expocicion de botecnologia

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTONIO GUILLERMO URRELO 1
USOS DE LEVADURAS COMO PRODUCTORES DE PROTEINAS DE INTERES
FARMACEUTICO
Universidad privada
Antonio Guillermo Urrelo.
CURSO
:
BIOTECNOLOGIA FARMACEUTICA
TEMA
: USO DE LEVADURAS COMO PRODUCTORES DE
PROTEINAS DE INTERES FARMACEUTICO
DOCENTE
:
JESSICA BARDALES .
INTEGRANTES
:
DIAZ MESTANZA, Alan Nel.
PALOMINO LINARES, Laura.
TERRONES HUAMAN, Maria Anita.
CAJAMARCA-PERU 2012
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FARMACEUTICO
INDICE
INTRODUCCION……………………………………………………………………...1
DEFINICION……………………………………………………………………………2
DISTRIBUCION………………………………………………………………………..3
MORFOLOGIA………………………………………………………………………...4
Pared celular…………………………………………………………………………..4
Membrana fundamental……………………………………………………………..4
El citoplasma………………………………………………………………………….5
Nucleo………………………………………………………………………………….5
TIPOS DE REPRODUCCION……………………………………………………….6
Gemación………………………………………………………………………………6
Esporulación………………………………………………………………………….6
Fision…………………………………………………………………………………...7
CLASIFICACION……………………………………………………………………...8
FERMENTACION……………………………………………………………………..9
SACHAROMYCES CEREVISIAE………………………………………………….10
Clasificación científica…………………………………………………………….11
METILOTROFIA……………………………………………………………………..12
Asimilación del amoniaco utilizando el glutamato deshidrogenasa……...12
LEVADURA PICHIA ANOMADA…………………………………………………..13
Niveles permitidos de aflatoxina y mercado de frutos secos europeos….14
LEVADURA ZYGOSACCHAROMYCES………………………………………….14
Taxonomía morfologia……………………………………………………………..15
Alteraciones en el vino…………………………………………………………….15
LEVADURA KLUYVEROMYCES FRAGILIS…………………………………….16
CONCLUCIONES……………………………………………………………………20
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………………21
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DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado a todas
las personas que siguen la carrera
de farmacia y bioquímica y
profesionales; también a personas
que les interese conocer un poco
más acerca del uso de levaduras
como productores de proteínas de
interés farmacéutico y también a
las personas que necesiten saber
como combatir o evitar los
problemas de salud mediante el
uso de dichas proteínas, para el
uso de vacunas recombinantes,
vitaminas, hormonas.
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AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios por
darnos la vida y permitirnos
realizar este trabajo, también
agradecemos
a nuestro
Docente y a nuestros padres
por su apoyo en nuestro
desarrollo
profesional.
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INTRODUCCIÓN
No podemos hablar de Levaduras sin relacionarlas con el avance e impulso del
hombre.
Se cree que hace aproximadamente nueve mil años, los Chinos ya fabricaban vino y
hace seis a ocho mil años de antigüedad los Sumerios, fabricaban la cerveza como
medio para poder disponer de cereales durante todo el año; ambos procesos como
resultado de la fermentación alcohólica que producen las levaduras.
Además los egipcios hace seis mil años ya fabricaban pan con levaduras. La influencia
de estas bebidas alcohólicas, el pan y muchas otras cosas más que se fermentan por
las levaduras, ha sido de enorme importancia para la economía y civilización de todos
los pueblos.
El término “levadura” se aplicó por primera vez a la porción de masa fermentada que
se mezclaba con otra para hacerla alterarse y lograr así el levantamiento de la masa
en la elaboración de pan.
Los primeros fundamentos científicos del cultivo y uso en grandes cantidades, de las
levaduras, fueron descubiertos por Louis Pasteur, en el siglo XIX, Hoy se utilizan en
diferentes tipos de fermentación, y algunos de sus usos son: como fuente de vitaminas
del complejo B y de tiamina, en algunas fases de producción de antibióticos y
hormonas esteroides y alimentos para animales y seres humanos.
Las levaduras presentan muchas de las ventajas en cuanto a crecimiento de las
bacterias (alto rendimiento, estabilidad de la cepa productora, crecimiento a alta
densidad, productividad, crecimiento en medios baratos y químicamente definidos).
Pero además, como buenos eucariotas, son capaces de glicosilar y de plegar
proteínas complejas, incluyendo aquellas que tienen un número elevado de puentes
disulfuro, ya que su proceso de producción es muy similar al de las células de
mamífero. La adición de una secuencia señal en el gen permite la excreción de la
proteína al medio de cultivo Además, algunas levaduras, como S. cerevisiae, tienen
una larga historia de utilidad en procesos de fermentación industrial.
Otro aspecto en el que las levaduras se muestran como valiosos productores de
proteínas recombinantes es la disponibilidad de algunos promotores muy fuertes y de
regulación muy precisa, sobre todo en las levaduras metilotrofas, como Pichia,
Candida, o Hansenula. Entre otras ventajas de los metilotrofos ya explotadas o en
estudio, destacan su capacidad para crecer en soluciones de metanol, eliminando
virtualmente otros microorganismos competidores o contaminantes y la posibilidad de
integrar múltiples copias del vector en su genoma, dando lugar a transformantes
estables.
El vector de expresión es elegido normalmente en combinación con el sistema de
expresión a utilizar. Actualmente, se pueden sintetizar proteínas recombinantes en
organismos vegetales y animales, tanto procariotas como eucariotas. Las proteínas
recombinantes pueden ser expresadas en cultivos celulares de bacterias, levaduras,
hongos, mamíferos, plantas e insectos. También se han desarrollado animales y
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plantas transgénicos para la producción de proteínas de interés.
OBJETIVOS:
A) OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer el uso de levaduras como productores de proteínas de
interés farmacéutico
B) OBJETIVOS ESPECÍFICOS


Conocer y dar a conocer el uso de levaduras a nivel farmacéutico.
Dar a conocer el uso de proteínas producidos por levaduras para el uso
de vacunas recombinantes, vitaminas del complejo B, hormonas y
antibióticos.
