MEDIOS DE CULTIVOS
Los componentes de los medios de cultivo
son de naturaleza química, desempeñan
un rol esencial en los procesos
porque
 requerimientos del crecimiento
 formación de productos
 suministrar energía para la síntesis de
metabolitos y mantenimiento celular.
CAROLINA VITA
Diseño y optimización
de medios de cultivo
Optimización de la expresión celular:
Producción de algún producto
 Aumento de producción de biomasa
 Mejorar la velocidad o rendimiento de
algún producto

Efectores que intervienen en el
crecimiento y formación de productos

Efectores intracelulares : información
genética que posee el MO.
Puede ser modificada por el agregado o
extracción de genes.
 Efectores extracelulares son los
factores del entorno que pueden modificar
la expresión:
físicos y químicos
Efectores extracelulares
Fisicoquímicos
Relacionados con las características del
sistema de cultivo
Agitación
 Aeración
 formación de
espuma
 nutrientes del medio
de cultivo

pH
 presión osmótica
 estado redox
 parámetros físicos
como T y P

Categorias de nutrientes

Macronutrientes [ g/l ]
Representados por: fuentes de C, N, S, P, K y Mg;

Micronutrientes o elementos trazas
[mg/l o µg/l]
Representados por: sales de Fe, Mn, Mo, Ca, Zn y
Co
 Factores de crecimiento
componentes orgánicos suministrados en []
no son sintetizados ni metabolizados por las células,
son incorporados a estructuras celulares y de
función metabólica específica, como vitaminas,
aa, ácidos grasos no saturados, etc..
Clasificacion de medios

Por naturaleza química de los componentes,
medios sintéticos o medios químicamente
definidos
2. medios complejos en cuya composición son
sustancias de origen animal o vegetal como
peptonas, extracto de levadura, macerado de
maíz, harina de soja, etc.
químicamente indefinidas y de composición
variable.
1.
Diseño




Finalidad: elección de los componentes
necesarios para lograr el crecimiento y la
formación de productos
Debe tener en cuenta:
los requerimientos nutricionales del MO
la disponibilidad real de los componentes
Requerimientos nutricionales
Los requerimientos nutricionales están determinados
por el tipo de metabolismo celular

Autotrófico: MO que obtienen el carbono del C02
(algas y algunas bacterias)

heterotróficos: necesitan compuestos orgánicos
como fuente de carbono

Otro factor esencial es el 02( aerobico o
anaerobico)
Las fuentes de carbono cumplen también el rol de
ser fuente de energía.
Requerimientos nutricionales
Fuentes de nitrógeno

De naturaleza inorgánica u orgánica.

Es utilizado para la biosíntesis de
proteínas, ácidos nucleicos y polímeros de
la pared celular.
Requerimientos nutricionales
otros macronutrientes como el P y el S son
suministradosen forma de P04 H y S04 (o
aminoácidos azufrados).
 El P se incorpora en ácidos nucleicos, y
polímeros celulares.
 El S es asimilado para la síntesis de aa
azufrados, y además se necesita para la
biotina, coenzima A, tiamina y otros
componentes.

Requerimientos nutricionales

K y Mg son esenciales
Una parte importante del K está unida al RNA
El ión K actua como coenzima y probablemente
actúa como catión en la estructura aniónica de
varios componentes celulares.
 El ión Mg es esencial para la estabilidad de los
ribosomas y actua como cofactor en numerosas
reacciones del metabolismo.
K y Mg se incorporan como sales de fosfato y
sulfato.


Requerimientos nutricionales
los micronutrientes se distinguen 2 categorías
1. frecuentemente esenciales para el crecimiento
como Ca, Mn, Fe, Co, Cu y Zn y b)
2. raramente esenciales como B, Na, Al, Si, Cl, V,
Cr, Ni, As, Se, Mo,
 Sn, e I.
 A veces es difícil demostrar un requerimiento de
un micronutriente
 porque generalmente está presente en
suficiente cantidad como impureza de los
componentes principales.
Disponibilidad de los
componentes
Los nutrientes además de estar presentes en el
medio de de cultivo, deben estar disueltos para
estar disponibles para ser usados por la célula.
¿POR QUÉ PUEDEN NO ESTAR
DISPONIBLES?
 la esterilización por calor. Se debe tener en
cuenta la T, tiempo de calentamiento, pH del
medio
 reacciones entre componentes antes, durante o
después de la esterilización
Disponibilidad de los
componentes
Es importante tener en cuenta la naturaleza
de los compuestos orgánicos que tienen
capacidad para actuar como ligandos, y
el ion metálico considerado
Importante: [ ] libre del ión
Modificación de la calidad
nutricional de un medio de
cultivo durante la esterilización
Los cambios que se producen durante la
esterilización pueden ser importantes
 A veces puede haber modificaciones
beneficiosas o perjudiciales dependiendo
del tiempo de esterilización.

