Revista Farmabiotec Número 11

#11 farmaBIOTEC 69 glucosa en el medio es inferior a 0.15 g/L, o si la velo- cidad de dilución es inferior a 0.22 H-1 (Rehm y Reed, 1991), siempre y cuando se den condiciones adecuadas de aerobiosis. Con concentraciones mayores de glucosa, el piruvato será metabolizado por la vía fermentativa, independientemente de la presencia de oxígeno. Esta especie de by-pass que aparece al final de la glucolisis y que lleva a una vía respiratoria o fermentativa, es la deno- minada ruta metabólica de la piruvato deshidrogenasa. Si la levadura sigue la ruta respiratoria el acetaldehído formado a partir del piruvato pasará a acetato y seguida- mente a acetil-CoA. Éste último ingresará en el ciclo de Krebs, que junto con la cadena de transporte de electro- nes producirá el máximo rendimiento energético. Cabe destacar, insistimos, que la ruta metabólica de la piruvato deshidrogenasa tiene una capacidad limitada. Para el caso de S. cerevisiae , si en el medio se encuen- tran presentes concentraciones de glucosa superiores a 0.15 g/L, valor al que ya hemos hecho referencia, se producirá una saturación de la ruta de la piruvato des- hidrogenasa y el piruvato será desviado por otra vía, la de la alcohol deshidrogenasa. Esto determinará el inicio de la fermentación alcohólica. El rendimiento energético obtenido en este caso será mucho menor que el de la vía respiratoria y coincidirá con producido por la glucolisis. Producción industrial de levaduras saccharomyces Los procesos de fed-batch (discontinuo alimentado) están diseñados para evitar los inconvenientes de la fer- mentación aerobia de la glucosa, es decir, el objetivo es que la levadura consuma el sustrato siguiendo la ruta res- piratoria y, por lo tanto, se obtenga el máximo rendimiento. Teóricamente se pueden obtener resultados satisfacto- rios, para S. cerevisiae , siempre y cuando no se sobre- pasen flujos de alimentación de 0.22 H-1, valor al que ya hemos hecho alusión anteriormente. Pero en la práctica esto no resulta tan sencillo. La fermentación aerobia de la glucosa no es un problema exclusivo de los procesos de batch . En los cultivos discontinuos alimentados debe de existir un flujo adecuado, como bien sabemos, que per - mita crecer a la máxima velocidad y que a la vez impida el metabolismo fermentativo. Debemos de conocer el sus- trato alimentado, el sustrato residual y la concentración de biomasa en cada instante. Solamente si existe un control muy preciso del proceso se podrán alcanzar los objetivos marcados. El asunto puede complicarse aún más cuando se tra- baja con levaduras recombinantes. En este caso el flujo de alimentación límite entre la respiración y la fermenta- ción puede adquirir valores muy por debajo del teórico 0.22 H -1 , haciendo prácticamente imposible trabajar a un caudal adecuado para conseguir una buena velocidad de crecimiento y a la vez evitar la fermentación de la glucosa. En resumen, en los procesos de batch las levaduras del género Saccharomyces metabolizan la glucosa por la vía fermentativa, produciendo etanol, como hemos podido ver anteriormente. Este producto será consumido al final del batch , cuando la levadura haya agotado la glucosa, si se dan condiciones de aerobiosis. Una vez que la levadura esté adaptada al crecimiento en etanol, puede aprove- charse esta capacidad del género Saccharomyces para iniciar un fed-batch empleando esta fuente de carbono. De esta forma podrían evitarse los problemas que derivan de la fermentación de la glucosa. Con el objeto de mejorar en la producción de levaduras Saccharomyces los rendimientos en biomasa y la expre - sión de metabolitos asociada, conociendo, además, que éstas se adaptan perfectamente al crecimiento en etanol, se puede dirigir el metabolismo de este microrganismo hacia la vía respiratoria pura, es decir, aquella que emplea etanol como fuente de carbono, evitándose así los incon- venientes que derivan de la utilización de glucosa como sustrato, por ser ésta fermentable. En definitiva, el eta - nol podría emplearse de forma más eficaz como fuente de energía de levaduras Saccharomyces que los azúca- res fermentables usados tradicionalmente, lográndose así mantener en todo momento la ruta respiratoria que nos permita eludir el inoportuno metabolismo fermenta- tivo y las consecuentes bajadas de rendimiento que éste acarrea. Bibliografía 1. Crabtree H G. 1929. Observations on the carbohydrate meta- bolism of tumours. Biochem. J. 23:536-545. 2. Rehm H J, Reed G. 1991 Biotechnology. Microbial Fundamentals 1:102-199. Cultivos y mantenimiento celular