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DEFINICION
Se denomina levadura a cualquiera de los diversos hongos microscópicos
unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la
descomposición mediante fermentación de diversos cuerpos orgánicos,
principalmente los azúcares o hidratos de carbono, produciendo distintas
sustancias.
Aunque en algunos textos de botánica se considera que las levaduras
"verdaderas" pertenecen sólo a la clase Ascomycota, desde una perspectiva
microbiológica se ha denominado levadura a todos los hongos con predominio
de una fase unicelular en su ciclo de vida, incluyendo a los hongos
basidiomicetes.
A veces suelen estar unidos entre sí formando cadenas. Producen enzimas
capaces de descomponer diversos sustratos, principalmente los azúcares. uio
Una de las levaduras más conocidas es la especie Saccharomyces cerevisiae.
Esta levadura tiene la facultad de crecer en forma anaerobia1 realizando
fermentación alcohólica.2 Por esta razón se emplea en muchos procesos de
fermentación industrial, de forma similar a la levadura química, por ejemplo en
la produuuilucción de cerveza, vino, hidromiel, aguol, pan, antibióticos, etc.
Las levaduras se reproducen asexualmente por gemación o brotación y
sexualmente mediante ascosporas o basidioesporas. Durante la reproducción
asexual, una nueva yema surge de la levadura madre cuando se dan las
condiciones adecuadas, tras lo cual la yema se separa de la madre al alcanzar
un tamaño adulto. En condiciones de escasez de nutrientes las levaduras que
son capaces de reproducirse sexualmente formarán ascosporas.7o7iluil Las
levaduras que no son capaces de recorrer el ciclo sexual completo se clasifican
dentro del género Candida. uilo La levadura es la primera célula eucariota en la
que se ha intentado expresar proteínas recombinantes debido a que es de fácil
uso industrial: es barata, cultivarla es sencillo y se duplica cada 90 minutos en
condiciones nutritivas favorables. Además, es un organismo fácil de modificar
genéticamente lo que permite realizar experimentos en varios días o semanas.
Sin embargo, las levaduras poseen un mecanismo de glicosilación diferente al
que se encuentra en células humanas, por lo que los productos son
inmunogénicos.
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DISTRIBUCIÓN
Las levaduras son ubicuas (están muy distribuidas en muchos hábitats), pues
se consideran organismos cosmopolitas y probablemente de los más
ampliamente distribuidos en la tierra. Se encuentran en todos los continentes,
en climas húmedos y secos, en los cálidos, templados y fríos, desde la orilla
del mar hasta las alturas. Se encuentran en las frutas, los granos y otras
materias nutritivas que contienen azúcares. Así se han aislado, por
ejemplo, de los suelos, de restos de vegetales y animales en desintegración,
de raíces, tallos, hojas, flores (nectarios), frutos, granos, semillas, cortezas de
árboles y exudaciones vegetales; pus de heridas y de órganos como los
pulmones, tumores y úlceras; piel sana y lesionada; tubo digestivo del hombre
y de los animales y excrementos de los mismos; esputos de personas sanas y
enfermas; jugos de frutas, conservas, jaleas, jarabes, mieles, salchichas,
jamones y todo tipo de carnes expuestas a un ambiente contaminado; leche y
sus derivados, salsas, cuerpos fructíferos de hongos silvestres y cultivados,
materias vegetales usadas en la industria como tabaco o cacao en
fermentación.
En México fácilmente se pueden observar en los jugos o mostos en
fermentación, con los que se elabora la cerveza, los vinos, las sidras, en los
sustratos de los que se elaboran ciertos alimentos y bebidas típicas de nuestro
país ( el pozol, tepache, mezcal, charanda, tesgüino, tequila, colonche,
comiteco y sotol).
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MORFOLOGÍA
Las levaduras son muy parecidas a bacterias macroscópicamente pero son
más cremosas y los colores que presentan son blancos, beiges o un poco más
oscuros. Algunas son rosadas o rojas porque tienen carotenoides; son
unicelulares; sus células tienen forma y dimensiones diversas, desde las
esféricas ovoides y elipsoidales, a las cilíndricas que pueden ser muy
alargadas y aun filamentosas. Como son polimorfas adopta distintas formas
dentro de la misma especie y aun en el mismo cultivo, lo cual depende de
diversos factores, especialmente del sustrato e que viven y de la edad de los
cultivos. Debido a esto la forma no siempre puede tomarse como carácter
taxonómico.
En ocasiones al reproducirse las células, quedan unidas formando pequeñas o
largas cadenas que son los seudomicelios; asimismo, algunas de ellas pueden
desarrollar largos filamentos que constituyen un micelio verdadero.
Las dimensiones más comunes de las células varían entre 2 y 4 µm de ancho y
2 a 8 µm de largo; sin embargo, se encuentran levaduras alargadas que tienen
10, 15 o 25 µm de longitud, y aquellas que constituyen filamentos llegan a tener
hasta 50, 70 y más micrómetros.
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A. Pared celular
Las levaduras presentan partes de una célula completa: pared celular y
protoplasma; éste último contienen la membrana fundamental (plasmalema), el
citoplasma y el núcleo. La pared celular o cápsula en muy delgada o gruesa
segú la edad de la célula y especie de levadura; está formada principalmente
de polisacáridos constituidos por mananas, β-glucanas y algo de quitina.
B. Membrana fundamental
Tiene estructura, constitución y funciones semejantes a las de otras
células y en los fenómenos de plasmosis se contrae junto con el
citoplasma. Juega un papel importante en la regulación del flujo de todos los
materiales tanto hacia el interior como hacia el exterior de la célula.
C. El citoplasma
En él se encuentran diversas estructuras metaplasmáticas (mitocondrias,
vacuolas y retículo endoplásmatico), así como granulaciones paraplasmáticas
(glucógeno y glóbulos metacromáticos).