Modificación de la calidad
nutricional del medio por la
esterilización

Los aa y factores de crecimiento son muy lábiles
al calor. puede sufrir descomposición.
 se recomienda esterilizarlas por filtración.
 Las sales de NH4 + se deben autoclavar a pH 7
o menor  se volatiliza.
La esterilizacion por calor depende también de la
T, duración del calentamiento, pH del medio, y
de la agitación.
Los HPO4 utilizados como fuente de P y buffer
deben esterilizarse separados de las sales de
Mg, con Na, K y NH4
NaMgPO4
NH4MgPO4 poseen baja solubilidad
KMgPO4
Los PO4 deben esterilizarse separadamente
de las sales de Mg y NH4

Los azúcares pueden descomponerse por la acción
del calor en presencia de sales inorgánicas y
compuestos amínicos.
sales, H+
sacarosa
hidroliza

Los grupos carbonilos de los azúcares con los
grupos amino de las proteínas, aminoácidos,
etc., dan productos de condensación (reacción de
Maillard), los cuales disminuyen significativamente
las cantidades de carbohidratos y N amínico
disponible.
azúcares reductores + -NH2
condensación
Los carbohidratos se deben esterilizar por
separado de los compuestos nitrogenados
orgánicos.
Disponibilidad de los nutrientes
Es aconsejable entonces, esterilizar los
componentes de los medios de cultivo en
fracciones separadas:

Fracción 1: Fte. de C, micronutrientes, sales de Mg, Ca,
etc.

Fracción 2: Fte. de N en caso que se descomponga
por calor (urea) debe esterilizarse por filtración, o
en caso de que reaccione con la fuente de C puede
esterilizarse por calor pero separadamente.

Fracción 3: Vitaminas y factores de crecimiento. Se
preparan soluciones 1000 veces mas
concentradas y se esterilizan por filtración.

Fracción 4: Fosfatos, se esterilizan por calor.
Materias primas fundamentales
Los componentes empleados en la
industrias:
 costo
 disponibilidad
 estabilidad en su composición química
 el costo de los nutrientes representa entre
al 10 y el 60% del costo total de mucho
productos obtenidos por fermentación

Materias primas fundamentales
Las fuentes de carbono pueden
1. Hidratos de carbono como glucosa o
dextrosa, sacarosa, lactosa, almidón,
dextrina;
2. Alcoholes como el glicerol y manitol
3. Hidrocarburos como hexadecano,
octadecano y otros.

Materias primas fundamentales
Las fuentes de nitrógeno
Inorgánica: amoníaco o sales de amonio.

Las orgánicas están representadas por varios
productos, como ser:
1. Hidrolizados de proteínas (Peptonas) que son
obtenidas por hidrólisis ácida o enzimática de
distintas fuentes proteicas como carne de
animales, pescado, caseína, gelatina, harina de
soja, algodón, girasol,etc..

Materias primas fundamentales
Extracto de carne, que se obtiene por
extracción acuosa y concentración posterior
3. Extracto de levadura, que puede ser obtenida
mediante autólisis o plasmólisis de la levadura,
4. Extracto de malta, que es el extracto soluble
en H2O de la malta de la cebada
5. "Cornsteep", el agua de maceración de la
industria del maíz se utiliza como componente
esencial de los medios para la producción de
antibióticos y enzimas.
2.
Diseño, Formulación, Optimización
de medios de cultivo

Diseño: Elección de los componentes necesarios
para lograr el crecimiento y la formación de
productos

Formulación: Proporciones, concentraciones de
cada componente.

Optimización: Encontrar la mejor formulación
para lograr el objetivo (máx biomasa, producto,
etc.)
Formulación
La formulación tiene que ver con los
aspectos cuantitativos de los medios
 establecer las concentraciones de cada
componente a ser utilizadas.

Optimización


1.
2.
3.
4.
Pueden ocurrir situaciones en las cuales sea
imperativo la optimización de los medios de cultivo.
Podemos mencionar las siguientes:
Existencia de limitaciones nutricionales ocultas
(microelementos y factores de crecimiento)
Uso de medios con exceso respecto de los
requerimientos nutricionales del mo que pueden
causar inhibición del crecimiento.
Ensayo de sustancias estimulantes, activadoras e
inhibidoras del crecimiento y formación del
producto.
Empleo de fuentes nutricionales no convencionales.
Optimización
La metodología más elemental consiste en
realizar experimentos, en los cuales se varía la []
del componente a ensayar manteniéndose
constante las [] de los demás.
 Para organismos aerobios generalmente se
utiliza como sistema de cultivo erlenmeyers
agitados.
 se analiza el efecto de la variable escogida sobre
la velocidad de crecimiento y la [] de biomasa
obtenida.

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