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Producción metabolitos secundarios mediante cultivos in vitro

Biotecnología vegetal
by

Valentina Franco Zapata

on 4 September 2012

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Transcript of Producción metabolitos secundarios mediante cultivos in vitro

Producción de metabolitos secundarios de plantas mediante cultivo in vitro Naivy Pérez-Alonso, Jiménez Elio. Valentina Franco Zapata, Yohana M. López Introducción Las plantas son fuentes de un gran número de productos metábolicos de importancia comercial La biotecnología vegetal, especialmente el cultivo de células y tejidos constituyen una alternativa para la producción de metabolitos secundarios Objetivo Abordar los principales aspectos científicos de la producción de metabolitos secundarios en plantas --> Cultivo in vitro Importancia y clasificación de los metabolitos secundarios Los metabolitos secundarios son compuestos derivados del metabolismo primario: antibióticos, toxinas o pigmentos Los metabolitos primarios son moléculas que intervienen como productos finales o intermediarios, en las diferentes rutas metabólicas y catabólicas. Clasificación Los terpenos Compuestos fenólicos Compuestos nitrogenados Cultivo in vitro para la producción de metabolitos secundarios Amplio uso en el mejoramiento genético de plantas. Obtenición de clones libres de microorganismos patógenos Conservación de germoplasma Ventajas del cultivo in vitro sobre el cultivo convencional de plantas Enorme de manda de productos naturales por el mercado internacional le ha concedido gran importancia al cultivo in vitro Cultivo in vitro centrado en la utilización de tejidos indiferenciados Cultivo de células El cultivo de células de plantas fue introducido a finales de los años 60 del siglo XX Ventajas en el cultivo de células específicamente en suspensiones celulares No todos los compuestos son producidos en células indiferenciadas en igual cantidad y calidad que los obtenidos en las plantas madres. Nuevas sustancias han sido detectadas, las cuales no son sintetizadas por las plantas en su hábitat natural. El cultivo de callos adecuado en estudios biosintéticos y no para la producción de metabolitos. Cultivo de órganos Aspectos a los cuales puede estar asociada la acumulación de los metabolitos secundarios Dos tipos de órganos son considerados de mayor importancia: los brotes y las raíces. El cultivo de órganos es mucho mas estable genéticamente comparado con el cultivo de suspensiones celulares y callos Cultivo de brotes Cultivo de brotes de Lavandula officinialis en medios de cultivo semisólidos Para las especies Hypericum perforatum, Cymbopogon citratus, Fabiana imbricata las concentraciones de los compuestos deseados fueron menores que los obtenidos en las plantas en condiciones naturales Infección de tejido con Agrobacterium rhizogenes: sistema ideal para llevar a cabo estudios metabólicos. Estrategias desarrolladas para incrementar la producción de metabolitos secundarios de interés Una vez estudiado y establecido el sistema de cultivo para la producción del metabolito de interés se deben desarrollar estrategias que permitan aumentar su rendimiento. Selección de líneas celulares Se obtienen mediante la selección a través del seguimiento de varias estrategias que incluyen  Exámenes microscópicos

 Exámenes macroscópicos

 Exámenes químicos En cultivos de Lithospermum erythrorhizon: con un alto incremento de shikonina. En cultivo de células de Papaver somniferum para producir codeína en considerables cantidades. Optimización de la composición del medio y condiciones de cultivo Pueden incrementar la productividad del cultivo de interés. Sistema de cultivo en dos etapas Condiciones como: pH, luz y temperatura Inmovilización celular Biomasa producida puede ser utilizada continuamente Adición de precursores Potencial biosintético de las enzimas presentes en el cultivo celular Métodos establecidos para inducir la expresión de genes asociados a enzimas responsables de síntesis de metabolitos secundarios Elicitores Físicos Químicos Recuperación del producto in situ La permeabilización mediante el uso de solventes y adsorbentes al cultivo de células Biotransformación Preparaciones enzimáticas pueden ser usadas para la producción de biofármacos Escalado de la producción El desarrollo de nuevos productos con técnicas de escalado no se ha demostrado. Varios trabajos científicos han mostrado que el cultivo de órganos a pesar de producir metabolitos secundarios ha presentado serios problemas Transformación genética Agrobacterium tumefaciens Ingeniería metabólica Sobreexpresión de enzimas la canalización de flujo metabólico Creación de redes metabólicas Perspectivas de la producción de metabolitos La demanda de los metabolitos secundarios producidos en plantas mediante cultivos in vitro será cada vez mayor Lavanda officianialis Hypericum perforatum Cymbopogon citratus Fabiana imbricata Agrobacterium tumefaciens Lithospermum erythrorhizon Papaver somniferum Digitalis thapsi Taxus chinensis Cayratia trifolia Dubosia myoporoides Linum flavum Podophyllum hexandrum Eleutherococcus senticosus Taxus cuspidata Plumbago rosea Camptotheca acuminata Hypericum perforatum Artemisa annua Ammi majus
Catharanthus roseus Taxus chinensis Pueraria candollei Ruta graveolens Panax ginseng
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