NOMBREMOS ALGUNAS LEVADURAS * Derbayomyces spp

Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
INTRODUCCION
Un microorganismo de uso industrial debe producir la sustancia de interés; debe
estar disponible en cultivo puro; debe ser genéticamente estable y debe crecer en
cultivos a gran escala. Otra característica importante es que el microorganismo
industrial crezca rápidamente y produzca el producto deseado en un corto período
de tiempo. El microorganismo debe también crecer en un relativamente barato
medio de cultivo disponible en grandes cantidades. Además, un microorganismo
industrial no debe ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas. Así
tenemos las levaduras las cuales se vienen utilizando desde hace miles de años
para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fue la
primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es
Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la
fabricación de cerveza, vino, pan y alcoholes industriales. Kluyveromyces fragilis
es una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para
la producción de alcohol a partir del suero de la leche. Yarrowia lipolytica es una
fuente industrial de ácido cítrico.
Página 1
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
ORIGEN
El descubrimiento de la levadura de pasta natural se atribuye a los egipcios. Sin
duda, se debió al azar. Un trozo de masa agria que provenía de otra anterior se
añadiría a una masa nueva y el resultado fue notable y apreciado. En efecto, la
masa así obtenida era mucho más ligera, y el pan, menos pesado después de
cocción.
DEFINICIÓN
Se denomina levadura a cualquiera de los diversos hongos microscópicos
unicelulares
que
descomposición
son
importantes
mediante
por
fermentación
su
de
capacidad
diversos
para
cuerpos
realizar
la
orgánicos,
principalmente los azúcares o hidratos de carbono, produciendo distintas
sustancias
Las levaduras son minúsculos organismos vivos, micro hongos monocelulares que
crecen y se multiplican prodigiosamente. La levadura se reproduce por gemación
y por división. Los medios nutritivos más apropiados para la multiplicación de las
células son los siguientes: los azúcares, las sales minerales, las materias
nitrogenadas y el oxígeno.
La melaza, subproducto del azúcar, constituye su
mejor medio nutritivo si se le añaden productos nitrogenados.
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.
Página 2
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
Una de las levaduras más conocidas es la especie Saccharomyces cerevisiae.
Esta levadura tiene la facultad de crecer en forma anaerobia1realizando
fermentación.
La fabricación de la levadura
Se hace a partir de una célula única que se alimenta para que se multiplique. El
proceso parte del laboratorio para llegar a las salas de cultivo y de ellas,
finalmente, a las cubas de fermentación comercial, que se llenan regular y
constantemente con elementos nutritivos y que se airean a fin de llevar el oxígeno
necesario para la reproducción de las células. La melaza, que constituye la
materia principal de este alimento, es el residuo de la fabricación del azúcar de
remolacha; se presenta bajo el aspecto de un jarabe espeso, muy rico en
sacarosa. Realizado el cultivo, las levaduras producidas son separadas del líquido
residual por medio de centrifugadoras; el producto obtenido se pasa por un filtro
de vacío y después por una moledora, a la salida de la cual los panes de levadura
son troceados y empaquetados.
La levadura provoca la fermentación de los azúcares de la harina, que se traduce
en una liberación gaseosa que facilita la subida del pan y su estructura alveolado.
Asimismo, tiene la propiedad de descomponer el azúcar en alcohol y anhídrido
carbónico, gracias a las enzimas que contiene, y por supuesto, influye en la
coloración de la corteza del pan y a través de los productos secundarios de la
fermentación, en su aroma.
Página 3
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
QUÉ SON LAS LEVADURAS
* Hongos microscópicos unicelulares
* Importantes por su capacidad de fermentación
* Produciendo distintas sustancias.
* Las levaduras son abundantes en la naturaleza
* Se encuentran en el suelo y sobre las plantas
* Hongo perteneciente al phylum Ascomycota.
* Su reproducción se da por gemación.
PARA QUE SIRVEN
* Producción de vino
* Alimentos fermentados (pan, cerveza derivados lácteos)
* La biotecnología, es decir, la utilización de organismos vivos o de sus partes en
procesos industriales, es casi tan antigua como el hombre.
