Cinetica de Monod en Alimentos
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MODELO MONODMODELO MONOD
CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS:
Oxidorreductasas
Transferasas
Hidrolasas
MODELO MONODMODELO MONOD
[ ][ ]sKs
s
m
+=
µµ.
[ ] SKs <<Cuando
[ ]SK
sm..µ[ ][ ]sKs
s
m
+=
µµ.
MODELO MONODMODELO MONOD
[ ] SKs >>Cuando
[ ][ ]sKs
s
m
+=
µµ. [ ][ ]S
Smáx.µ
máx.. µµ =
MODELO MONODMODELO MONOD
[ ] SKs =Cuando
[ ][ ]
[ ][ ]S
SsK
ss
m
2máx.. µµµ =
+=
2máx.. µµ =
MODELO MONODMODELO MONOD
SSSustrato
Complejo Activador
Productos
1
2
3
E1+S ES E1+PK1
K2
K3
Cinética de la unión del enzima con el sustrato para formar un complejo activado enzima-sustratos y liberar por último los productos de la reacción.
MODELO MONODMODELO MONODLa concentración total de enzima (E), que no se destruye durante la reacción, se considera igual a la suma de enzima libre (E1) y enzima ligado al sustrato (ES); es decir:
( ) ( ) ( )ESEE += 1 3
Las velocidades de cada reacción parcial (1,2 ó 3) están relacionadas con las concentraciones de las sustancias reaccionantes, por medio de las respectivas constantes de velocidad, k;
MODELO MONODMODELO MONOD
( )( )( )( )ESKESK
SEK
33
22
111
===
µµµ 4
65
Se sustituye en la ecuación (4) el valor (E1) por el que se deduce de la ecuación (3).
( )( ) ( )( )ESSKESK 111 −=µ 7
MODELO MONODMODELO MONODSe considera la situación estacionaria, es decir, aquella situación en la que la velocidad de formación de productos (µ ) es uniforme y por tanto la concentración del complejo ES permanece constante. Entonces se cumple:
constante== µµ3
321 µµµ +=89
Se sustituyen en la ecuación (9) los valores de µ 1, µ 2 y µ 3 aportados por las ecuaciones (7), (5) y (6) :
MODELO MONODMODELO MONOD
( )( ) ( )( ) ( ) ( )ESkESkESSkESk 3211 +=− 10Se despeja el valor (ES) :
( ) ( )( )( )
( )( )( )S
KKK
SESKKK
ESKES+
+=
++=
1
32132
1 11
Se sustituyen el valor de (ES), obtenido en la ecuación (11), en la ecuación (6) y se equipara µ3 con la velocidad global de la reacción enzimática, µ, en régimen estacionario, de acuerdo con (8). Así resulta:
MODELO MONODMODELO MONOD
( )( )( )S
KKK
SEK
++
=
1
32
3µ 12
1K32 KK +El cociente de constante se sustituye por
una nueva constante denominada de Monod (Ks). Así queda:
MODELO MONODMODELO MONOD( )( )( )SKSEK
S += 3µ 13
Por último, si la concentración de sustrato (S) fuese muy elevada, es decir, (S)>>Ks, el denominador valdría prácticamente (S) y la velocidad, v, que se alcanzase sería la máxima, µmáx. La ecuación (13) quedaría así:
( )( )( ) ( )EKS
SEK3
3máx ==µ 14
MODELO MONODMODELO MONOD
Sustituyendo ahora el valor k3 (E) por µmáx en la ecuación (13) resulta la ecuación (1), es decir:
[ ][ ]SK
SS +
= .máxµµ 15
Estos es precisamente lo que se quería demostrar
MODELO MONODMODELO MONOD
APLICACIONES:APLICACIONES:Producción de lípidos:
Se realiza siempre por producción de biomasa que se somete a extracción y después purificación.
Se puede aumentar la producción realizando cultivos carentes de nitrógeno o de ciertos elementos minerales.
MODELO MONODMODELO MONODProducción de aminoácidos:
Obtención del ácido glutámico:Arthrobacter, Brevibacterium y Corynebacterium.
• Bacterias cultivadas dependientes de biotina en medio limitante de biotina, tiene lugar un descenso en contenido de fosfolípidos de membrana celular.
• Disminución de permeabilidad de membrana facilita secreción de glutámico.
MODELO MONODMODELO MONODProducción de enzimas:
• Las pectinasas (Byssochlamys)
• las amilasas (Bacillus, Aspergillus, Rhisopus)
• Las lipasas (Candida)
Producción de vacunas:
• Ciertas bacterias excretan toxinas:
Exotinas: excretadas en crecimiento
Endotoxinas: gérmen gram negativo
Producción de antibióticos:MODELOMODELO MONODMONOD
Penicilinas: Penicillum chrysogenumLa penicilina es excretada al principio de la fase
estacionaria del crecimiento
Antibioticos polipeptidicos:
Péptidos lineales (gramicidina ABC).
Péptidos circulares (Tirociclina, Polimixina, GramicidinaS, Bacitracina)
Se producen en la fase estacionaria de crecimiento
MODELO MONODMODELO MONODAntibióticos aminoglucosídicos: Streptomyces
La estreptomicina: Streptomyces griseus
se produce en la fase estacionaria del crecimiento en medio muy aereado y pH regulado de 7 - 8.
Antibioticos macrolídicos: Streptomyces.
• No poliénicos: fase estacionaria.
• Poliénicos : Cultivos muy aereados en fase estacionaria
MODELO MONODMODELO MONOD
Tetraciclina:
se produce en grado importante en fase de crecimiento de micelio y continua durante la fase estacionaria.
Otros Antibioticos:
• Novobiocina: Streptomyces sphaeroides
se produce en fase estacionaria después del cultivo agitado.
MODELO MONODMODELO MONOD
Fermentación de la leche:Durante la fase de coagulación.
Producción de cerveza y vino:
La materia va desde azúcares de bajo peso molecular presente en frutas, miel y otros vegetales hasta almidones, raíces o granos
MODELO MONODMODELO MONOD
Transformación de sustratos:
Fermentación de metabolitos secundarios e intermediarios.
Ecología y contaminación
Tratamiento de aguas residuales:Ambientes naturales (Rios Lagos) Crecimiento de los microorganismos esta limitado por el suministro de nutrientes.
MODELO MONODMODELO MONOD
Muchas Gracias, Muchas Gracias, por la atención prestadapor la atención prestada
