Producción de metabolitos secundarios de plantas mediante el cultivo in vitro
Las plantas son fuentes de un gran número de productos metabólicos de importancia comercial y son usados en las industrias farmacéutica, alimenticia, de cosméticos y
como fuentes de numerosas sustancias de interés agroquímico.
De ahí la necesidad de utilizar tecnologías diversas para su producción, caracterización e identificación.
La obtención de medicamentos están basados en la síntesis química
Los avances de la biotecnología vegetal, especialmente el cultivo de células y tejidos constituyen una alternativa para la producción de metabolitos secundarios de gran interés
IMPORTANCIA Y CLASIFICACIÓN DE LOS METABOLITOS SECUNDARIOS
Los metabolitos secundarios son compuestos derivados del metabolismo primario pero de limitada distribución en el reino de las plantas.
Un ejemplo son los alcaloides, las pectinas que pueden servir para el transporte de nitrógeno tóxico y compuestos de almacenamiento, mientras los compuestos fenólicos como los flavonoides realizan una función como protectores de rayos ultravioletas.
Mundialmente existe un 44% de nuevos medicamentos basados en productos naturales El 9% son copias sintéticas de productos naturales
Los compuestos secundarios se dividen en tres principales categorías según sus rutas biosintéticas:
Topic principal
CULTIVO IN VITRO PARA LA PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS
Este método ayuda en otros campos de la Fitoquímica, principalmente en estudios biogenéticos y enzimáticos como fuente para el aislamiento de metabolitos secundarios.
Se caracteriza porque se usa en el mejoramiento genético de plantas, en la obtención de clones libres de microorganismos patógenos así como en la conservación de germoplasma
Las principales ventajas del cultivo in vitro
Es obtener sustancias de gran utilidad (metabolitos secundarios) en condiciones controladas independientemente de factores ambientales bióticos (interacción con patógenos) y abióticos (sequía, luz ultravioleta y temperaturas extremas, ademas de incrementar el rendimiento.
El cultivo in vitro ofrece también la posibilidad de sintetizar proteínas foráneas en determinadas situaciones que incluyen proteínas terapéuticas y antigénicas.
Se debe considerar parametros como:
Fisicoquímicos (concentración de sacarosa, nutrientes minerales, reguladores de crecimiento, las condiciones de cultivo como pH, temperatura, composición gaseosa, agitación, calidad y cantidad de luz)
Inmovilización celular
Metabolitos secundarios
Cultivo de células
Las ventajas que ofrece el cultivo de células, específicamente suspensiones celulares, es que permite un manejo similar al que se realiza con microorganismos
Este cultivo de líneas celulares constituye una tecnología de gran relevancia para la obtención de nuevos metabolitos secundarios.
El desarrollo de sistemas de cultivo de células de plantas tiene como objetivos obtener una alta producción del compuesto,
El cultivo de suspensiones se considera como el método más viable para la obtención del taxol
Cultivo de órgano
Como principal ventaja, se señala que el cultivo de órganos es más estable genéticamente comparado con el cultivo de suspensiones celulares y callos
Dos tipos de órganos son considerados de mayor importancia: los brotes y las raíces
El cultivo de brotes ha sido investigado como fuente de aceites esenciales, alcaloides, flavonoides. Por ejemplo, el cultivo de brotes de Lavandula officinalis en medios de cultivo semisólidos mostró mayor contenido de ácido rosmarínico que el obtenido en plantas en condiciones naturales
El cultivo de raíces se ha desarrollado a partir de diferentes métodos. El más utilizado, es el método basado en la infección del tejido con Agrobacterium rhizogenes que resulta en el desarrollo de raíces aéreas en el sitio de infección
ESTRATEGIAS DESARROLLADAS PARA INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS DE INTERÉ
Selección de líneas celulares
La selección de líneas celulares ha sido una estrategia favorable para la obtención de pigmentos en cultivos de Lithospermum erythrorhizon donde se encontraron clones con un alto incremento de shikonina
Optimización de la composición del medio y condiciones de cultivo
Este sistema de cultivo ayuda en dos etapas, una primera que estimule el crecimiento de la biomasa y la segunda que favorezca la biosíntesis del metabolito deseado
mayor frecuencia en la concentración o naturaleza de compuestos como el nitrógeno, el fósforo, el potasio, el calcio, el magnesio, los reguladores de crecimiento, asi como el pH, temperatutra.
Inmovilización celular
La inmovilización celular tiene como ventajas que la biomasa producida puede ser utilizada continuamente, altos niveles de producción de biomasa y las células pueden ser separadas fácilmente del medio de cultivo.
Adición de precursores
Explota el potencial biosintetico. Precursores como la fenilalanina, ácido benzoico o serina han sido utilizados para incrementar la acumulación de
Elicitores
Tiene un mecanismo de defensa contra el ataque de patógenos o daños en plantas. Entre los elicitores físicos están el déficit hídrico, la salinidad, temperaturas extremas, excesiva
Biotransformación
La inmovilización de células así como las preparaciones enzimáticas pueden ser usadas para la producción de biofármacos mediante la biotransformación
Escalado de la producción
Hacen referencia a los cambios que ocurren en el ambiente in vitro cuando se realiza el escalado de cultivos en agitación a biorreactores y que generalmente la productividad disminuye
Transformación genética
Estrategia para el mejoramiento genético de los cultivos. Una metodología de transferencia de ácido desoxirribonucleico (ADN) y un sistema de selección de células o tejidos transformados para cada una de las fases del proceso de regeneración.
PREGUNTAS
Explicar la técnica que utilizan para la extracción del metabolito
La técnica de cultivo in vitro permite el crecimiento de células, tejidos u órganos vegetales in vitro, bajo condiciones asépticas, controladas y libres de microorganismos ademas de condiciones controladas independientemente de factores abióticos (sequía, luz ultravioleta y temperaturas extremas).
Se debe elegir un cultivo de células con estabilidad genética que proporciona una producción de metabolitos estable. se hace una selección de la mejor línea celular.
El proceso de extracción puede ser más simple, rápido y eficiente, por lo cual se debe tomar en cuenta parametros fisicoquímicos (concentración de sacarosa, nutrientes minerales, reguladores de crecimiento, las condiciones de cultivo como pH, temperatura, composición gaseosa, agitación, calidad y cantidad de luz
Cultivos de células se puede introducir elicitores,
modificaciones genéticas, intermediarios biosintéticos para incrementar la producción de metabolitos secundarios
Se puede inmovilizar para obtener biomasa continua. se realiza un el proceso de recuperación mediante solventes orgánicos. finalmente se puede aplicar procesos de biorreactores para generar un escalamiento y obtener mas rendimiento y productividad del metabolito deseado
Mencionar 4 aplicaciones de esa técnica
Obtención de clones libres de contaminación microbiana. Cultivo in vitro de células suspendidas de Beta vulgaris para la obtención de flavonoides utilizados en la industria para crear colorantes.
Generación de drogas esteroidales de actividad androgénica, antiinflamatoria, anticonceptiva.
Conservación del germoplasma. Ademas se usa para las modificación de Solanum lycopersicum para obtener licopenos y antioxidantes para uso alimenticio.
Sirve para cultivo de células, tejidos, cultivo de brotes y raíces de las plantas. todo para obtener metabolitos de uso farmacéutico.