Página 4
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las levaduras se clasifican en base a sus caracteres morfológicos, aunque para
algunos microbiólogos, sus propiedades fisiológicas tienen mayor importancia. La
mayoría de las levaduras son hongos unicelulares sencillos microscópicos, la
mayoría se reproducen asexualmente por gemación, y otras especies lo hacen por
fisión múltiple. Las levaduras que pueden reproducirse sexualmente se conocen
como “verdaderas”, este proceso implica la formación de ascosporas, sirviendo la
propia levadura como asca, de aquí que ellas se clasifican como Ascomicetos; por
el contrario las “falsas” que no producen ascosporas, pertenecen a los hongos
imperfectos.
CARACTERÍSTICAS DE CULTIVO
En la mayoría de los casos, el crecimiento en masa de las levaduras no resulta
apropiado para su identificación. En los cultivos con agar, es difícil diferenciar las
colonias de levaduras de las colonias bacterianas, por lo que la observación
microscópica es la única forma segura que existe para poderlas diferenciar. La
mayoría de las colonias jóvenes de levaduras son húmedas y algo mucosas, y es
posible que tengan aspecto harinoso. La mayoría de las colonias son
blanquecinas, algunas tienen un color crema o rosado. Algunas colonias cambian
poco de aspecto cuando envejecen, otras se secan y se vuelven rugosas. Las
levaduras son oxidativas, fermentativas, o bien su actividad metabólica es a la vez
de ambos tipos. En la superficie de un líquido, las levaduras oxidativas pueden
crecer en forma de película, de velo, o de espuma, y por ello se denominan
levaduras formadoras de película. Las levaduras fermentativas suelen crecer en
toda la masa del líquido y producen dióxido de carbono.
CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN
La clasificación de las levaduras es compleja, no obstante el desarrollo de nuevas
técnicas basadas en Biología Molecular, ha permitido separar o reagrupar las
especies. 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
Página 5
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
incluyen en 2 de las 5 subdivisiones de los Eumicetos (Tabla 1), 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 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. Los principales criterios utilizados para la clasificación e
identificación de las levaduras son los siguientes:
1.- Producción de ascosporas.
2.- Aspecto de las células vegetativas: forma, tamaño, color, inclusiones.
3.- Forma de reproducción asexual.
4.- Producción de micelio.
5.- Forma de película en medio liquido.
6.- Color de la colonia.
8.- Propiedades fisiológicas: producción de ácido, actividad ureásica.
9.- Caracterización bioquímica (Frazier y Weathoff, 1998; Hayes, 1993):
- Fermentación de glucosa, galactosa, sacarosa, maltosa, lactosa y
rafinosa.
- Crecimiento en 18 sustratos carbonados:
Pentosas: D-xilosa, L-arabinosa, D-ribosa, L-ramnosa.
Hexosas: D-glucosa.
Disacáridos: sacarosa, maltosa, celobiosa, trehalosa, lactosa.
Trisacáridos: rafinosa.
Polisacáridos: almidón.
Alcoholes: eritriol, ribitol, D-manitol, inositol.
Ácidos orgánicos: ácido succínico, ácido cítrico.
Página 6
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
- Asimilación de nitratos.
- Crecimiento a 37ºC.
- Crecimiento en medio con vitaminas.
- Producción de almidón.
SELECCIÓN DE LEVADURAS
El estudio de la dinámica, cuantificación y composición de la microbiota
responsable de las fermentaciones espontáneas, ha mostrado diferencias tanto
cualitativas como cuantitativas, en las levaduras aisladas en una misma zona
vitivinícola e incluso dentro de los depósitos de una misma bodega. Las causas de
esta variabilidad pueden ser: cambios en las técnicas de aislamiento, cambios en
las condiciones climáticas, etc. Por tanto, la necesidad de asegurar la
fermentación alcohólica, así como la tipicidad y reproducibilidad de los vinos,
requiere cada vez más, el uso de cultivos iniciadores. Las levaduras seleccionadas
se han utilizado con excelentes resultados en muchos países, obteniéndose
productos finales de calidad más uniforme que los que se producían con las
fermentaciones espontáneas. Este último punto es el que genera el debate acerca
de la utilización o no de inóculos, ya que garantizan repetitividad a expensas de
perder algo de complejidad en el producto. A pesar de que existen levaduras
comerciales para realizar las fermentaciones, es más efectivo el uso de cultivos
puros de levaduras que procedan de la zona donde se van a utilizar, lo que se
conoce como levaduras locales seleccionadas, ya que se cree que las levaduras
que se encuentran en una microzona son: específicas del área, totalmente
adaptadas a las condiciones climáticas de la zona y a la materia prima, es decir al
mosto a fermentar, son responsables al menos parcialmente, de las características
únicas de los productos obtenidos.
