carrera de especializacion en biotecnologia...
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Prof: Guillermo R. Castro E-mail: [email protected] 2012.
Clase # 3A
CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL
FCEyN-INTI
Materia de Articulación E4B Ingeniería Metabólica
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Objetivos de los Procesos de Ing. Metabólica
• Incrementar la productividad y/o el rendimiento de sustancias sintetizadas por las células.
• Aumentar la variabilidad de sustancias capaces de ser metabolizadas por las células.
• Síntesis de nuevas sustancias.
•Mejoramiento del metabolismo celular.
•Degradación de productos toxicos y/o recalcitrantes.
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Parámetros relevantes
Rendimiento (Y): CUANTO se produce en función de los materiales
que se consumen (fuente de C).
⇒Re-direccionamiento de flujos metabólicos.
Productividad (P): lo que se produce en función de lo que se invierte.
Depende de la velocidad específica de incorporación
del sustrato considerado limitante.
=> Amplificación de los flujos metabólicos.
Relevancia Social: Green Chemistry
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Adonde vamos? Población
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Adonde estamos?
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Clasificación de sectores Biotech
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BIO areas mas relevantes
* BTL=biomass through liquid
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Identificación de sectores
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*Toe=Toneladas
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El mercado europeo y sus proyecciones
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Definición de solvente
• Se define solvente como aquella sustancia que es capaz de disolver otras sustancias simples o complejas sin producir cambios químicos en las estructuras de las mismas.
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Estrategias para el desarrollo de microorganismos productores de
solventes 1. Busqueda de sustratos de bajo costo (reciclado de
materiales biológicos).
2. Aumentar los rendimientos de producción
3. Desarrollo de cepas capaces de trabajar en condiciones de continuas de cultivo y/o sitemas inmobilizados
4. Desarrollo de cepas productoras de altas concentraciones y exhiban elevada tolerancia al producto final (e.g. membranas celulares).
5. Desarrollo de sistemas que permitan producir mas de un compuestos simultaneamente (e.g. diversos solventes).
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Biotech EU report, 2007.
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Produccion de etanol
Producción de Etanol en EE.UU.
Biotech report 2007 UE
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Tendencias de la produccion de bioetanol en la Unión Europea
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Materiales lignocelulósicos
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Biocombustibles
Etanol:
Celulosa es hidrolizada recuperándose 95-98 % de
D-xilosa y D-glucosa.
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(haya)
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Esquema metabólico gral. síntesis de etanol
Etapas: 1º.- Aumentar PDC (piruvato decarboxilasa)
2º.- Aumentar la expresion de ADH (Alcohol dehidrogenasa)
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Esquema de las vías metabolicas involucradas en la producción de etanol por Saccharomyces cerevisae
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Esquema de las vías metabolicas involucradas en la producción de etanol por Saccharomyces cerevisae
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Esquema de las vías metabolicas
involucradas en la producción de
etanol por Zymomonas mobilis
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Saccharomyces cerevisae
Células de levadura inmobilizadas
Potenciales problemas de la producción de etanol por S. cerevisae
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Potenciales problemas de Saccharomyces cerevisae: potenciales sitios de inhibición
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Problema: S. cerevisae y Zimomonas mobilis no fermentan pentosas (8 al 28 % aprox. de las lignocel.) => dos alternativas para aumentar eficiencia:
1.- Buscar microorganismos degradadores de hexosas y pentosas. E.g. Pichia stipitis (lev.) u otras bact., hongos y levs.
2.- Modificar geneticamente algún microorganismo conocido. Ej.: E. coli
Se trabajo en 3 microorganismos conocidos:
Erwinia chrysantemi
Klebisella planticola
E. coli
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Caso: remolacha azucarera (sugar beet)
Top Ten Sugar Beet Producers - 2005 (million metric ton)
France 29
Germany 25
United States 25
Russia 22
Ukraine 16
Turkey 14
Italy 12
Poland 11
United Kingdom 8
Spain 7
World Total 242
Source: UN Food & Agriculture Organisation (FAO)[3]
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FIN CLASE 3
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