El documento describe los efectores que intervienen en el crecimiento microbiano y formación de productos, incluyendo efectores intracelulares (información genética) y extracelulares (factores ambientales físicos y químicos). También describe los componentes de los medios de cultivo, incluyendo macronutrientes, micronutrientes y factores de crecimiento. Además, explica los procesos de esterilización por calor y su cinética de primera orden.

1. Universidad Inca Garcilaso de la Vega
Biotecnologia
Q.F. Carlos Chinchay Barragán
Diseño de medios de cultivo

2. Efectores que intervienen en el crecimiento
y formación de productos
• Efectores intracelulares: se refiere a la
información genética que posee el
microorganismo. La misma puede ser
modificada por el agregado o extracción de
genes.
• Efectores extracelulares: son los factores del
entorno que pueden modificar la expresión:
físicos y químicos

3. Efectores extracelulares
• Fisicoquímicos
son los relacionados con las características del
sistema de cultivo: agitación, aeración,
formación de espuma, nutrientes del medio de
cultivo, pH, presión osmótica, estado redox, los
parámetros físicos como T y P.

4. Los componentes de los medios
constituyen los efectores externos
de naturaleza química que
desempeñan un rol con los
requerimientos del crecimiento y de
formación de productos y además
suministrar energía para la síntesis
de metabolitos y para el
mantenimiento celular.

5. 1) medios sintéticos o medios químicamente
definidos.
2) medios complejos en cuya composición
intervienen sustancias de origen animal o vegetal
como peptonas, extracto de levadura, macerado de
maíz, harina de soja, etc. que aportan las sustancias
fundamentales ya mencionadas, pero que son
químicamente indefinidas y de composición variable.
CLASIFICACION DE LOS MEDIOS

6. a) Macronutrientes, agregados en cantidades de gramos por litro
que están representados por las fuentes de C, N, S, P, K y Mg.
b) Micronutrientes o elementos trazas representados por las sales
de Fe, Mn, Mo, Ca, Zn y Co que se agregan a los medios en
cantidades de miligramos o microgramos por litro; y
c) Factores de crecimiento, que están constituidos generalmente
por componentes orgánicos suministrados en baja concentración y
que no son sintetizados ni metabolizados por las células. como
vitaminas, algunos aminoácidos, ácidos grasos no saturados, etc.
TIPOS DE NUTRIENTES

7. MATERIAS PRIMAS PARA EL MEDIO DE
FERMENTACION
• Los componentes empleados en las industrias de fermentación son
generalmente complejos, siendo importante considerar diferentes
aspectos como el costo de los mismos, la disponibilidad y la
estabilidad en su composición química. Si tenemos en cuenta que
el costo de los nutrientes representa entre al 10 y el 60% del costo
total de mucho productos obtenidos por fermentación, se hace
prioritario disminuir el costo de los medios.

8. LAS FUENTES DE CARBONO Y ENERGIA
- Sacarosa (subproducto de la manufactura de azúcares)
- glucosa (Se obtiene a partir de la conversión enzimática directa del
almidón)
- Lípidos (aceites vegetales de soja, palma y semillas de algodón como
complemento de los carbohidratos)
- hidrocarburos (alcanos: hexadecano, octadecano)
- Alcoholes (glicerol y manitol)
- Harina de arroz
- Almidón (de plantas como el maíz, arroz, trigo , patatas)
- Suero de quesos (el suero de la leche cont. 4% al 5% de lactosa).

9. – Celulosa: Presente en la madera combinado con la
hemicelulosa y la lignina en forma de lignocelulosa.
– La lignina hace a la celulosa resistente al ataque
microbiano. No son rentables los métodos químicos y
enzimáticos que convierten la lignocelulosa en azúcares
fermentables.
LAS FUENTES DE CARBONO Y ENERGIA

10. LAS FUENTES DE NITROGENO
El nitrógeno es utilizado para la biosíntesis de proteínas, ácidos
nucleicos y polímeros de la pared celular. Para la síntesis de
proteína se requieren en general L-aminoácidos, aunque también
son necesarios algunos aminoácidos de la serie D como D-alanina y
D-aspártico para su incorporación a la pared de las células. En
algunos casos se requieren también histidina.

11. Puede ser de naturaleza inorgánica u orgánica:
- NH4
- Urea, N2
Aminoácidos dan mayores rendimientos
Peptonas. Son hidrolizados parciales de proteínas ( H o OH)
Carne, pescado, gelatina, caseína.
Extracto de levadura, en forma de pasta o polvo, y puede
ser obtenida mediante autólisis de la levadura
Extracto de malta, que es el extracto soluble en H2O de la
malta de la cebada
Cornsteep maceración de la industria del maíz
LAS FUENTES DE NITROGENO

12. P y S
P y el S son suministrados en forma de
P04H y S04 (o aminoácidos azufrados)
• El P se incorpora en ácidos nucleicos, y
polímeros celulares.
• El S es asimilado para la síntesis de
aminoácidos azufrados, y además se necesita
para la biotina y otros componentes.

13. K y Mg
K y el Mg son suministrados en forma de P04 y S04 (o
aminoácidos azufrados)
• El K es un componente intracelular importante, principal
catión inorgánico.
• El Mg asociado a la función ribosómica, cofactor de
enzimas y componente de pared celular.

14. DISPONIBILIDAD DE COMPONENTES
• Aparte de su presencia en el medio de cultivo, los nutrientes deben
estar disponibles para ser usados por la célula.
• Es importante mencionar la disponibilidad correspondiente a iones
metálicos cuya concentración es modificada por quelación, ya que
muchos constituyentes del medio y productos del metabolismo
actúan como agentes complejantes o precipitantes, por ejemplo
aminoácidos, hidroxiácidos, hidróxidos, y los aniones P04 y C03

15. ESTERILIZACION
Significa la eliminación de toda forma de
vida de un medio o material, lo que se
lleva a cabo generalmente por medios
físicos, por ejemplo, filtración, o por
muerte de los organismos por calor,
productos químicos u otra vía.

16. CINETICA DE LA ESTERILIZACION POR CALOR
• La cinética de la esterilización por calor húmedo sigue una reacción
cinética de primer orden.
• Si No es el número de organismos viables presentes inicialmente y
Nf es número viable al final tendremos que la ecuación de velocidad
de muerte será:
 
  kt
N
N
f
o









ln
 
 
kt
N
N f






0
ln
Nf/No = es la fracción de organismos viables que sobreviven después del
tratamiento por calor durante el tiempo (t) y K = constante de velocidad de
destrucción.

17. Cuando depende de la temperatura se usa la ecuación de
Arrhenius
k = A e -Ea/RT
Ln K = Ln A.e - Ea/RT
Ln K = Ln A + Ln e - Ea/RT
Ln K = Ln e - Ea/RT + Ln A
Ln K = - (Ea/R).(1/T) + Ln A
A = Constante
Ea = es la energía de activación (generalmente se mide en kJ/mol),
R = constante de los gases ideales (8,314 J/ K mol)
T = es la temperatura en Kelvin.
Si se gráfica el In k en función de 1/T se obtendrá una línea recta, siendo la
pendiente -Ea/R y la intersección de la recta con la ordenada, el valor de la
constante de Arrhenius.