Cinetica de Monod en Alimentos

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[email protected] MODELO DE MODELO DE MONOD MONOD ING. LUIS ARTICA MALLQUI

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MODELO DE MODELO DE MONODMONOD

ING. LUIS ARTICA MALLQUI

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MODELO MONODMODELO MONODENZIMAS

CONCEPTO:

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MODELO MONODMODELO MONODCATALIZADOR:

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MODELO MONODMODELO MONOD

CARACTERISTICAS:

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MODELO MONODMODELO MONOD

EFECTO DEL PH Y TEMPERATURA.

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MODELO MONODMODELO MONOD

CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS:

Oxidorreductasas

Transferasas

Hidrolasas

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MODELO MONODMODELO MONOD

CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS:

Liasas

Isomerasas

Ligasas

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MODELO MONODMODELO MONOD

Cinética microbiana

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MODELO MONODMODELO MONOD

[ ][ ]sKs

s

m

+=

µµ.

[ ] SKs <<Cuando

[ ]SK

sm..µ[ ][ ]sKs

s

m

+=

µµ.

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MODELO MONODMODELO MONOD

Cinética microbiana

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MODELO MONODMODELO MONOD

[ ] SKs >>Cuando

[ ][ ]sKs

s

m

+=

µµ. [ ][ ]S

Smáx.µ

máx.. µµ =

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MODELO MONODMODELO MONOD

Cinética microbiana

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MODELO MONODMODELO MONOD

[ ] SKs =Cuando

[ ][ ]

[ ][ ]S

SsK

ss

m

2máx.. µµµ =

+=

2máx.. µµ =

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MODELO MONODMODELO MONOD

Cinética microbiana

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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.

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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;

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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

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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) :

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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:

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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:

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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MODELO MONODMODELO MONOD

Muchas Gracias, Muchas Gracias, por la atención prestadapor la atención prestada