D. El núcleo
Está rodeado por una doble membrana. En su interior se alberga un área
densa, en forma de media luna, a la que se denomina nucléolo. Los
cromosomas no son distinguibles, pero hay pruebas genéticas que indican la
existencia de al menos 17 pares y varios fragmentos en las células diploides. El
núcleo siempre está muy cercano a la zona donde está la gema (célula con
otra al lado o encima).
La estructura del núcleo de las levaduras puede variar según el grupo
taxonómico al que pertenecen
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TIPOS DE REPRODUCCIÓN
Las levaduras verdaderas pueden reproducirse por esporulación, gemación o
fisión.
A. Gemación
Proceso asexual, en el cual la célula progenitora reparte sus constituyentes
celulares con una célula hija (sin división del núcleo); las dos células son
iguales en su madurez.
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Proceso de división por gemación
B. Esporulación
Proceso de reproducción sexual; en el ciclo sexual, una célula diploide normal
(una célula con dos conjuntos de cromosomas y por consiguiente con dos
dotaciones de genes) da lugar a dos ascas o células esporogéneas, que
contienen cuatro ascosporas haploides (más fácil: células con una sola
dotación cromosómica y de genes). as ascosporas son de dos tipos sexuales: a
y alpha. Cada tipo puede desarrollar células haploides por gemación. La unión
de una célula haploide “a” con con otra “alpha” da lugar a una célula normal
diploide a/alpha. Las células haploides del mismo sexo pueden también unirse
ocasionalmente, formando células diploides anormales (a/a o alpha/alpha) que
sólo pueden reproducirse asexualmente por gemación.
Ciclo de reproducción sexual y asexual de las levadura
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C. Fisión
Reproducción vegetativa o asexual, semejante al proceso reproductor de las
bacterias. Las células aumentan de tamaño y se alargan, el núcleo se divide y
se originan dos células semejantes.
FERMENTACION
El término fermentación, en su acepción estricta, se refiere a la obtención de
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energía en ausencia de oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del
producto final de la reaación.
Pasteur la denominó "la vie sans l'air" o "la vida sin aire".
El piruvato (o moléculas derivadas del piruvato) se encuentra disponible luego
del proceso de glicólisis. Muchas células los usan como aceptor terminal,
creando productos de desecho que se excretan de la célula.
Nota: estos residuos se excretan en enormes cantidades dado que, en razón
del bajo rendimiento, son necesarias muchas moléculas de glucosa para
producir la energía que necesita la célula. Estos residuos todavía contienen
energía aprovechable.
CONDICIONES NECESARIAS PARA QUE SE PRODUZCA UNA FERMENTACION
Las levaduras necesitan unas determinadas condiciones de alimento, humedad y
temperatura para poder vivir y desarrollarse y así dar lugar a la fermentación de la masa:
Sin humedad no pueden activarse, ya que la levadura necesita que su alimento esté
disuelto en agua para poderlo asimilar.
Su alimento base son los azúcares (lo que “más le gusta” es la glucosa, es el azúcar que
puede utilizar), también necesita algo de nitrógeno (que toma de las proteínas) y algunos
minerales. No se alimenta del azúcar de mesa, la sacarosa, ya que es un azúcar muy
complejo para ella al no tener enzimas para desdoblarlo. Las levaduras utilizan los
azúcares de los alimentos que fermentan, transformándolos.
En cuanto a la temperatura: por debajo de 26º no actúan (o con dificultad) y por encima de
35º se debilitan demasiado. A 60º mueren.
Necesita oxígeno (para la combustión u oxidación de la glucosa) que toma de los
ingredientes o sustratos donde actúan.
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Esto explica que cuando abrimos un sobre de levadura estamos abriendo la puerta al
oxígeno y a la humedad, de forma que si bien las levaduras no pueden desarrollar
plenamente su actividad porque no tienen ningún sustrato sobre el que actuar, se activan en
parte y pierden su capacidad de reacción total o parcialmente.
OTRAS FERMENTACIONES
No sólo las levaduras producen fermentación, también los mohos y las bacterias. La
fermentación es un proceso antiquísimo, utilizado por culturas milenarias y por indígenas. Se
sabe que el pan ya lo elaboraban los egipcios.
¿QUE NOS APORTA LA FERMENTACION?
La fermentación siempre supone la descomposición de nutrientes en partes más sencillas
que nuestro organismo asimila mejor.
Produce vitaminas, sobretodo del grupo B y C, incluso B12.
La fermentación destruye parte del ácido fítico de la corteza de los cereales, el
cual impide la absorción de calcio, hierro y cinc.
Se trata de una pre digestión, al igual que ocurre con la germinación. Los cereales y las
leguminosas son alimentos concentrados de proteínas e hidratos de carbono complejos que
deben ser sometidos a largos tiempos de cocción para poder ser asimilados. La
fermentación y la germinación facilitan su digestión y aportan beneficios que no podemos
obtener por métodos de cocción.
Restauran y conservan la flora intestinal. Impiden el crecimiento de microrganismos
patógenos y sus toxinas.
Ayudan a la conservación de los alimentos, permitiendo que se conserven más tiempo.
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Los alimentos que han sido sometidos a fermentación láctica ayudan a la digestión de otros
alimentos con los que se ingieren.
Depurativos y alcalinízates (aportan muchos minerales).
TIPOS DE FERMENTACION
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CLASIFICACIÓN
Las levaduras presentan muchas de las ventajas en cuanto a crecimiento de
las bacterias (alto rendimiento, estabilidad de la cepa productora, crecimiento a
alta densidad, productividad, crecimiento en medios baratos y químicamente
definidos). Pero además, como buenos eucariotas, son capaces de glicosilar y
de plegar proteínas complejas, incluyendo aquellas que tienen un número
elevado de puentes disulfuro, ya que su proceso de producción es muy similar
al de las células de mamífero. La adición de una secuencia señal en el gen
permite la excreción de la proteína al medio de cultivo Además, algunas
levaduras, como S. cerevisiae, tienen una larga historia de utilidad en procesos
de fermentación industrial.
