7. Metabolismo secundario (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Biotecnología - 3º curso
Asignatura Metabolismo de microorganismos
Año del apunte 2017
Páginas 3
Fecha de subida 18/07/2017
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TEMA 7. METABOLISMO SECUNDARIO Metabolismo primario. Conjunto de rutas metabólicas relacionadas con catabolismo y anabolismo que tienen como fin el crecimiento celular. Metabolismo secundario. Conjunto de rutas metabólicas de biosíntesis de compuestos que no tienen una función en el crecimiento celular como tal: antibióticos, toxinas… Se sintetizan después de la fase de crecimiento, en IDIOFASE, a partir de metabolitos primarios o del mismo sustrato. Funciones: mediadores de relaciones ecológicas - Competencia con otros microorganismos: AB, toxinas, venenos - Atracción de otros microorganismos: feromonas - Protección: pigmentos, alcaloides - Comunicación con otras células: moléculas señal à quorum sensing Características: - Estructura compleja - Sintetizados por un grupo taxonómico restringido - A veces resultado de detoxificación interna (acumulación de intermediarios) Síntesis de antibióticos. Gran relevancia en ámbito clínico y a nivel industrial. Cada especie puede producir un compuesto con diferente espectro de acción a los demás. Destacan: 1. Streptomyces: estreptomicina, tetraciclina, neomicina, cicloserina, canamicina 2. Penicillium: penicilina, griseofulvina 3. Bacillus: bacitracina, polimixina B Aislamiento y detección de cepas productoras de antibióticos. Se continúan aislando cepas productoras con el fin de probar nuevos fármacos, pero las técnicas son clásicas. 1. Sembramos el microorganismo productor en medio de cultivo caracterizado y optimizado para la síntesis del AB. Encima, capa de agar con bacteria/s indicadora/s muy sensibles al AB à observación de la placa con halos de inhibición de las colonias se han desarrollado y que sintetizan el AB 2. Placa con medio de cultivo adecuado, sembramos en la base la cepa productora del AB y en la parte de arriba cepas potencialmente sensibles al AB. Diferentes resultados: en algunos casos las cepas crecerán sin problema y en otros veremos menor longitud de crecimiento porque el AB lo inhibe. Mejora de la producción en Streptomyces. A gran escala tenemos como factor limitante la disponibilidad de oxígeno a todas las células, ya que es muy poco soluble en los medios de cultivo y los microorganismos productores se cultivan a altas densidades ópticas. Esto puede desencadenar una ralentización del crecimiento. Solución: cepas modificadas que presentan una mayor capacidad para captar O2. Es mejor hacerlo así que trasladando la ruta metabólica de Streptomyces a otro organismo, ya que suelen ser bastante complejas. Streptomyces es una bacteria aerobia que crece formando una capa, hecho contraproducente. Por eso se le añade el gen de un homólogo a la hemoglobina procedente de Vitreoscilla para aumentar la afinidad por el oxígeno à producción x10 Penicilinas. Primer antibiótico caracterizado, aunque han evolucionado mucho. - Naturales. Las que el microorganismo produce mediante su propio metabolismo secundario à penicilina G. Debido al mal uso de ella aparecieron resistencias, por lo que fue necesario desarrollar otras. - Biosintéticas. Se cambian los precursores, por lo que cambiamos el sustrato del metabolismo secundario. Precursor I, II, III à penicilina biosintética I, II, III - Semisintéticas. Son producidas por Penicillium pero se les modifica el radical funcional à ampicilina, amoxicilina, meticilina… Tetraciclinas. Producidas por el género Streptomyces. Tienen un crecimiento similar al de los hongos. Para la producción industrial se siguen las siguientes etapas - Crecimiento en placa con medio óptimo - Adaptación à Inóculo de las esporas en pre-fermentador con medio de cultivo parecido al que pondremos en la producción a gran escala (sacarosa, licor de maíz, carbonato cálcico) - Producción de la tetraciclina en fermentador à metabolismo secundario - Purificación del antibiótico del medio de cultivo Pigmentos. Existen muchos tipos y son bastante complejos. Tienen función de protección ante agentes oxidantes (luz, ROS…). Los microorganismos pueden sintetizar de diferentes tipos. Nos son útiles para identificar microorganismos, así como para la industria alimentaria. Vemos en la imagen la prodigiosina, sintetizada por Serratia marcescens. Diversidad de metabolitos secundarios y su procedencia Aplicaciones de los metabolitos secundarios. - Antibióticos - Antivíricos - Antiparasitarios - Inmunomoduladores à evitar rechazos - Drogas - Pigmentos - Aromas, perfumes ...

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