metabolitos scundarios

Conceptos y Técnicas de Biotecnología
Curso 2010

Producción de
metabolitos secundarios
en biorreactores

Alejandro Mentaberry
Departamento de Fisiología, Biología Celular y Molecular

FCEN-UBA

Sumario
Potencial económico de los metabolitos secundarios
Estrategias para incrementar la producción
de metabolitos secundarios.
- Selección de especies vegetales apropiadas
-Selección de líneas celulares mejoradas
- Optimización de las condiciones de cultivo
- Agregado de precursores
- Suspensiones, órganos y células inmovilizadas
- Uso de elicitores microbianos y de estreses abióticos
- Permeabilización y remoción in situ

Ingeniería metabólica y biotransformación
Diseño de procesos. Ejemplos
Referencias

Potencial económico
de los metabolitos secundariosCultivo
de tejidos y
metabolismo
secundario

Concepto
general

El metabolismo secundario regula
muchas de las relaciones
de la planta con el medio circundante

• La producción de metabolitos secundarios está estrechamente
relacionada con el proceso de desarrollo de la planta.
- Generalmente no está asociada al crecimiento.
- Depende de condiciones determinadas de control hormonal.
-Es paralela al desarrollo de tejidos especializados y órganos
(raíces, tallos, hojas y glándulas).
- La biosíntesis y acumulación suele estar fuertemente
compartimentalizada a nivel intracelular, celular, de tejidos
y de órganos.

• Los metabolitos secundarios se producen ante situaciones
de estrés o enfermedad.
- Factores bióticos
- Factores abióticos

Las plantas
como fuente
demetabolitos
secundarios
de interés
comercial

- Insecticidas
- Saborizantes
- Colorantes

- Fragancias
- Antimicrobianos
- Enzimas

- Medicinas
- Herbicidas
- Proteasas

• Potencial
- 75% de las nuevas estructuras químicas descubiertas
provienen de las plantas.
- Sólo se tiene buen conocimiento de 5.000 de las 250.000300.000 especies vegetales que se creen existentes en elplaneta.
- 25% de los medicamentos de las industrias farmacéuticas
son de origen vegetal.
- 75% de la población mundial utiliza la medicina tradicional
que consiste principalmente en el uso de extractos
provenientes de plantas.
- Desarrollo creciente de fitoterapéuticos y nutracéuticos

Ejemplos de
terpenoides
producidos
en plantas
Azadiractina AA
Azadiractina
(antinutrientedeinsectos)
(antinutrientede insectos)

α-Ecdisona
(disruptor de lamuda de insectos)

Hecogenina
(aglicona de una saponina;
detergente)

Taxol
Taxol

(droga anticancerígena)

(droga anticancerígena
)

Se conocen
unos 25.000
terpenoides
presentes
en plantas

Digitoxigenina
(aglicona de digitoxina; tratamiento
de congestiones cardíacas
)

Forbol
Forbol

(irritante ycocarcinogénico)

(irritante y cocarcinogénico
)

Costunólido
Costunólido

(repelente de inserctos;
(repelente de inserctos;
antinutriente de mamíferos)

antinutrientede mamíferos)

Ejemplos de alcaloides producidos en vegetales

Hyoscyamus niger

Atropina

Rauwolfia serpentina

Ajmalina

Cinchona
officinalis

Cocaína
Quinina
Erythroxylon coca
Coffea arabica

Cafeína

Sehan caracterizado unos 12.000 alcaloides en plantas

Ejemplos de
fenólicos
derivados de
fenilpropanoides

Rizoma de ginger

gingeroles
Pimiento rojo y negro

Unos 8.000 fenólicos
se forman en las
plantas por las rutas
del ácido shikimico o
del malonato/acetato

norhidrocapsaicina
capsaicina
Granos de café

piperina

ácido clorogénico
Corteza de canela

cinnamaldehidoAlgunas de las medicinas más importantes o sus
precursores derivados de plantas y sus ventas en el 2002
Nombre
Tipo
Origen
Uso terapéutico
Alcaloides: ventas proyectadas para el 2002: 4045 millones US$
Hiosciamina,
Alcaloides del tropano
Anticolinérgicos
Solanaceas
escopolamina
Camptotecina
Alcaloide indólico
Antineoplásico
Camptotheca
acuminata
Capsaicina
Alcaloide...