Otro aspecto en el que las levaduras se muestran como valiosos productores
de proteínas recombinantes es la disponibilidad de algunos promotores muy
fuertes y de regulación muy precisa, sobre todo en las levaduras metilotrofas,
como Pichia, Hansenula, Zygosaccharomyces. Entre otras ventajas de los
metilotrofos ya explotadas o en estudio, destacan su capacidad para crecer en
soluciones de metanol, eliminando virtualmente otros microorganismos
competidores o contaminantes y la posibilidad de integrar múltiples copias del
vector en su genoma, dando lugar a transformantes estables.
Las levaduras pertenecen al Reino Fungi y dentro de él a la división Eumicota
que agrupa a los hongos verdaderos. En esta división, las levaduras se
incluyen en 2 de las 5 subdivisiones de los Eumicetos. La Ascomycotina
representada por las levaduras capaces de producir ascosporas, llamadas por
ello esporógenas, y la Deuteromycotina representadas por las levaduras
incapaces de formar esporas llamadas no esporógenas. Los géneros de las
levaduras
esporógenas
englobados
todos
ellos
en
la
familia
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Saccharomycetaceae, se distribuyen en 3 subfamilias. Los géneros de las
levaduras no esporógenas constituyen la familia Cryptococcaceae. Además las
levaduras pueden ser clasificadas por debajo de los taxones género y especie,
en subespecies y variedades, que a menudo adquieren rango de especie tras
nuevas revisiones taxonómicas, o varias especies son unificadas en una sola
como subespecies de la misma, con lo que la clasificación se complica aún
más y se incrementa el número de sinonimias.
Pero también existe una sistematización más sencilla que se usa para clasificar
a las levaduras; durante muchos años, se han definido a las levaduras en
grupos utilitarios, teniendo en cuenta las actividades que desarrollan los
cultivos que se emplean en las fermentaciones industriales.
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PRODUCTOS DE LA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
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PROTEÍNAS DE INTERÉS INDUSTRIAL
Enzima
Fuente
Aplicación industrial
Industria
Amilasa
Hongos
Pan
Panadera
Bacterias
Revestimientos amiláceos
Papelera
Hongos
Fabricación de jarabe y glucosa
Alimentaria
Bacterias
Almidonado en frío de la ropa
Almidón
Hongos
Ayuda digestiva
Farmacéutica
Bacterias
Eliminación de revestimientos
Textil
Bacterias
Eliminación de manchas; detergentes
Lavandería
Hongos
Pan
Panadera
Bacterias
Eliminación de manchas
Limpieza en seco
Bacterias
Ablandador de la carne
Cárnica
Bacterias
Limpieza de las heridas
Medicina
Bacterias
Eliminación de revestimientos
Textil
Bacterias
Detergente doméstico
Lavandería
Invertasa
Levadura
Relleno de caramelos
Confitería
Glucosa Oxidasa
Hongos
Eliminación de glucosa y oxígeno,
papeles para pruebas de la diabetes
Alimentaria
Farmacéutica
Glucosa Isomerasa
Bacterias
Jarabe de cereales rico en glucosa
Bebidas
refrescantes
Pectinasa
Hongos
Prensado, clarificación del vino
Zumos de frutas
Renina
Hongos
Coagulación de la leche
Quesera
Celulasa
Bacterias
Suavizante y abrillantador de tejidos;
detergente
Lavandería
Lipasa
Hongos
Degradar la grasa
Lechería,
lavandería
Lactasa
Hongos
Degradar la lactosa a glucosa y galactosa
Lechería,
alimentos
DNA polimerasa
Bacterias;
Archea
Replicación del DNA por PCR
Investigación
biológica y
forense.
Proteasa
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1.-SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Reino
División
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Nombrebinomial
CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA
Fungi
Ascomycota
Hemiascomycetes
Saccharomycetales
Saccharomycetaceae
Saccharomyces
S. cerevisiae
Saccharomyces-cerevisiae
La levadura de cerveza se compone de microorganismos muy activos, con
unagran
capacidad de reproducción. Durante este proceso, se
generan prácticamente todas las vitaminas y proteínas vegetales de gran valor
biológico, enriquecidas con oligoelementos
y minerales procedentes
de
susubstrato alimentario.
La levadura de cerveza se obtiene a partir de la fabricación de esta bebida
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refrescante. En este proceso, se genera por fermentación una gran cantidad
de levadura. Lo que sobra después de la fabricación, se separa y se somete a
varios lavados, para eliminar las impurezas procedentes del cereal y
lúpulo. Posteriormente se prensa para eliminar la máxima
cantidad de agua. Para frenar los procesos enzimáticos y fermentativos, se
calienta de modo controlado, de manera que las paredes celulares de la
levadura, se resquebrajan.
Como puede suponer, existen varios tipos de levadura de cerveza. La más
importante y efectiva es la levadura integral en estado líquido. Posee unas
propiedades curativas muy grandes, superiores a las que se encuentran en las
pastillas que se comercializan habitualmente en extracto seco.
La primera vez que se consiguió la levadura de cerveza en su estado más
natural, fue en el año 1930, por parte del Dr. Heinrich Metz, por medio de un
procedimiento inventado por este prestigioso investigador, de manera que
proporcionó la manera idónea de utilizarla con fines terapéuticos. Consiguió
poder administrar al paciente la levadura en forma líquida y natural de manera
que contenga todos los principios activos que posee. Hasta ese
momento sólo se utilizaba la levadura seca, con muchas menos propiedades
terapéuticas ya que no poseía tantas sustancias activas naturales.
Para la elaboración de levadura totalmente pura es imprescindible una
cuidada selección y cultivo de cepas de levadura, tarea complicada, pues se
trata de microorganismos que sólo se pueden reconocer por medio de un
microscopio. Las premisas para obtener una buena levadura fueron
establecidas en el año 1883 por el botánico danés Carlsberg. A su método
se le denomina el “método de la gota”, en el que se parte de una única
célula de levadura que tenga las propiedades necesarias.
Hay que diferenciar unas levaduras de otras. Por ejemplo, la levadura que se
utiliza para el pan y las pizzas, es una levadura con pocos principios activos y
que tiene solamente la propiedad de servir como agente fermentador,
para hacer “subir” la masa de pan. No tiene nada que ver con la levadura de
cerveza de uso terapéutico.