Las características propias de la zona pueden ser por tanto, un aspecto
interesante a la hora de seleccionar una levadura, aunque hay muchos otros que
también se tienen que tomar en cuenta. La importancia de estos parámetros
Página 7
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
puede ser relativa, dependiendo del producto para el cual quieren ser utilizados,
algunos de los criterios utilizados para seleccionar levaduras se pueden observar
mas adelante. Por tanto, la selección de la cepa adecuada para cada tipo de
fermentación es una estrategia muy importante para garantizar por un lado una
fermentación correcta, así como para mejorar las características del producto final,
ya que las levaduras pueden producir compuestos que den un toque de distinción
al producto obtenido, tales como el glicerol, ésteres, alcoholes superiores, etc.
NOMBREMOS ALGUNAS LEVADURAS
* Derbayomyces spp
* Pichia spp
* Hanseniasporas spp
* Candida spp
* Brettanomyces spp
* Schizosaccharomyces spp
* Schwanniomyces spp
* Saccharomycodes spp
* Zygosaccharomyces spp
* Saccharomyces spp
Saccharomyces spp.
POSICION TAXONOMICA
* Phylum: Ascomycota
* Clase: Hemiascomycetes
* Orden: Saccharomycetales
* Familia: Saccharomycetaceae
Página 8
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
DESCRIPCION MORFOLOGICA
* Hongo levaduriforme
* Presenta células alargadas, globosas a elipsoidales con gemaciones o
blastoconidios multilaterales
* Mide (de 3-10 x 4,5-1 μm)
* Presenta una pared lisa
* Las colonias en agar Sabouraud son cremosas, blandas y blancas.
PRODUCCION DE LEVADURAS Y SUB-PRODUCTOS
Saccharomyces cerevisiae
Panificacion, cerveza, vinos, bebidas destiladas, etanol, sidra, levadura para
alimentacion humana y animal, sub-productos de levadura (autolisados,
hidrolizados, proteinas, componentes: aa, vitaminas, invertasa, etc)
Saccharomyces uvarum:
cerveza
Saccharomyces sake
sake (Vino oriental)
Página 9
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
Saccharomyces bayanus
Vinos burbujeantes
Saccharomyces lactis
lactasa
Saccharomyces fragilis
Alimentos, suplementos animales, etanol
Saccharomyces cerevisiae
Una de las levaduras más conocidas es la especie (Saccharomyces cerevisiae).
Esta levadura tiene la facultad de crecer en forma anaerobia realizando
fermentación alcohólica. Por esta razón se emplea en muchos procesos de
fermentación industrial, de forma similar a la levadura química, por ejemplo en la
producción de cerveza, vino, pan, producción de antibióticos, etc.
La levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C.Hansen) es
un hongo unicelular, un tipo de levadura utilizado industrialmente en la fabricación
de pan, cerveza y vino. El ciclo de vida de las levaduras alterna dos formas, una
haploide y otra diploide. Ambas formas se reproducen de forma asexual por
gemación. En condiciones muy determinadas la forma diploide es capaz de
Página 10
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
reproducirse sexualmente. En estos casos se produce la meiosis en la célula
formándose un asca que contiene cuatro ascosporas haploides.
S. cerevisiae es uno de los modelos más adecuados para el estudio de problemas
biológicos. Es un sistema eucariota, con una complejidad sólo ligeramente
superior a la de la bacteria pero que comparte con ella muchas de sus ventajas
técnicas. Además de su rápido crecimiento, la dispersión de las células y la
facilidad con que se replican cultivos y aíslan mutantes, destaca por un sencillo y
versátil sistema de transformación de ADN. Por otro lado, la ausencia de
patogenicidad permite su manipulación con las mínimas precauciones.
