Ruptura celular

Planta Piloto de Fermentaciones Departamento de Biotecnología

Rompimiento celular

Sergio Huerta Ochoa
UAM-Iztapalapa

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Productos Extracelulares
-Antibióticos -Enzimas extracelulares -Muchos polisacáridos -Mayoría de aminoácidos

Productos Intracelulares
-Mayoría de proteínas modificadas genéticamente -Lípidos -Algunosantibióticos

Esteroides
(Se extraen sin romper)

Biomasa

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Esquema de la pared celular de células procariotas Procariotes Gram –
(E. coli produce la mayoría de las proteínas recombinantes)

Membrana externa
(Proteínas y lipopolisacáridos)
8 nm 8 nm

Fuerza mecánica

Polipéptidoglucanos Espacio Periplasmático(Proteínas)

Membrana de plasma

Permeabilidad

Procariotes Gram +
Polipéptidoglucanos Espacio Periplasmático
(Proteínas)

Membrana de plasma
(Fosfolípidos, proteínas dispersas, iones metálicos)

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Tomado de “Advances in product release strategies and impact on bioprocess design” (2009) Bangaru Balasundaram, Sue Harrison and DanielG. Bracewell

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Tomado de “Advances in product release strategies and impact on bioprocess design” (2009) Bangaru Balasundaram, Sue Harrison and Daniel G. Bracewell

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Tomado de “Advances in product release strategies and impact on bioprocess design” (2009) BangaruBalasundaram, Sue Harrison and Daniel G. Bracewell

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Fermentación Cosecha de células Rompimiento Celular
Etapas primarias de recuperación Centrifugación, filtración con vacío, filtración con membranas

Homogenización, molienda, lisis (enzimática o química)

Remoción de restos celulares Concentración y/o fraccionamiento Operacionesde alta resolución Operaciones finales Producto

Centrifugación, filtración con vacío, filtración con membranas

Precipitación, extracción, filtración con membranas, evaporación

Cromatografía, cristalización

Adaptado de: Sanchez-Ruiz, 1989 Studies on cell disruption and cell debris removal in downstream processing

Planta Piloto de Fermentaciones Departamento de BiotecnologíaRuptura Celular de Saccharomyces cerevisiae

Antes de la ruptura celular

Después de 2 pasos a 1000 bar dando un rompimiento celular de 95%

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Equipo de ruptura

Industria Alimentaria
(Homogenización de la leche)

Aplicación en … Industria de la Pintura
(Reducción de Pigmentos)

Industria Biotecnológica

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Método Técnica Principio Estrés sobre el producto
Suave

Costo

Ejemplo

Químico

Choque osmótico

Ruptura osmótica de la membrana

Barato

Ruptura de células de sangre

Digestión enzimática Solubilización Disolución de lípidos Tratamiento alcalino

Rompimiento por digestión de la pared celular Detergentes solubilizan la membranacelular Solventes orgánicos se disuelven en la pared celular y la desestabilizan La saponificación de lípidos solubiliza la membrana Células cortadas en una licuadora Ruptura celular por molido con abrasivos Células rotas con cavitación ultrasónica Se hace pasar células por un pequeño orificio y se rompen por estrés Se aplastan las células entre el vidrio y perlas de acero

Suave Suave ModeradoCaro Moderadocaro Barato

Micrococcus lysodeikticus tratado con lisozima de huevo Sales biliares actuando sobre E.coli Ruptura de levadura con tolueno

Fuerte Moderado Moderado Fuerte

Barato Moderado Barato Caro Suspensión de células a pequeña escala Tejido animal y células

Mecánico

Homogenización (tipo navaja) Molido Ultrasonicación

Homogenización (tipo orificio)

Fuerte...