PRODUCCION DE LA PENICILINA A NIVEL INDUSTRIAL

PRODUCCION DE LA
PENICILINA A NIVEL
INDUSTRIAL
Los organismos fúngicos sintetizan una amplia gama de metabolitos secundarios
de gran importancia económica, comercial y biotecnológica, como los
antibióticos ciclosporinas, ácidos mevínicos, alcaloides y estatinas, entre otros.
De todos ellos, la biosíntesis de antibióticos principalmente β-lactámicos ha
tenido mayor atención en el campo bioquímico, genético e industrial, así como
los mayores rendimientos de producción, principalmente en géneros Aspergillus,
Penicillium y Acremonium.
diversos productos sintetizados por org fungicos y sus app
Hongos productores de antibióticos, modo de acción y clasificación en base a su
estructura química
Procesos regulatorios de la síntesis de
los metabolitos secundarios microbianos

Regulación por retroalimentación (feedback), este tipo de regulación existe en
variedad de metabolitos secundarios, donde su alta concentración,
sobreproducción o análogos de estos, inhibe su propio proceso de síntesis o
también cuando estos provienen de un precursor que es intermediario habitual en
la biosíntesis de un metabolito primario, que inhibe la formación del secundario
,tal es el caso de la inhibición de la síntesis de penicilina por lisina en Penicillium
chysogenum.

Para incrementar la producción de un determinado metabolito hay que intervenir,
no sólo en la ruta de biosíntesis, sino también sobre vías de secreción, transporte,
regulación genética, etc. Hasta ahora la complejidad estructural, generalmente no
permite su síntesis química en el laboratorio, de tal manera que se reemplace la
fermentación como medio de obtención, por lo que los organismos fúngicos siguen
siendo la ruta más práctica de obtención, enfocándose además la atención en la
modificación y/o búsqueda de nuevos sistemas biológicos generadores, así como
de condiciones optimas de cultivo para la producción y sobreproducción .
LOS ANTIBIOTICOS(AB)

son compuestos relativamente sencillos, producidos por bacterias u hongos que atacan específicamente a las bacterias. Interfieren en algún
paso del metabolismo donde encuentran un blanco adecuado. Desde el descubrimiento de la penicilina, se han descubierto una docena de
nuevos tipos de AB y optimizado o sintetizado cerca de una centena. Sin embargo, su eficacia se ha visto alterada por su uso excesivo o
incorrecto, que conduce a la aparición y diseminación de bacterias resistentes (ABR). Estas ABR actúan impidiendo el ingreso, modificando o
inactivando la droga, modificando al blanco, o activando los sistemas de enflujo. La gran capacidad de las bacterias de mutar y transferir
genes, y la presencia de genes de resistencia esencialmente en plásmidos y transposones, contribuyen a su diseminación tanto entre
bacterias emparentadas y/o patógenas como hacia bacterias no patógenas que son los reservorios de ABR. La sensación de haber perdido la
batalla o de que las ganancias a futuro no son tan importantes, han disminuido el interés de los laboratorios farmacéuticos por buscar
nuevos compuestos. Sin embargo desde la investigación básica aparecen nuevas alternativas ya sea utilizando la genómica como material de
análisis de nuevos blancos, las defensas naturales del organismo huésped, u otros agentes olvidados como las bacterias predadoras y los
fagos, ambos capaces de destruir bacterias.
LA PENICILINA ACTUA SOBRE LA PARED CELULAR DE LA BACTERIA
DESCRIPCION MICOLOGICA DEL PENICILLIUM
CHRYSOGENUM

Hongo filamentoso que presenta
conidióforos tabicados de pared lisa
(200-300 μm), ramificado al final, con
métulas (de 8-12 μm) y fiálides en
forma de botella (de 7-12 μm), donde
nacen conidios lisos, elipsoidales (de
2,5-4 μm) azules o verde-azulados en
cadenas, sin ramificar, con un penacho
o pincel característico
ECOLOGIA Y ENFERMEDAD HUMANA

Hongo productor de penicilina más
conocido y también puede producir
algunos alcaloides como la roquefortina
C, meleagrina y chrisogina. Está
ampliamente distribuido en la
naturaleza, suele formar colonias
verdeazuladas sobre el pan duro y los
cítricos, y sus esporas se encuentran
frecuentemente en el polvo doméstico.
IMPORTANCIA

La importancia de la penicilina esta, sobre todo,
en los millones de personas que ha salvado desde
que fue descubierta por el doctor Fleming el 28
septiembre 1928. Su descubrimiento, casi por
casualidad, ha sido uno de los pilares
fundamentales de la farmacología actual.

