Metabolitos Primarios Y Secundarios

Metabolitos primarios y secundarios, y los mas importantes.

Un metabolito es cualquier sustancia de bajo peso molecular que interviene durante el metabolismo como objeto de transformación. En los microorganismos, como en cualquier celula, ocurre una serie de reacciones químicas cuyo conjunto se denomina metabolismo. Los metabolitos primarios son los compuestos esenciales para el crecimiento del microorganismo, mientras que los productos sintetizados que no están relacionados con su crecimiento se conocen como metabolitos secundarios. En la siguiente grafica 1 se ilustra el comportamiento del crecimiento microbiano en relación con la producción de cada tipo de metabolito. Los metabolitos primarios (a) se producen al mismo tiempo que se da el crecimiento del microorganismo, mientras que los metabolitos secundarios (b) se producen generalmente cuando la velocidad de crecimiento de los microorganismos es igual a su velocidad de muerte.

Los mas importantes desde el punto de vista industrial son los aminoacidos, nucleótidos, vitaminas, acidos organicos y alcoholes.

Alcoholes etanol

Aminoacidos acido glutámico, lisina, treonina.

Nucleotidos acido 5ˈ guanilico, acido 5ˈinosinico.

Acidos organicos acido acético, propionico, succínico, fumarico, láctico, malico, tartárico, cítrico, gluconico.

Polioles glicerol, manitol.

Polisacaridos xantano

Azucares Fructosa y sorbosa

Vitaminas Riboflavina y cianocobalamina.

Sobreproduccion

La sobreproducción de metabolitos microbianos está relacionada con las fases de desarrollo de los microorganismos . Los inductores , inhibidores y efectores , diversas moléculas de señal desempeñan un papel en diferentes tipos de sobreproducción . La biosíntesis de enzimas que catalizan reacciones metabólicas en las células microbianas se controla mediante mecanismos positivos y negativos bien conocidos, por ejemplo inducción , regulación nutricional ( carbono o regulación fuente de nitrógeno ) , regulación de la retroalimentación , etc La producción microbiana de metabolitos primarios contribuye de manera significativa a la calidad de vida . La producción fermentativa de estos compuestos sigue siendo un objetivo importante de la biotecnología moderna. A través de la fermentación , microorganismos que crecen en carbono de bajo costo y fuentes de nitrógeno producen productos valiosos, tales como aminoácidos , nucleótidos , ácidos orgánicos y las vitaminas que se pueden añadir a los alimentos para mejorar su sabor , o aumentar sus valores nutritivos . La contribución de los microorganismos va mucho más allá de las industrias de la alimentación y la salud con el renovado interés en las fermentaciones solventes. Los microorganismos tienen el potencial de proporcionar muchos productos derivados del petróleo , así como el etanol necesaria para el combustible líquido . Aplicaciones adicionales de metabolitos primarios se encuentran en su impacto como precursores de muchos compuestos farmacéuticos . Las funciones de los metabolitos primarios y los microbios que los producen sin duda aumentará en importancia a medida que pasa el tiempo . En los primeros años de procesos de fermentación , el desarrollo de cepas productoras inicialmente dependía de la cría de la cepa clásica que implica mutaciones aleatorias repetidas , cada una seguida por el cribado o selección . Más recientemente , los métodos de la genética molecular han sido utilizados para la sobreproducción de productos metabólicos primarios . El desarrollo de las herramientas modernas de la biología molecular permitió métodos más racionales para la mejora de las cepas . Técnicas de transcriptoma , proteoma y el análisis de metaboloma , así como análisis de flujo metabólico . recientemente se han introducido con el fin de identificar nuevos e importantes genes diana y para cuantificar las actividades metabólicas necesarias para una mayor mejora de las cepas .

Durante un proceso industrial, es importante que el microorganismo participante se desarrolle de tal forma que se maximice la producción del compuesto de interés. Los compuestos de interés pueden ser los mismos microoganismos (biomasa), o los meabolitos primarios y/o secundarios. En forma natural los microorganismo elaboran únicamente la cantidad de metabolitos necesaria para su subsistencia; sin embargo, si se conoce su metabolismo, es posible alterarlo para lograr la sobreproducción de algún compuesto en particular.

Regulacion catabólica.

La represión catabólica fue observada en la industria de antibióticos mucho antes de que se conociera y se entendiera el significado general de este fenómeno. Durante el desarrollo de la producción de penicilina se observó que la glucosa, que era una magnífica fuente de carbono para el crecimiento del microorganismo, era un sustrato muy malo para la producción de penicilina; sin embargo, se observó que la lactosa, que soporta un crecimiento muy pobre, es un buen sustrato para la producción de penicilina. Por lo tanto, el medio clásico de Jarvis y Johnson lleva una mezcla de glucosa y lactosa.

Los mecanismos moleculares de la regulación catabólica se esclarecieron en la década de los 70. Hoy sabemos que la regulación catabólica está mediada por el nivel intracelular de un nucleótido especial, el monofosfato cíclico de adenosina (AMPc), cuyo nivel intracelular es inverso a la concentración de glucosa en el medio de cultivo. Mientras existe glucosa en el medio de cultivo el nivel intracelular de AMPc es sumamente reducido, debido a que la glucosa inhibe la actividad adenilciclasa, enzima que interviene en la síntesis de AMPc. Cuando la glucosa del medio se agota, la concentración intracelular de AMPc aumenta rápidamente. El AMPc sintetizado forma un complejo con una proteína existente en la célula, denominada "proteína receptora de AMPc".

Este complejo de proteína receptora y AMPc actúa sobre el gen promotor al objeto de inducir la síntesis de los enzimas necesarios para la utilización de otras fuentes de carbono distintas a la glucosa. La glucosa inhibe gran cantidad de metabolitos secundarios.

La represión catabólica también juega un papel importante en la determinación de la concentración relativa de cada uno de los antibióticos de una misma familia química que se producen en una fermentación. Este es el caso de la producción de estreptomicina por Streptomyces gryseus. Como ya hemos dicho, el manano es el inductor de la manosidasa que convierte la manósido estreptomicina en estreptomicina; sin embargo, este enzima no se sintetiza si hay glucosa (>0,5%) en el medio debido a la represión

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