COMPONENTES NUTRITIVOS DE LA CERVEZA
La cerveza tiene numerosos componentes, especialmente oligoelementos.
Los más importantes son:
1. Selenio: es un antioxidante muy importante. Se utiliza actualmente en
los tratamientos contra el cáncer. Es uno de los componentes más
característicos de la cerveza.
•Está muy relacionado con la vitamina E y con el metabolismo de las grasas.
•En cuanto a sus propiedades antioxidantes, se potencian mutuamente con la
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vitamina E.
•También es un cofactor en la producción de la glutation peroxidasa,
que es una enzima que rompe losperóxidos (sustancias tóxicas ).
•Es esencial para el mantenimiento del sistema cardiovascular, para la
movilidad de los espermatozoides y para la producción de testosterona.
•Está implicado con la síntesis de prostaglandinas y la producción de
anticuerpos.
•Protege al organismo contra los efectos de los metales pesados como el
cadmio, mercurio, plomo y arsénico.
•Colabora en la producción de la coenzima Q-10 (Ubiquinona).
2. Cromo: es muy importante para el metabolismo de las grasas y los
hidratos de carbono.
•Incrementa la actividad de la insulina facilitando el transporte de la glucosa
al interior de la célula.
•Protege al organismo contra la hipercolesterolemia, y la formación de placas
de ateroma en las arterias.
•Promueve el transporte de glucosa y su utilización por los músculos y
tejidos.
•Promueve el empleo de la glucosa en el centro de la saciedad cerebral,
para quitar el apetito.
•Facilita la utilización de la glucosa en la síntesis de lípidos.•Aumenta la
sensibilidad de los tejidos a la insulina.
•Facilita la transformación de glucógeno a partir de la glucosa.
•Estimula el transporte de aminoácidos y la síntesis de proteínas
musculares.
3. Glutation: Está compuesto por tres aminoácidos: glicina, ácido
glutámico y cisteína.
•Tiene un gran poder desintoxicante.
•Es un gran antioxidante.
•Facilita el transporte de aminoácidos y minerales.
•Su falta produce cataratas.
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PROPIEDADES
La levadura de cerveza tiene unas propiedades muy beneficiosas. Las más
importantes son:
1. Protector de la piel, uñas, cabello y nervios:
Contiene una gran cantidad de vitaminas del grupo B, vitamina H (biotina),
glutation, minerales y oligoelementos. Por todo ello, es útil para mejorar el
aspecto de la piel y cabello. Fortalece los nervios. Mejora las uñas.
2. Reducción del colesterol:
Las sustancias nutritivas que posee la levadura, reducen con buena
efectividad el nivel de colesterol en sangre. La lecitina y la colina que
contienen aumentan la proporción de HDL (colesterol bueno). El lúpulo,
estimula al hígado y vesícula biliar para eliminar el LDL (colesterol malo).
3. Reducción de la tensión arterial:
Por la composición a base de sodio y potasio, la levadura de cerveza, tiene
un efecto diurético y por tanto, reduce las tensiones arteriales elevadas.
4. Ayuda al corazón:
Dados algunos componentes que contienen la levadura de cerveza,
especialmente el cromo, el
selenio
y la vitamina B1, facilita
el funcionamiento normal del músculo cardiaco.
5. Reducción del azúcar en sangre:
Es conocida desde hace más de 80 años la cualidad de la levadura de cerveza
de activar la insulina, reduciéndose los niveles de azúcar en la sangre. Parece
ser que este efecto se debe fundamentalmente se debe al cromo que
contiene. Especialmente en las diabetes del anciano, son efectivos en
cuanto a mejorarla el zinc y el selenio que contiene.
Existen experiencias muy positivas en lo que podemos llamar “cura de ayuno
de levadura” en cuanto a la mejora de la tolerancia a la glucosa.
6. Ayuda al hígado en sus funciones:
La levadura de cerveza es un excelente estimulante hepático, especialmente
en cuanto a sus funciones desintoxicantes. Es uno de los tratamientos más
eficaces en las enfermedades hepáticas, incluso en casos graves como la
hepatitis y la cirrosis. Estas acciones se deben a los siguientes
componentes que se encuentran en unas proporciones óptimas:
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•Selenio: protege las membranas de las células, especialmente de los
radicales libres, que podrían lesionar el núcleo celular.
•Colina y metionina: protectoras de los excesos de grasa.
•Glutation: por su contenido en azufre, tienen un potente efecto
desintoxicante.
•Complejo B: E s t a s vitaminas son imprescindibles para los procesos
de descomposición de los nutrientes. Este complejo se encuentra en una
muy buena cantidad en la levadura de cerveza.
Su cantidad está muy disminuida en las personas por las deficiencias
alimenticias, especialmente en los ancianos. La aparición de ansiedad,
depresión, pérdida de apetito, nerviosismo y pérdida de memoria, nos hará
pensar en una deficiencia del complejo B.
7. Cicatrizante y desinfectante tópico:
La levadura de cerveza, desde la antigüedad ha sido conocida por sus virtudes
curativas en aplicación local. Ya en el papiro de Ebers se encuentran descritas
las propiedades beneficiosas de la aplicación local de levadura de cerveza en
heridas y eczemas. Los romanos,
los griegos y los
árabes también la utilizaban. Incluso cogió una gran fama por su uso local en
los Monasterios.
Existen multitud de trabajos que demuestran las propiedades desinfectantes
de la levadura de cerveza contra gérmenes patógenos y hongos cutáneos, sin
ningún tipo de efectos secundarios. Incluso se ha utilizado en micosis
vaginales. En Alemania, hace muchos años que se utiliza para el tratamiento
de eczemas, psoriasis, acné, impurezas de piel y heridas que no cicatrizan.
8. Protección contra los contaminantes ambientales:
La levadura de cerveza, ingerida en forma líquida celular, es muy efectiva para
la eliminación de las sustancias tóxicas que cada día estamos inhalando e
ingiriendo. Principalmente son las sustancias que contienen azufre las
que realizan este trabajo, especialmente la cisteína. Es muy efectiva
especialmente para estimular la eliminación de cadmio y plomo.