S. cerevisiae es un sistema genético que, a diferencia de la mayoría de los otros
microorganismos, presenta dos fases biológicas estables: haploide y diploide. La
fase haploide permite generar, aislar y caracterizar mutantes con mucha facilidad,
mientras que en la diploide se pueden realizar estudios de complementación. Una
levadura haploide contiene 16 cromosomas que varían en tamaño de 200 a 2200
kilobases (kb).
Ventaja
Una ventaja adicional de este microorganismo consiste en que se conoce la
secuencia completa de su genoma y se mantiene en constante revisión. Ello ha
permitido la manipulación genética de los casi 6600 genes que codifica el genoma
de levadura, el uso extensivo de micromatrices de ADN para investigar el
transcriptoma y estudios a escala genómica de, entre otros muchos aspectos, la
expresión génica, localización de proteínas y la organización funcional del genoma
y el proteoma.
La maquinaria molecular de muchos procesos celulares se encuentra conservada
tanto en levaduras como en plantas y en mamíferos. Esto se ilustra con el hecho
Página 11
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
de que rutinariamente se han introducido genes de eucariotas superiores en
levaduras para el análisis sistemático de su función.
Por estas razones, S. cerevisiae se ha convertido en una importante herramienta a
gran escala de análisis de genómica funcional, proporcionando un punto de
partida para el análisis de organismos eucariotas más complejos. Al ser un
organismo unicelular con una tasa de crecimiento rápida, la levadura se puede
utilizar para los estudios de células que resultarían muy complicados o costosos
en organismos multicelulares.
Las utilidades industriales más importantes de esta levadura son la producción de
cerveza, pan y vino, gracias a su capacidad de generar dióxido de carbono y
etanol durante el proceso de fermentación. Básicamente este proceso se lleva a
cabo cuando esta levadura se encuentra en un medio muy rico en azúcares (como
la D-glucosa). En condiciones de escasez de nutrientes, la levadura utiliza otras
rutas metabólicas que le permiten obtener un mayor rendimiento energético, y por
tanto no realiza la fermentación.
Desde el punto de vista científico, este microorganismo se ha empleado como
modelo simple de la célula eucariota. Esto se debe a una serie de ventajas como
su facilidad de cultivo y su velocidad de división celular (aproximadamente dos
horas).
Nutrición de S. cerevisiae
Las fuentes de carbono utilizadas por las levaduras varían desde los carbohidratos
hasta los aminoácidos. Además, la capacidad de utilizar ciertos tipos de azúcares
ha sido tradicionalmente empleada para la caracterización de las distintas razas
que esta especie presenta. Entre los azúcares que puede utilizar están
monosacaridos como la glucosa, fructosa, manosa y galactosa, entre otros.
También son capaces de utilizar disacáridos como la maltosa y la sacarosa y
trisacáridos como la rafinosa. Uno de los azúcares que no puede metabolizar es la
Página 12
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
lactosa, utilizándose este azúcar para distinguir esta especie de Kluyveromyces
lactis . También es capaz de utilizar otras fuentes de carbono distintas a
carbohidratos y aminoácidos. Entre las más destacadas se encuentra la capacidad
de utilizar tanto etanol como glicerol. Por norma general, las levaduras mantienen
dos tipos de metabolismo muy bien diferenciados. Por una parte, en condiciones
en las que existen altas concentraciones de glucosa, fructosa o maltosa, la
tendencia es a realizar una fermentación alcohólica de estos, es decir, se realiza la
glucólisis y posteriormente se forma etanol. Una vez que estos azúcares
escasean, se produce la respiración del etanol, vía ciclo de Krebs. Evolutivamente
esto es un proceso que, a priori, no es ventajoso por ser energéticamente
desfavorable para la reproducción del organismo, dado que se obtiene mucha
menos energía en el primer proceso que en el segundo. No obstante, la gran
mayoría de los organismos son muy sensibles al etanol, por lo que se ha
entendido como un proceso de competencia por sustrato. Las levaduras, además
de necesitar una fuente de carbono, necesitan tanto fuentes de nitrógeno —como
podrían ser el amonio, la urea o distintos tipos de aminoácidos— como fuentes de
fósforo. Además, son necesarias vitaminas como la Biotina, también llamada
Vitamina H, y distintos elementos traza
Página 13
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
Las levaduras pueden ser haploides o diploides según el estadio del ciclo. No
obstante, ambos tipos celulares son estables y se pueden reproducir de forma
asexual mediante mitosis. La división es por gemación, es decir, las células hijas
son de tamaño inferior al de las células madre. Como ya se ha comentado antes,
sólo las células haploides se pueden reproducir sexualmente, por lo que si una
célula de tipo a se encuentra con una célula de tipo α se fusionarán en una sola
célula, la cual también sufrirá una fusión de núcleos, formándose un diploide
estable que también es capaz de reproducirse de forma asexual. Cuando las
condiciones exteriores son desfavorables para las células diploides, sobreviene la
meiosis, que provocará la aparición de cuatro esporas haploides, dos de las
cuales serán de tipo sexual a y las otras dos de tipo sexual α.
