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METABOLITOS
SECUNDARIOS
MICROBIOLOGIA
METABOLITOS MICROBIANOS PRIMARIOS:
El producto de interés se forma durante la fase primaria de
crecimiento.
El etanol es un producto del metabolismo anaerobico de la levadura y
ciertas bacterias y se forma como parte del metabolismo energético;
dado que el crecimiento solo se puede dar si se efectúa la producción
de etanol corre paralelamente con el crecimiento.
METABOLITOS SECUNDARIOS:
Son producidos durante la fase estacionaria; algunos de los más
comunes e importantes de interés comercial.
Estos metabolitos incluyen diferentes tipos de compuestos de importancia económica,
dentro de los cuales se encuentran los antibióticos, pigmentos, toxinas,alcaloides,
feromonas, inhibidores enzimáticos, agentes inmunomoduladores, antagonistas y
agonistas de receptores, pesticidas, agentes antitumorales y promotores del
crecimiento en animales y plantas (giberelinas).
Cerca del 50% de las cepas aisladas de Streptomyces presentan algún compuesto activo
principalmente contra bacterias Gram-positivas.
Aproximadamente el 75% de los antibióticos conocidos son producidos por
actinomicetos. Algunas especies son excepcionales productores de antibióticos, por
ejemplo Streptomyces gryseus produce al menos 40 antibióticos diferentes.
Las características reconocidas del metabolismo secundario son:
1. Cada metabolito secundario sólo lo forman relativamente pocos organismos.
2. Los metabolitos secundarios, aparentemente no son esenciales para el
crecimiento y la reproducción.
3. La formación de metabolitos secundarios es extremadamente dependiente de
las condiciones de crecimiento, especialmente de la composición del medio. Con
frecuencia, se produce la represión de la formación del metabolito secundario.
4. Con frecuencia, los metabolitos secundarios se producen como un grupo de
estructuras estrechamente relacionadas. Por ejemplo, se ha visto que una sola
cepa de una especia del Streptomyces produce 32 antibióticos distintos pero
relacionados, del tipo antraciclina.
5. Con frecuencia es posible obtener una espectacular superproducción de
metabolitos secundarios, en tanto que los metabolitos primarios, ligados como
están, usualmente no se pueden superproducir de una manera tan espectacular.
6. Los metabolitos secundarios son moléculas sintetizadas por determinados
microorganismos, normalmente en una fase tardía de su ciclo de crecimiento,
cuyas características son:
(i) No son necesarios para el crecimiento del microorganismo que los produce.
En estado natural, sus funciones se hallan ordenadas a la supervivencia de la
especie, pero cuando los microorganismos que los producen se desarrollan en
cultivo puro los metabolitos secundarios no desempeñan esa misión.
(ii) Generalmente se producen como mezclas de productos muy relacionados
químicamente entre sí. Por ejemplo, una única cepa de una especie del género
Streptomyces produce 32 antraciclinas diferentes.
(iii) La producción puede perderse fácilmente por mutación espontánea
(degeneración de la raza), por lo que son muy importantes las técnicas de
conservación de estos microorganismos.
los metabolitos secundarios presentan una gran diversidad estructural,
consecuencia de la diversificación y ramificación de sus vías biosintéticas. Este
hecho, juntamente con el de la regulación específica de tales vías, justifica que la
célula “utilice” este metabolismo en su propio beneficio. Considerando la
regulación en sí misma, hay que mencionar que la formación de metabolitos
secundarios está sometida a un control general que responde a factores
ambientales.
Creciendo en medio rico, los microorganismos no producen metabolitos
secundarios o, si lo hacen, su producción es muy reducida. La información
genética necesaria para producir metabolitos secundarios solamente se expresa
al máximo nivel cuando el crecimiento se halla restringido.
Finalmente cabe mencionar que, además de un sistema de regulación fisiológico
en función de parámetros ambientales, existente también mecanismos
específicos que regulan la producción de un metabolito secundario. Por
ejemplo, la producción de cefalosporina en Cephalosporium acremonium se ve
incrementada si se añade metionina al medio.
Un aspecto importante es el gran número de antibióticos existentes, de los aproximadamente
8,000 reportados hasta 1999, 45.6% eran producidos por estreptomicetos, 16% por otros
actinomicetos, 16.9% por otras bacterias y 21.5% por hongos (Lazzarini et al, 2000).
Así mismo, la presencia de algunos metales como manganeso, hierro y zinc inducen la
producción de metabolitos secundarios en bacterias y hongos
A. ABSORCIÓN DE LA LUZ
La mayoría de las esporas de actinomicetos y hongos contienen pigmentos que,
al absorber la energía luminosa, protegen al material genético de las reacciones
químicas inducidas por la luz. La presencia de pigmentos también es frecuente
en células vegetativas, donde pueden funcionar protegiéndolas bien de la
radiación o de radicales tóxicos producidos en reacciones aeróbicas. En este
contexto, es interesante resaltar que algunas espiroquetas solamente producen
pigmentos cuando crecen aeróbicamente.
B. INDUCCION ENZIMATICA:
A lo largo de los estudios sobre el papel que el triptófano (precursor) juega
como estimulador de la biosíntesis de alcaloides por Claviceps (Cornezuelo del
centeno) se puso de manifiesto que la inducción enzimática juega un papel
importante en la producción de metabolitos secundarios.
el triptófano no es un factor limitante; ya que su efecto estimulador se debe en
gran parte a la inducción de la síntesis de los enzimas que dan lugar a la síntesis
de los alcaloides.
Alcaloides del cornezuelo de centeno: Son alcaloides producidos por hongos del
género Claviceps (Ascomycetes), aunque también se los detectó en Penicillium,
Aspergillus y en plantas superiores como las Convolvuláceas La ergolina)
A título de ejemplo, la producción de edeina dura 5 horas, después de 8 de
crecimiento, mientras que la síntesis de enterotoxina estafilocócica se lleva a
cabo durante un periodo de 13 horas que sucede a otro de 5 horas de
crecimiento.
En actinomicetos y mohos, la relación entre el periodo de crecimiento
vegetativo y el del metabolismo secundario para la producción de la
actinomicina, eritromicina, metamicina, estreptomicina alcaloides de la ergolina
y ácido kókico son respectivamente 1:2, 1:2,4, 1:1,5, 1:2, 1:1,25 y 1:2.