Actualmente hay varias líneas de investigación basadas en la conveniencia del
uso de la levadura de cerveza para quitar los efectos secundarios producidos
por la radioterapia.
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9. Propiedades anti-cancerígenas:
Parece ser que los componentes de la levadura de cerveza tienen
propiedades preventivas del cáncer. Sobre todo, aquellos que contienen
azufre, se oponen a la degeneración celular.
10. Normalización de la flora intestinal:
Uno de los problemas más frecuentes en el hombre moderno es el
estreñimiento. Como ya sabemos, esto condiciona por un lado un aumento
de las toxinas absorbidas y depositadas en los diferentes tejidos, y por otro,
una alteración de la flora intestinal, agravada por la grandísima incidencia
de candidiasis y las infecciones por collis.
La levadura de cerveza regulariza el equilibrio de la flora intestinal, corrigiendo
el estreñimiento y desintoxicando al organismo, de manera que nos
encontremos francamente mejor en todos los aspectos.
11. Normalización del metabolismo cerebral:
En la actualidad, cada vez es más frecuente encontrar personas con pérdida
de memoria, dificultades en la capacidad de concentración, producidos por la
vida tan estresante que hacemos. La levadura de cerveza ha demostrado sus
cualidades a estos niveles, debidos especialmente a la colina.
Incluso en los enfermos de Alzheimer se ha presentado mucha mejoría,
gracias a la normalización o mejora del metabolismo cerebral por
parte de la colina, actuando como neurotransmisor cerebral.
FORMA DE TOMAR LA LEVADURA
Cura de ayuno:
Es la forma más efectiva y rápida de usar la levadura de cerveza. Consiste en
hacer una dieta estricta a base de zumos de frutas y verduras, junto con la
ingesta de levadura líquida celular. En una semana se consigue una mejoría
muy evidente en todo el organismo, e incluso mejora enormemente el
aspecto de la piel. Tras una semana, pasaremos a la siguiente variante.
Se recomienda hacer un día de preparación, consistente en tomar un vaso de
chucrut con dos cucharadas de levadura en ayunas, una hora antes de comer
y a mitad de tarde.
Ese
día,
comeremos
fruta,
ensaladas, verduras al vapor, sopa de verduras o arroz.
Otros seis días, haremos el ayuno propiamente dicho Consistirá en beber 750
cc de zumos de verdura al día, repartido en siete veces. Además, tomaremos
tres veces al día dos cucharadas soperas de levadura integral.
Tras estos seis días, antes de volver a la alimentación normal, repetiremos al
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menos un día la dieta del primer día de preparación.
13. Terapia de levadura:
Consiste exclusivamente en añadir a la dieta habitual la levadura de cerveza
en la forma adecuada, líquida celular. El tratamiento se suele prolongar
durante seis semanas. Es muy eficaz, especialmente si se precede de la dieta
de ayuno-levadura.
La levadura de cerveza es un hongo unicelular que se obtiene de la
descomposición del gluten de la malta o cebada. Una vez se obtiene, se lava y
se seca para que sea apto para el consumo. La levadura de cerveza se ha
hecho popular por la gran cantidad de propiedades beneficiosas que se le
atribuyen, entre ellas la mejora de la piel y el crecimiento del pelo, su
importante aporte de proteinas o que regula nuestros niveles de azucar en
sangre.
En este portal vamos a informar de la levadura de cerveza, sus propiedades y
beneficios en nuestro organismo, información nutricional, las aplicaciones en
tratamientos del cabello, así como todas las posibilidades que tenemos de
tomar esta levadura, tanto en polvo, como escamas o pastillas de levadura de
cerveza.
2.-PICHIA PASTORIS
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La levadura Pichia pastoris constituye un excelente modelo para la expresión
de proteínas heterólogas, lo que se refleja en el gran número de proteínas que
han sido obtenidas en este modelo biológico, bajo el control del promotor
AOX1. Esto implica que el número de peroxisomas y la enzima alcohol oxidasa
es regulada como respuesta a la inducción por metabolitos como el metanol, el
glicerol, el etanol, el acetato y vías metabólicas como la b-oxidación. En esta
revisión, se discuten aspectos relacionados con el metabolismo de estos
compuestos y su posible influencia en la producción de proteínas
recombinantes, específicamente la Iduronato 2- sulfato sulfatasa humana
(IDSh).
El sistema de producción de proteínas recombinantes resultó ser más eficiente
y económico, comparado con los sistemas bacterianos y el cultivo de células de
mamíferos e insectos. Este sistema posee varias características que se suman
a las altas densidades de crecimiento y a la productividad; estas características
son:
El sistema de expresión de proteínas diseñado, es inducido por adición de
metanol y generalmente es integrado al cromosoma de la levadura para ganar
estabilidad en la construcción genética.
Este microorganismo realiza modificaciones postraduccionales como la
glicosilación, adicionando un patrón de azúcares de tamaño pequeño y muy
similar al humano.
La posibilidad de secretar de forma directa la proteína clonada, lo que significa
en términos prácticos un paso de pre-purificación.
Esta levadura no produce endotoxinas por lo que podría considerarse un
microorganismo seguro
Características y regulación de la expresión génica del alcohol oxidasa
(AOX I) de P. pastoris
La alcohol oxidasa funcional, es un homooctámero, en el cual cada subunidad
(~74kDa) contiene un enlace no covalente con nucleótidos de flavina (FAD+)
como grupo prostético. Esta enzima codificada por el gen AOX1, presenta baja
afinidad por el O2; afinidad que P. pastoris compensa con la producción de
grandes cantidades de la misma. Estudios recientes mostraron la existencia de
un segundo gen funcional de alcohol oxidasa en P. pastoris, (AOXII), el cual
tiene 90% de homología en la región codificante con AOX1. Sin embargo esta
enzima AOX II es sólo una pequeña parte de la AOX producida por esta
levadura.