Diferencias entre células a y α
Las células a producen el "Factor a", que es una feromona peptídica que indica la
presencia de células de ese mismo tipo a células del sexo opuesto. Las células a
no responderán en ningún caso al factor a, pero sí lo harán si en las
inmediaciones existe Factor α. Este tipo de respuesta desencadena la formación
de una protuberancia en las células hacia la fuente de las feromonas de sexo
Página 14
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
contrario y es recíproco. En la actualidad se conocen las bases moleculares que
rigen este comportamiento, el cual se debe a la transcripción o represión de genes
en los dos tipos sexuales de levaduras. Las células a transcriben los genes que
producirán el factor a, además de un receptor de membrana que se conoce con el
nombre de Ste2p. Dicho receptor es capaz de unirse al factor α y desencadenar
una serie de señales intracelulares mediadas por la proteína G. Además, las
células a reprimen la expresión de los genes que formarán las proteínas
necesarias para la síntesis del factor α y el receptor de membrana Ste3p. En las
células α ocurre exactamente lo contrario a lo descrito. Todas estas diferencias
entre activación y represión transcripcional son causadas por la presencia de uno
de los dos alelos de un locus denominado MAT: MATa o Matα. El alelo Mata
codifica para una única proteína denominada a1. El alelo Matα codifica para α1 y
α2, que en los haploides dirigen la transcripción del programa específico de las
células α.
Diferencias entre células haploides y diploides
Las células haploides de cualquiera de los sexos responde a la feromona
producida por el sexo contrario. Las células de sexo opuesto podrán fusionarse,
formando una célula diploide. Las células haploides nunca podrán realizar la
meiosis en condiciones normales. Por el contrario, las células diploides no
producen ni responden a ninguno de los dos tipos de feromonas, pero sí pueden
realizar meiosis bajo condiciones ambientales muy determinadas. Al igual que
existen patrones de expresión génica entre células a y α, también existen
diferencias entre la expresión génica entre células haploides y diploides. Un
ejemplo de esto último es el caso de la endonucleasa HO, que es expresada en
las células haploides, o el caso de IME1, cuya expresión está reprimida en los
diploides. Las diferencias entre los patrones de expresión entre haploides y
diploides son producidas por el locus MAT. Las células haploides sólo contienen
una copia del locus MAT, en cualquiera de sus varientes alélicas, y esta
determinará el sexo de la célula. Los diploides resultan de la fusión celular entre
células de distinto sexo, por lo que presentan los dos loci. La combinación en la
Página 15
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
información contenida en ambos loci genera el programa transcripcional, es decir,
la combinación entre las proteínas a1, α1 y α2.
Productos de la fermentación :El interés alimentario de Saccharomyces
cerevisiae se debe a la capacidad de dicho organismo de esponjar el pan y por
otra parte por el producto final que se obtiene de la fermentación alcohólica (la
cerveza y el vino). Estos procesos ocurren debido a la metabolización de los
azúcares de la masa o el mosto (esencialmente glucosa, fructosa, sacarosa o
maltosa) para generar dióxido de carbono y alcohol etílico o etanol. El primero es
un gas que provoca que la masa del pan suba (y las burbujas del cava), mientras
que el segundo es el origen de las bebidas alcohólicas. La fermentación
proporciona energía a la levadura independientemente de la presencia o no de
oxígeno siendo una reacción endógena de oxidación-reducción (redox), durante la
cual la mitad de la molécula de azúcar hace de donadora de electrones a la otra
mitad.