La penicilina ha supuesto la revolución más
importante en la medicina moderna ya que ha
dado defensas, desde el punto de vista científico,
para nuevas investigaciones de todo tipo. Ya fuera
por casualidad o porque tenía que descubrirse esta
solución, nadie puede negar el hecho de que su
uso, tanto a nivel infantil como con adultos, nos ha
dado una mayor esperanza de vida, una solución
fácil, eficaz y económica a muchísimas
enfermedades que, hasta ese momento podrían
considerarse casi como plagas.
CURVA DE CRECIMIENTO

Esta curva de crecimiento permitió
conocer el comportamiento de la cepa
en el medio de sustrato empleado, el
cual posee una relación 60:30:10 de
melaza, lactosuero y peptona. Se
determinó la adición del sustrato al
cultivo, a las 52 horas de crecimiento
con un inóculo de 1x10⁷ por mililitro,
momento en el cual se presenta una
biomasa de 16.7mg/ml, suficiente para
resistir el estrés que sufre el hongo por
la adición del sustrato disuelto en
solventes orgánicos. Adicionalmente,
se observa un descenso significativo en
la concentración de glucosa, que
teóricamente coincide con el
agotamiento de la fuente de nitrógeno
y la producción de enzimas del
metabolismo secundario.
Tomado de un proyecto en el departamento de Arequipa
CONDICIONES DE CRECIMIENTO

Temperatura óptima de crecimiento: 23°C, pero crecen
entre 5 y 37°C

Es alimento de ácaros como Ácarus Siro y Tyrophagus
pultrescentiae

Medios de crecimiento: Además de glucosa y lactosa,
Penicillium chrysogenum puede utilizar una gran
variedad de fuentes de carbono y energía.
Alternativamente se han usado sacarosa, almidón,
dextrinas, melaza, aceites vegetales y animales, etanol
y glicerol.
DIAGRAMA DE OPERACIONES-METODO CULTIVO SUMERGIDO
ETAPAS PRELIMINARES AL TANQUE
FERMENTADOR

Lo primero que hacemos es un cultivo patrón del hongo utilizando esporas
liofilizadas.

Cultivo por estría de P.chrysogenum.

Cultivo en semillas de cereales.

Tanque de propagación.
ETAPA MICROBIOLOGICA DEL PROCESO:
TANQUE DE FERMENTACION

Caldo de cultivo para la fermentación: se obtiene por
infusión acuosa de maíz, añadiendo de un 2 a un 3% de
lactosa, y también se adicionan compuestos
inorgánicos (H,O,N,P,S,K,Mg,N,Fe,Cu,Zn), después de
ajustar el pH entre valores de 4-5, el medio de cultivo
se pasa al fermentador.

El fermentador está equipado con un agitador vertical,
con un sistema de introducción de aire esterilizado por
filtración, y con serpentines para mantener la
temperatura deseada.

El hongo se introduce por medio de condiciones
estériles con ayuda de aire a presión.

Durante el crecimiento, el medio se esteriliza con
vapor a presión y la temperatura se mantiene entre 2325°C. El aire estéril permite el crecimiento del hongo
aerobio.

Al cabo de unas 50-90 horas, el crecimiento se va
haciendo más lento, lo que indica que el hongo se ha
desarrollado por completo
ETAPAS POSTERIORES AL TANQUE
FERMENTADOR

Una vez que ha pasado el tiempo suficiente para que el hongo se
haya desarrollado por completo, se vacía el fermentador de
inmediato, y el caldo pasa a través de un filtro de tambor rotatorio
donde se separa el líquido del micelio y de otras partículas sólidas.

Posteriormente la masa se enfría a 5°C porque la penicilina no es
estable a la temperatura ambiente

El caldo filtrado y enfriado se pasa a un tanque de pera. La
separación de la penicilina del caldo se basa en un sistema de
extracción líquido-líquido por medio de solventes adecuados no
miscibles con el agua. Posteriormente, por recirculación se separa
el solvente utilizado.

Al final se tiene una solución acuosa concentrada y neutra de la sal
sódica de la penicilina que se esteriliza por filtración y se evapora
al vacío en presencia de butanol, a medida que el agua se evapora,
cristaliza el antibiótico, el butanol que se queda en el evaporador,
contiene una suspensión de cristales de sal sódica, esto se separa
por filtración o por centrifugación.

Los cristales se lavan con un solvente adecuado para eliminar
impurezas.

Finalmente se secan en cámaras de alto vacío, posteriormente pasa al
departamento de fraccionamiento y envasado.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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