La regulación de la expresión génica de AOX al parecer es mediada por
represor, de forma tal que, cuando la levadura crece en presencia de glucosa o
etanol no se sintetiza la enzima (represión por catabolito). La expresión de la
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enzima se induce cuando se crece en metanol, llegando a significar hasta el
30% de la proteína total producida por la célula. Esta regulación implica dos
pasos, un mecanismo represión/derepresión o apagado/encendido, sumado a
un mecanismo de inducción. La derepresión del AOX1 (ausencia de una fuente
de carbono como glucosa, etanol o acetato) no es suficiente para que se
exprese la enzima, aún en niveles basales. Entonces se requiere del agente
inductor (metanol) para obtener niveles detectables de AOX. La pérdida del
AOX1 significa por lo tanto la pérdida de la mayor parte de la actividad alcohol
oxidasa (~80%), y resulta en el fenotipo conocido como Muts (utilización lenta
del metanol y crecimiento pobre). El fenotipo Mut+, es el fenotipo nativo y le
permite a las células crecer en medio con metanol.
Estudios realizados en H. polymorpha han demostrado la presencia de
monómeros inactivos de AOX en el citosol y que estos son exportados al
peroxisoma (dependiendo de las PTS) donde la proteína es activada
(formación del octámero y unión de FAD+).
Experimentos realizados .in vivo. e .in vitro. Demuestran que el ensamblaje del
octámero activo no es un proceso espontáneo y que se requiere de ciertos
factores de ensamblaje (proteínas auxiliadoras específicas) entre las que se
encuentran factores de unión, factores de ensamblaje y factores de
traslocación; adicionalmente estos experimentos sugieren, que no es necesario
un ambiente ácido como el de la matriz peroxisomal para el ensamblado de la
AOX.
Ozimek et al, identificaron la proteína piruvato carboxilasa como la primera
proteína que tiene una función esencial en el ensamblaje de la AOX en
levaduras metilotróficas. La piruvato carboxilasa es una enzima anaplerótica
que alimenta el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA) con oxalacetato
obtenido a partir de piruvato. Las levaduras deficientes de esta enzima no
pueden crecer en médios mínimos con glucosa, a menos que sean
suplementados con aspartato o glutamato y en forma
inesperada se demostró que las cepas de H. polymorpha y P. pastoris
deficientes de esta enzima, son incapaces de crecer en metanol,
independientemente de la presencia de aspartato o glutamato y que esta
deficiencia en el crecimiento se debe a un bloqueo severo en el proceso de
ensamblaje de la AOX. Los resultados de Ozimek et al, fueron convincentes en
que la proteína piruvato carboxilasa (no, la actividad enzimática) es necesaria
para el ensamblaje de la alcohol oxidasa. Otros estudios .in vitro., han revelado
la afinidad de la proteína piruvato carboxilasa y su interacción física con AOX,
sugiriendo que en levaduras metilotróficas la primera de estas proteínas juega
un doble papel; de un lado la conocida y bien caracterizada función como
enzima anaplerótica y del otro, un papel específico en el proceso de
organización y ensamblaje de la alcohol oxidasa, posiblemente mediando la
unión de FAD+ a los monómeros de AOX.
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3.- Penicillium chrysogenum
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Clasificación científica
Reino: Fungi Filo: Ascomycota
Clase: Eurotiomycetes
Orden: Eurotiales
Familia: Trichocomaceae
Género: Penicillium
Especie: P. chrysogenum
Nombre binomial Penicillium chrysogenum
Es el hongo del que se obtuvo el antibiótico penicilina, descubierto por
Alexander Fleming en 1928. La cepa de Penicillium notatum aislada por
Fleming producía 2 mg de penicilina por cada litro de cultivo, posteriormente se
encontró que otros Penicillium eran mejores productores de penicilina y se
eligió a Penicillium chrysogenum como cepa superproductora de este
antibiótico. Finalmente, la selección de sucesivos mutantes superproductores y
la mejora en las técnicas de fermentación realizadas por la industria
biotecnológica han hecho que actualmente se obtengan 60 g/L de penicilina.
EXTRACCION DE PENICILINA
Normalmente la cepa de producción es mantenida como esporos, liofilizados o
en nitrógeno líquido. Otra alternativa es mantener el desarrollo vegetativo en N 2
líquido o congelado a -70 °C.
Antes de comenzar un proceso a partir de un cultivo, el operador debe realizar
una exhaustiva evaluación que asegure el mantenimiento de las características
de la cepa, lo cual implica determinar el grado de esporulación, la productividad
y características morfológicas, lo que incluye ensayos en agitadores y en
fermentadores de laboratorio.
Muchos son los factores que se asocian en la síntesis de antibióticos, tales
como esporulación, velocidad de crecimiento y niveles de intermediarios, todos
los cuales son regulados de una manera compleja por muchos genes. Esto
puede. ser el motivo por el cual las mutaciones con agentes físicos (luz UV,
rayos X) y químicos, han tenido un gran éxito en el mejoramiento de cepas.
Entre 1950 y 1980 la concentración de penicilina obtenida fue incrementada
desde 1000 U ml-1 a cerca de 60.000 - U ml-1 (0.5 a 35 mg ml-1 ). Este
mejoramiento fue posible no solamente por modificaciones en la cepa, sino
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también por la tecnología del proceso, como la ingeniería de aireación y
sistema de mezclado en fermentadores, alimentación continua de glucosa,
empleo de electrodos de pH para el control del mismo, y utilización del sistema
continuo.
Las técnicas genéticas se han utilizado de dos formas para el mejoramiento del
proceso. En primeros lugares el empleo de mutantes bloqueados ha permitido
el conocimiento de las rutas biosintéticas y de apropiadas ténicas de selección.
En segundo lugar, las técnicas de fusión de protoplastos y procesos
parasexuales facilitaron la obtención de recombinantes con rendimientos
superiores a los de las cepas originales y con expresiones estables. Además
esto permitió la obtención de organismos productores de nuevos antibióticos.
El empleo de técnicas de mejoramiento genético posibilitó entonces el aumento
de rendimientos y la obtención de nuevas cepas que no producen pigmentos, lo
cual ha sido de gran importancia en las etapas de extracción y purificación.