Vida microscópica : Saccharomyces cerevisiae es un organismo unicelular. De
forma más o menos redondeada, la célula presenta un núcleo diferenciado, siendo
por lo tanto un organismo eucariota (en griego, eu- verdadero; carion- núcleo),
como lo son también las plantas o los animales. Las células de la levadura se
multiplican rápidamente por gemación, una forma asimétrica de reproducción
asexual: a partir de una célula se origina una protuberancia que va creciendo y
acaba dando lugar a otra célula, más pequeña (al principio) que la célula inicial y
diferenciada genéticamente de la célula original. En condiciones óptimas, este tipo
de reproducción dura unas dos horas y permite la colonización total de los mostos
en cuestión de horas o días. Esto es muy importante en las fermentaciones
vínicas, donde hay la competencia por parte de otros hongos, levaduras y
bacterias que pueden dañar el vino, por lo que hay que controlar bien las
condiciones y duración del proceso para evitar la proliferación de éstos. El rápido
crecimiento ha sido clave a la hora de elegir esta levadura como herramienta para
la investigación y las aplicaciones biotecnológicas.
Página 16
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
Estrategias vitales: La buena vida no dura siempre, tampoco para la levadura;
esto condiciona su ciclo vital y estrategia reproductiva. En condiciones óptimas, la
fermentación explosiva y la reproducción asexual por gemación representan
ventajas evolutivas, pero cuando el alimento (o sea, los azúcares) se agota, la
estrategia debe cambiar. La primera adaptación es pasar de un metabolismo
fermentativo a uno respiratorio, en el que los azúcares y el etanol producido a
partir de éstos son metabolizados completamente a dióxido de carbono con
consumo de oxígeno, un proceso mucho más eficaz que la fermentación, pero
también más lento. Este metabolismo oxidativo de la levadura es el principal
causante de la maduración ("solera") de los vinos de Jerez.
La sexualidad de las levaduras
El ciclo vital de los eucariotas que se reproducen sexualmente alterna células
diploides (con dos copias de cada cromosoma, 2n) y haploides (una única copia
de cada cromosoma, n). En los animales, por ejemplo, la forma somática (el
animal tal como lo vemos) es diploide (2n) mientras que las células sexuales, los
gametos, son haploides (n), producto de la meiosis. Durante la fecundación, los
gametos se fusionan y dan un cigoto diploide sumándose sus respectivas
dotaciones cromosómicas. En Saccharomyces cerevisiae existen las cepas
heterotálicas, que presentan formas vegetativas tanto haploides como diploides,
ambas capaces de reproducirse asexualmente y formar colonias.
Proteínas Obtenidas
 Proteína quinasa codificada por el gen CDC28 del Saccharomyces
cerevisiae y necesaria para la progresión desde la FASE G1 a la FASE S
del CICLO CELULAR.
 Miembro de la familia Rho de PROTEINAS DE UNIÓN AL GTP
MONOMÉRICAS, de SACCHAROMYCES CEREVISIAE. Interviene en
acontecimientos morfológicos relacionados con el ciclo celular.
Página 17
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
 Proteína de secuencia específica de unión al ADN que tienen un importante
papel como regulador general del control del ciclo celular de las levaduras.
Contiene un dominio MADS-box en los 56 aminoácidos N-terminal. Se trata
de una de las cuatro principales proteínas que definen estructuralmente la
superfamilia de PROTEÍNAS DE DOMINIO MADS.
 Conjunto de proteínas nucleares de SACCHAROMYCIES CEREVISIAE
requeridas para la represión transcripcional de los locus silentes de tipo
apareamiento. Median en la formación de CROMATINA silenciada y
además reprimen la transcripción y la recombinación en otros locus. Están
compuestas de 4 proteínas interactuantes no homólogas, Sir1p, Sir2p,
Sir3p y Sir4p. La Sir2, HISTONA DESACETILASA NAD-dependiente, es el
miembro fundador de la familia de SIRTUINAS
SACCHAROMYCES LACTIS
Origen: Levaduras (Saccharomyces lactis, S. fragilis, Torula cremoris) y Fúngico
(Aspergillus niger, Streptomyces coelicor, más termorresistente).
Acción: Cataliza la hidrólisis de la lactosa en glucosa y galactosa, desde los
extremos de los restos de galactosa; siendo los dos monosacáridos resultantes
más dulces y más fácilmente asimilables.
pH óptimo: 4-7.
