimiento interno dentro del tanque

Componentes Gel al 12%

Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 2,0 mL 4,0 mL Agua destilada 1,65 mL 3,3 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Gel al 16% Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 2,7 mL 5,4 mL Agua destilada 0,95 mL 1,9 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Gel al 18 % Volumen final 5 mL 10 mL Acrilamida 30% 3 mL 6 mL Agua destilada 0,65 mL 1,3 mL Tris-HCl 0,5M pH8,0 1,25 mL 2,5 mL SDS 10% 50 µL 100 µL APS 10% 50 µL 100 µL TEMED 3,5 µL 7,0 µL

Page 37: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 37 -

5. Llenar la cámara interna con aproximadamente 125mL del buffer de corrida (que

alcance un nivel entre los bordes de ambos vidrios). Evitar que el buffer ingrese a

la cámara menor.

6. agregar aproximadamente 200mL del buffer de corrida en el tanque.

Siembra de muestras, electroforesis y remoción del gel

1. Colocar la guía entre ambos geles

2. Sembrar las muestras con pipeta

3. Tapar el tanque. Asegurarse de conectar correctamente los electrodos a la fuente

considerando el color de los cables.

4. Conectar a la fuente de energía, setear voltaje de corrida (máximo 200 V) e iniciar

la corrida.

5. Una vez finalizada la corrida, apagar la fuente de poder y desconectar los

electrodos

6. Remover la tapa del tanque y retirar cuidadosamente la cámara

7. Descartar el buffer de corrida antes de abrir las trabas para evitar el derrame de

buffer

8. Abrir las trabas del marco, retirar el montaje del electrodo y sacar los cassettes.

9. Remover el gel separando gentilmente las dos placas del cassette, usando los

liberadores de gel plásticos de color verde.

10. Pasar el gel al buffer que corresponda (de transferencia, por ejemplo)

11. Enjuagar todo con agua destilada después de su uso.

Page 38: GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE PLANTA PILOTO V2012

- 38 -

Referencias Bibliográficas

- Becker JM, Caldwell GA, Zachgo EA. (1999). Biotecnología. Curso de Practicas de

Laboratorio. Ed Acribia, Zaragoza, España.

- Guía de Trabajos Práctico, Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología.

(2006). Disponible desde: http://www.ffyb.uba.ar/micro_ind/biot1/tps/gtp2007.doc

- Manual de operación del sistema Millipore. (2009). Pellicon Laboratory.

- Najafpour, Ghasem D. (2007). Biochemical engineering and biotechnology. 1st. ed.

Elsevier, Ámsterdam.

- Raja Ghosh. (2006). Principles of Bioseparations Engineering. World Scientific, New

Jersey .