Otro aspecto importante en el mejoramiento de cepas se refiere a la morfología
celular. En este sentido, si bien es conocido que la morfología de un hongo
en cultivo sumergido puede ser controlada por el nivel de inóculo y por el
medio, es posible influir sobre la misma por alteración del genotipo. Así se han
seleccionado cepas de P. chrysogenum, que dan menor viscosidad en los
caldos, incrementando la transferencia de oxígeno. Las técnicas de
recombinación tienen una cierta ventaja sobre las de mutación y selección,
porque en este caso se deben estudiar un menor número de mutantes.
Las etapas de desarrollo del inóculo se llevan a cabo a 25 °C en erlenmeyers y
fermentadores agitados. Los medios empleados en estas etapas incluyen "corn
steep liquor" como fuente de nitrógeno, glucosa o sacarosa 2% (p/v), carbonato
de calcio 0.5 - 1% (p/v) como "buffer" y sales inorgánicas. Cuando la fuente de
carbono empleada en la escala de producción es la lactosa, se la incluye a
menudo en la etapa final con glucosa o sacarosa, de forma de inducir la bgalactosidasa y permitir así una rápida iniciación del proceso en el fermentador
de producción.
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PRODUCION INDUSTRIAL DE PENICILINA
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4.-TORULASPORA PRETORIENSIS
La invertasa, es importante en la industria farmacéutica ; los hongos filamentosos pueden
ser inducidos para secretar enzimas de interés industrial, dentro de ellas la invertasa.
torulaspora pretoriensis a demostrado ser buen productor de esta enzima mediante
fermentación en cultivo sumergido. Antes que la enzima sea caracterizada, necesita ser
sometida a purificación, en esta etapa se han utilizado herramientas cromatograficas. Dentro
de dichas herramientas destacan la cromatografía de intercambio ionico y de exclucion
molecular además de FPLC. En la caracterización de la enzima se a estudiado el efecto del
pH y temperatura sobre la estabilidad y afinidad enzimática, principalmente. Por otro lado, la
tecnología del ADN recombinante, es un área prometedora que permitirá mejorar los
rendimientos de la enzima mediante un sistema de expresión heterologa.
Esta conocida también como b-fructofuranocida es una enzima que cataliza la hidrolisis de
la sacarosa en glucosa y fructuosa; se emplea en la industria farmacéutica como acabado
de comprimidos; por otro lado, la enzima además de tener actividad de hidrolisis en
condiciones de altas concentraciones de sustrato (sacarosa) puede tener actividad
frutosiltransferasa, para la síntesis de fructooligosacaridos (FOS) tales como cestosa y 1fructofuranocil-nistosa los cuales son de bajo contenido calórico.
Estos compuestos tienen un impacto en la salud puesto que mejoran la microflora intestinal
y previenen enfermedades cardiovasculares, cáncer de colon u osteoporosis
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CONCLUSIÓN
Desde que la humanidad buscó la manera de conservar los cereales que
cultivaba para su consumo posterior (y se reveló la fermentación), se hizo el
descubrimiento de las levaduras, que han sido de gran utilidad para el hombre
desde entonces tanto en la producción de cerveza y vino, como en la
elaboración del pan que se consume día a día.
Un descubrimiento importante fue el que hizo Luis Pasteur (a quien se le puede
considerar como padre de la Biotecnología), quien logró distinguir que las
levaduras eran las que producían la fermentación alcohólica y las bacterias la
fermentación láctica.
Además de sus ventajas para el ser humano, también existen infecciones de
tipo superficiales e internas (pulmones, e intestinos), que podemos adquirir al
entrar en contacto con éstos microorganismos.
Por ejemplo las onicomicosis por C.albicans, son muy difíciles de tratar, pues
los medicamentos indicados para su tratamiento y erradicación son bastante
costosos, fuertes y llegan a necesitarse periodos muy largos de tratamiento,
además de que los medicamentos existentes no son específicos para eliminar
levaduras, sino que son antifúngicos generales que a veces no actúan bien
sobre las levaduras; un ejemplo, en las onicomicosis el tratamiento puede
llegar a tomarse por periodos de 3 a 6 meses, llegando en ocasiones a los 12
meses, ya que, al estar depositados en un área donde encuentran bastantes
sustratos de los cuales alimentarse, es difícil parar su reproducción;
ocasionando con esto un gran golpe al bolsillo del paciente; además de que por
ser medicamentos que se eliminan por vía hepática, el hígado y los riñones se
esfuerza para procesar el medicamento y pueden llegar a dañarse(son
medicamentos que no toda persona puede tomar, así que los niños y adultos
mayores o pacientes que consumen ya varios medicamentos, como los
diabéticos o enfermos hipertensos, generalmente quedan sin tratamientos
específicos), y en eso casos el médico opta por no dar tratamiento sistémico y
tratar la infección con tópicos que son muy poco efectivos.
Por lo tanto no debemos confiarnos solo de las ventajas que las levaduras
proveen a la industria alimentaria o vitivinícola; sino, debemos estar en
constante cuidado de su manejo para no quedar expuestos a las diversas
infecciones que éstas pueden provocarnos, que si bien, no son mortales, si son
exageradamente molestas y como ya vimos, difíciles de erradicar con métodos
que sean gentiles al organismo.
Esperando que la Biotecnología aplicada en la Farmacología, pueda ayudarnos
a encontrar o elaborar medicamentos más específicos y seguros y así no tener
problemas con la manipulación de levaduras.
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BIBLIOGRAFÍA
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Dina W. Martin, McGraw-Hill Interamericana.
o Microbiología, Michael J. Pelczar, Jr., Roger D. Reid, McGra Hill
1979.
o Biología, Arturo Gómez Pompa, Alfredo Barrera, J.M. Gutiérrez
Vázquez y Gonzalo Halffter, Ed. C.E.C.S.A. 1970, adaptación de:
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o Biologycal Sciences Curriculum Study, Hartcourt, Brace and
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o http://laboratoriosbeta.com.ar/es/area-biotecnologia.html.
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