Aplicaciones: Como la lactosa es de menor solubilidad que los otros azúcares,
tiene tendencia a cristalizar en concentrados de leche y de suero lácteo. Esta
cristalización va acompañada de una desestabilización del complejo de caseinato
de calcio, lo que conduce fácilmente en el almacenamiento frío de leches
condensadas, helados de leche y de crema y concentrados de suero lácteo a
floculaciones, con formación de sedimentos granulosos o arenosos. Esto se puede
evitar -obteniendo productos suaves al paladar- si se hidroliza por lo menos el
Página 18
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
20% y hasta el 50% de la lactosa presente mediante la adición de lactasa. En
condensados lácteos que se elaboran con adición de sacarosa conviene agregar
ésta sólo después de su tratamiento con lactara, pues la presencia de sacarosa
retarda considerablemente la velocidad de hidrólisis por la lactasa.
Otra aplicación tecnológica de la lactasa es en la elaboración de leches
delactosadas, destinadas a la alimentación infantil y de adultos que presentan una
intolerancia a la lactosa por déficit de su lactasa intestinal.
METODO DE PRODUCCIÓN DE LEVADURAS
* Fed-batch (batch alimentado)
* cultivo aerobico
* generalmente a 30º C
* Medio de cultivo:
* Melazas de caña y/o remolacha diluidas (adicionadas durante el cultivo para
minimizar la produccion de Alcohol) (1% de azucares fermentables)
* corn steep liquor (optativo)
* Generalmente se agrega un suplemento de amonio y fosfatos
* El pH se mantiene entre 4 y 6
IDENTIFICACION BIOQUIMICA DE LEVADURAS
* Ureasas (rojo purpura)
* Nitrato-reductasa (rojo)
Nota. Fenol oxidasa especifica
OTRAS PRUEBAS
* Asimilación de nutrientes
* Enzimáticos
* Sistemas semiautomáticos
Página 19
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
PROCESOS POSTERIORES A LA PRODUCCIÓN
Levadura seca activa: Se somete a un proceso de secado con aire caliente
durante un periodo de 6 horas. Se envasa a vacio o en ambiente de nitrógeno. El
agregado de antioxidantes y surfactantes no iónicos permiten aumentar su
estabilidad.
Levadura cervecera: Las cepas de S. cerevisiae y S. carlbergensis (uvarum) se
usan como cultivos puros que se propagan y luego se inoculan en el mosto de
fermentación. Al cabo de la misma se recuperan y vuelven a utilizarse en un nuevo
proceso (previo control) o se secan y disponen para alimentacion animal. Se
recomiendan
hasta
20
reciclados
de
un
cultivo
puro.
Levadura de compresión: Centrifugación - Secado (por filtración, hasta 30 % de
sólidos) - Mezclado (con agregado de emulsificantes y aceites vegetales)Extrusión- Envasado- Conservación en frío.
METODOS MOLECULARES DE IDENTIFICACIÓN
* Enzimas de restricción.
* (PCR) para amplificar selectivamente fragmentos del ADN ribosomal
ACTUALIDAD
Las técnicas moleculares se aplican en algunos géneros concernientes a la
industria, pero sobre todo en la identificación de levaduras de interés clínico, para
lo cual se han desarrollado sondas genéticas y ensayos rápidos basados en la
reacción
en
cadena
de
la
polimerasa
PCR.
Página 20
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
ESQUEMA DE UN PROCESO INDUSTRIAL
* Propagación de cultivos: lo que se realiza en el laboratorio, que contiene un
repique reciente del microorganismo previamente seleccionada.
* Fermentación: siembra en el tanque de inoculo para la transformación de la
materia prima
* Operaciones: separacion que se da por decantación, y purificación: que se da
por filtración.
Página 21
Uso de levaduras como productores de proteinas de interés farmacéutico
BIBLIOGRAFIA
 Monografía redactada por los doctores Rodolfo Ertola, Osvaldo Yantorno y
Carlos Mignone, Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico
de la OEA.
 www.google/La nueva biotecnología enológica.htm
 www.monografias/levaduras.htm
 www.google/Levaduras en crecimiento.htm
 Biotecnología, introducción con experimentos modelos.
 http://alezamora.galeon.com/aficiones1893538.html
Página 22