Repaso Parcial 1 Ing. Bioquimica

CLASE DE REPASO PARA EL PRIMER PARCIAL CLASE 6

Letra Descripción Fórmula Unidades

γsc Velocidad con la cual la célula se consume ese sustrato

Velocidad de consumo de sustrato asociado al crecimiento celular γsc = µ

Yxs

γsm Velocidad volumétrica de consumo de sustrato debido al mantenimiento celular γsm = ms

γpc Velocidad volumétrica de formación de producto debido al crecimiento celular. γpc = YPX . µ

γpm Velocidad volumétrica de formación de producto debido al mantenimiento celular. γpm = mp

γsp Dado el caso en el que tengamos un metabolito secundario, esta célula va a requerir consumir una Proción adicional de sustrato para la formación de producto, y esa velocidad a la cual se consume ese sustrato para la formación de ese producto va a ser igual a γsp = qp

Yps

ms Coeficiente de mantenimiento celular Kg/kg .h

γp Velocidad volumétrica de formación de producto debido al crecimiento. γp = qp . x

γp = (Ypx . µ + mp) x Kg/m3 . h

G /L . s

γx Velocidad volumétrica de formación de Biomasa podemos determinar ¿Cuánto tarda en formarse la biomasa? γx = µ . x

Kg/m3 . h

G /L . s

γs Velocidad volumétrica de consumo de sustrato podemos determinar ¿Cuánto tarda en formarse el sustrato? γs = qs . x

γs = µ + ms + qp x

Yxs Yps

Kg/m3 . h

G /L . s

µ Velocidad específica de crecimiento celular. horas -1/ días -1

qs Velocidad específica de consumo de sustrato.

Rata específica de consumo de sustrato. qs = µ + ms + qp

Yxs Yps

horas -1

qp Velocidad específica de formación de producto.

Rata específica de formación de producto. qp = Ypx . µ + mp horas -1

x Concentración de Biomasa (gr/L , Kg/m3)

td Tiempo de duplicación: Es el tiempo necesario para que se duplique una cantidad dada de microorganismo. td = Ln 2

µ

% qpc % de la velocidad específica de formación de producto debido al crecimiento celular. 〖%q〗_pcrecimiento=((Y_px ).μ)/q_p x 100 %

% qpm % de la velocidad específica de formación de producto debido al mantenimiento celular 〖%q〗_pmantenimiento=100%-%q_Pcrecimiento %

ECUACIONES PARA PREDECIR EL RENDIMIENTO OBSERVADO A PARTIR DE LOS TEÓRICOS

Y’xs Rendimiento observado de Biomasa con respecto al sustrato Y’xs=µ/((μ/Yxs+ms + qp/Yps ) )

Y’PS Rendimiento observado del Producto respecto al sustrato Y’ps=(Ypx .µ + mp)/((μ/Yxs+ms + qp/Yps ) )

Y’PX Rendimiento observado del producto respecto a la biomasa Y’ps=(Ypx .µ + mp)/µ

La célula necesita del sustrato para dos cosas para crecimiento y va a necesitar sustrato para mantenimiento, cuando esa célula se está consumiendo ese sustrato, se los está consumiendo a una velocidad determinada regida por las velocidades volumétricas de crecimiento celular, hay una velocidad de consumo de sustrato asociado al crecimiento celular, y habíamos demostrado que estaba en función de miu/Yxs, también destina parte del sustrato para mantenerse, mantener su pH, nutrirse, intercambiar compuestos con el exterior.

Cuando esa célula come ¿qué se forma? Biomasa, o sea, que va a ver una velocidad de formación de Biomasa, esa velocidad de formación de Biomasa está dada por γx = µ . x

Uno de los procesos biotecnológicos más tradicionales que hay es la producción de alcohol, el alcohol impotable que es aplicado como antiséptico se fabrica de la misma manera que el aguardiente, o la cerveza, o el vino, y todo se fabrica siempre con un solo microorganismo que es la Sacaromice Cereviseae que es una levadura, sin embargo existe otro microorganismo que es una bacteria que también fermenta glucosa y metaboliza etanol pero no es muy utilizada comercialmente e industrialmente, a nivel de investigación es bastante utilizada, hay que investigar porque la Sacaromice se utiliza a nivel industrial.

LEVADURA BACTERIA

ms 0.18 Kg/kg . h 2.2 Kg/kg . h

Yxs 0.11 Kg/kg 0.06 Kg/kg

Ypx 3.9 Kg/kg 7.7 Kg/kg

µmax 0.4 h-1 0.3 h-1

De la estequiometria ¿cuál es el rendimiento teórico de etanol respecto a la glucosa (sustrato)?

C6H12O6 produce 2C2H6O + 2CO2

Yps = 2mol Etanol x 46g Etanol = 0.51 Kg

1 mol de Glucosa 180g de Glucosa Kg

NOTA: Como no se produce agua (H2O) ni tampoco Biomasa, el rendimiento teórico de etanol respecto al sustrato (Yps) corresponde al máximo, vamos a comprobarlo:

ELEMENTO FÓRMULA GRADO DE REDUCCIÓN REEMPLAZANDO RESULTADO

Sustrato

Glucosa CwHxOy

C6H12O6 γsustrato = (4)w + (1)x + (– 2)y

w

γsustrato = (4)6 + (1)12 + (– 2)6

6

γsustrato = 4

Producto

Etanol CjHγOz

C2H6O1 γProducto = (4)j + (1)γ + (– 2)z

j

γProducto = (4)2 + (1)6 + (– 2)1

2

γProducto = 6

f max = w γsustrato Rendimiento teórico máximo de producto (Etanol) respecto al sustrato (Glucosa)

j γProducto

f max = 6 (4)sustrato f max = 2

2 (6)Producto

Si el rendimiento observado de producto respecto al sustrato (Y’ps) es máximo e igual al rendimiento teórico (Yps), cuando no hay crecimiento y todo el sustrato se utiliza para mantenimiento celular, además si solo se produce etanol

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