mejoramiento de cepas

ección 8: Mejoramiento de Cepas
La fuente inicial de un microorganismo es el ambiente y en general, estas cepas producen sus metabolitos en niveles muy bajos, por lo tanto, se hace necesario incrementar estos rendimientos para lograr una mayor rentabilidad de los procesos.
Una forma de mejorar el rendimiento es mediante la optimización del medio de cultivo y de las condiciones de operación,pero esto está limitado por la capacidad de síntesis máxima del producto deseado que tiene el microorganismo. La otra posibilidad es el mejoramiento genético de la cepa.
La productividad potencial de un organismo es controlada por su genoma, pudiendo el mismo ser modificado para incrementar los rendimientos. Con el organismo modificado, se reexaminan las condiciones del cultivo para lograrnuevamente la máxima productividad.
Por lo tanto los programas de desarrollo involucran una continua modificación genética del microorganismo, seguida por una readaptación del medio de cultivo a los nuevos requerimientos, mejoras de las condiciones de operación y también de los procesos de extracción y purificación. La obtención de cepas modificadas genéticamente se puede realizar por 1) Selecciónnatural de variantes, 2) Mutación inducida y 3) Recombinación genética
1. Selección natural: Se debe tener en cuenta que en cada división celular hay una pequeña probabilidad de que ocurra un cambio genético, por lo cual no es sorprendente que en una gran masa celular la población sea heterogénea.
Estos cambios definitivos (mutaciones) se deben distinguir de las variaciones fenotípicas quedependen de las condiciones ambientales y que tienen lugar en todas las células de la población que expresan la misma modificación fisiológica, dentro de las variaciones permitidas por su genotipo.
En las mutaciones espontáneas el elemento responsable de la mutación no es conocido, pero igual que las inducidas (el factor mutagénico se conoce) son estables y hereditarias y tienen una frecuenciaestadísticamente medible (tasa de mutación).
El ejemplo más espectacular, es el de la penicilina, el antibiótico producido por el hongo filamentosos Penicillum chrysogenum. Cuando se produjo por primera vez a gran escala se obtuvieron 1-10 µg/ml.
A los largo de los años, como resultado de la mejora de las cepas acopladas a los cambios en el medio y en las condiciones de cultivo, el rendimiento depenicilina aumentó hasta 50.000 veces. Fenómeno atribuido a la mutación y selección; no estuvo implicada ninguna manipulación genética.
2. Mutación inducida: Cada vez que una célula microbiana se divide existe una pequeña probabilidad de que se produzca un cambio heredable. Una cepa que manifiesta un cambio característico se denomina mutante y el proceso que lo ha ocasionado mutación.
Laprobabilidad de que esto ocurra puede incrementarse exponiendo el cultivo a agentes mutagenéticos físicos como la luz UV radiación ionizante o a agentes químicos como la nitrosoguanidina y ácido nitroso.
Habitualmente el procedimiento de mutación mediante el empleo de un agente determinado implica someter a la población a una dosis de mutágeno elegido que ocasiona la muerte para la mayoría de lascélulas.
Posteriormente se realiza el aislamiento de los mutantes (supervivientes) para su posterior ensayo y selección de los mutantes adecuados que presentan superior capacidad de producción.
3. Recombinación genética: La recombinación se define, como el proceso que contribuye a originar nuevas combinaciones de genes que ya están presentes, al principio, en individuaos distintos. In vitro, larecombinación puede lograrse en los hongos asexuales, como Penicillum chrysogenum, utilizando el ciclo parasexual.
En este procedimiento se involucran los protoplastos, que son células carentes de pared, las cuales son sometidas a la acción de enzimas (lisozima) degradantes específicas en soluciones isotónicas.
Posteriormente, de los cultivos que se desea fusionar, que de otro modo no se...