microbilogia

Tema11.
Estequiometría y cinética microbiana.
Curva de crecimiento. Fases. Factores
que influyen. Crecimiento exponencial.
Ecuaciones
Cinética enzimática. Factores que
influyen. Constante de Michaelis.
Inhibición competitiva, no competitiva,
acompetitiva , irreversible. Ecuaciones.
Aplicaciones en la industria

Crecimiento
Crecimiento implica un aumento ordenado
de todos loscomponentes de un organismo
y no solamente de alguno de ellos

Crecimiento de población
Es el aumento en el número de células de una
población. Este número de células se duplica
cada cierto tiempo

CICLO CELULAR
Proceso de desarrollo de un
organismo aislado.
• replicación del material genético,
• síntesis de componentes
celulares,
• elongación y división para dar
lugar a dos célulashijas.
La duración del ciclo celular
coincide con el tiempo de
generación

CRECIMIENTO
MICROBIANO
Es el aumento del número
de microorganismos a lo
largo del tiempo. Por tanto,
nos referimos al
crecimiento demográfico
de una población.

El crecimiento de una población resulta de la
suma de los ciclos celulares de todos los
individuos de dicha población.

Requisitos para elcrecimiento
microbiano
Los requisitos para el crecimiento microbiano son:
Inóculo viable
Fuente de energía
Medio de cultivo con los nutrientes necesarios
Ausencia de inhibidores
Condiciones ambientales apropiadas.

Crecimiento Celular
Aspectos fundamentales
Estequiométrico:
La concentración final de células depende de la
concentración y composición del medio de cultivo
Balance de materia yenergía de los procesos de
crecimiento celular
Cinético:
velocidad en la que se desarrolla el proceso

Estequiometría
Consideramos al crecimiento de un
organismo como una reacción química. Por
lo tanto se pueden formular ecuaciones y
realizar el balance de esas ecuaciones.

sustrato
CwHxOyNz

b O2

biomasa
c CHaObNd
célula

fuente de N
a HgOhNi

CwHxOyNz + a HgOhNi + b O2d CO2

e H2O

c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O

¿qué peso de células (o biomasa) corresponde a
"un mol"?.

Balance de elementos
Fórmula Promedio : C = 46.5; H = 6.94; 0 = 31.0; N = 10.85
de microorganismo

CnH l O q Nm

CHl/n Oq/n Nm/n

"Fórmula Mínima" de microorganismo promedio:
CH1.79O0.5N0.2
Cálculo de un carbono mol de biomasa:
1 C-mol de biomasa =cantidad de biomasa quecontiene
un átomo gramo de Carbono.
12 + 1.79+ 16*0.5 + 14*0.2 = 25.8 g
0.95

Cómo se llega a la fórmula mínima?
Mediante un análisis químico elemental se obtiene en % la
Fórmula Promedio de microorganismo:
C = 46.5; H = 6.94; 0 = 31.0; N = 10.85
Esto suma alrededor del 95% el 5% restante serán los otros
componentes celulares P, S, minerales, etc.
Para saber a cuantos átomos gramocorresponden esos
porcentajes, entonces:
46/12= 3,875 C;6,94/1= 6,94 H; 31/16= 1,9375 O; 10,85/14= 0,775 N
Para expresar todo
en átomos C,
dividimos por 3,875
C 3,875/ 3,875=1
H 6,94/ 3,875= 1,79
O1,9375/ 3,875= 0,5
N 0,775/ 3,875= 0,2

"Fórmula Mínima" de
microorganismo promedio:
CH1.79O0.5N0.2
Ahora podemos calcular
el valor de:
1Cmol de biomasa

Por tanto una concentración de biomasa:X g/l

X/25.8 C-mol de biomasa l-1.
equivale a

o bien
Xσ x / 12 C-mol de biomasa l -1 .
Donde σx =a fracción de Carbono de la biomasa (0.465
para el "microorganismo promedio").
Esta última forma de calcular los C-moles de biomasa es
ventajosa ya que sólo requiere conocer σx ; un dato de
bibliografía.

Composición elemental de algunos microorganismos

Aerobacter aerogenesSustrato
Fórmula
limitante
Elemental
glucosa CH1.78N0.24O0.33

Klebsiella aerogenes

glicerol CH1.74N0.22O0.43

Candida utilis

glucosa CH1.84N0.2O0.56

Candida utilis

etanol

S. cerevisiae

glucosa CH1.70N0.17O0.46

S. cerevisiae

Etanol

Microorganismo

Promedio

CH1.84N0.2O0.55

CH1.83N0.56O0.17
CH1.79O0.50N0.20

De forma análoga definimos:
•1 C-mol de fuente...