Presentación sobre streptomyces clavuligerus que incluye sus generalidades, taxonomía, distribución, condiciones de supervivencia, aislamiento, identificación, ruta metabólicas de metabolitos secundarios de interés y sus aplicaciones.

1. Diversidad funcional de
Streptomyces clavuligerus
y su potencial aplicación
Equipo 05:
Adrián Campos González 1843781
Alejandro Domínguez Paredes 1862110
Richard Saldaña Chávez 1841712

2. Contenido de presentación
02
01 03
Distribución
● ¿Dónde se encuentra?
● ¿Bajo qué condiciones
sobreviven?
Introducción
● Generalidades
● Taxonomía y
clasificación
Obtención y estudio
● Aislamiento
● Crecimiento
● Identificación
04
Aplicaciones
● Rutas metabólicas
● Importancia del producto
de la vía secundaria
● Beneficio para la sociedad
2

3. 1. INTRODUCCIÓN
3

4. Streptomyces clavuligerus
Identificación
Permite asegurarnos que nuestro microorganismo
se ha aislado correctamente y así aprovechar sus
potenciales aplicaciones.
Aplicación
Una vez aislado e identificado, se puede utilizar
sus rutas metabólicas secundarias para la
obtención de antibióticos.
Aislamiento
Es importante aislar el microorganismo para
proceder a su identificación y así asegurar que
solamente esté presente el microorganismo
deseado.
4

5. Streptomyces clavuligerus
5
Es una bacteria Gram-positiva que pertenece al género de Streptomyces. Los
Streptomyces figuran entre los actinomicetos aerobios. Los actinomicetos,
históricamente, se han venido reagrupando según criterios morfológicos, tales
como la capacidad de formar filamentos ramificados (micelios) y esporas, lo
cual les ha llevado durante largo tiempo a ser confundidos con los hongos.
Se clasifica de la siguiente forma:
Reino: Bacteria
Filo Actinobacteria
Orden: Actinomycetales
Familia: Streptomycetaceae
Género: Streptomyces
Especie: S. clavuligerus

6. 2. DISTRIBUCIÓN
6

7. ¿Donde se encuentran los
Streptomyces clavuligerus?
Los S. clavuligerus se encuentran predominantemente
en suelos y en la vegetación descompuesta y la
mayoría produce esporas (también denominadas
conidios) en los extremos de las hifas aéreas.
7

8. ¿En qué condiciones sobreviven los S. clavuligerus?
Streptomyces clavuligerus crece en un amplio rango de pH entre 4.0-11.5,
pero la mayoría de las ocasiones donde se han encontrado se han visto
crecer en pH neutro a alcalino, siendo el óptimo 6.5-8.0. El crecimiento
no ocurre a pH 4.0 o 9.0.
La esporulación ocurre desde pH 5.0 a 6.5 y es más abundante a pH 6,0.
Consiguen vivir en temperatura ambiente pero suelen crecer a
temperaturas ligeramente mayor a 30 grados centígrados.
Utilizan nutrientes esenciales para asegurar su buen metabolismo como
aceites o carbohidratos.
Suelen vivir en ambientes muy húmedos donde las esporas presentes en
el suelo emiten un tubo germinativo.
8

9. 3. OBTENCIÓN Y ESTUDIO
9

10. Características bioquímicas de S. clavuligerus
Es capaz de metabolizar diversas fuentes de carbono,
incluidos lípidos y carbohidratos (como almidón), pero el
principal sustrato de carbono para la síntesis de algunos
metabolitos secundarios es el glicerol.
También utiliza fuentes de nitrógeno, como algunos
aminoácidos para la síntesis de metabolitos secundarios.
Su metabolismo primario involucra vías catabólicas y
anabólicas, tales como el ciclo de Krebs, ciclo de la urea y
la glucólisis. Es un microorganismo aerobio y puede
realizar fermentación.
El metabolismo secundario involucra la producción de
metabolitos con actividad antimicrobiana. 10

11. Aislamiento de S. clavuligerus
Los medios de cultivos compuestos por harinas de cereales y
proteínas digeridas suministran los aminoácidos necesarios en
la biosíntesis de los metabolitos relacionados con el ácido
clavulánico.
La avena proporciona los nutrientes necesarios para el
crecimiento de Streptomyces. La presencia de trazas de sales
que constituyen férrico, sulfato, cloruro de manganeso y sulfato
de zinc proporcionan los electrolitos y minerales esenciales.
Se pueden utilizar otros medios de cultivo (tales como a base
de harina de soja o almidón), aunque puede afectar el
crecimiento y por lo tanto, la cantidad de producción del
metabolito de interés.
11

12. Aislamiento de S. clavuligerus
Medio de cultivo: Medio ISP No. 3 o Agar de avena.
Ingredientes g/L
● Harina de Avena 20.000
● Agar 18.000
● Sulfato férrico heptahidratado 0,001
● Sales trazas
● Cloruro de manganeso tetrahidratado 0,001
● Sulfato de zinc heptahidratado 0,001
pH final (a 25°C) = 7.3 ± 0.2
12
Agar ISP No. 3 inoculado con S. clavuligerus. Sin inocular: Polvo fluido homogéneo de crema a beige.
Después de inocular: Aspecto gelificado beige.

13. Observaciones macro
y microscópicas
Observar las características del
cultivo en el medio, así como
las microscópicas mediante la
preparación de un frotis
Preparación del agar
Pesar y disolver 38.0 g de agar
en 1 L de agua. Esterilizar en
autoclave a 121 °C por 15
minutos.
Inoculación en agar
Mediante la técnica de estriado,
se inocula a S. clavuligerus en la
placa con el medio ya
esterilizado.
Realizar un frotis y una tinción
de Gram para observar
características microscópicas.
Tinción y observación
Incubación
Llevar a incubación a 35° C para
permitir el crecimiento
microbiano.
Inoculación
Una vez aislado, se procede a
inocular para la identificación
bioquímica
13
Proceso de aislamiento de S. clavuligerus
1 2
3 4
5 6

14. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
14
5
H
idrólisis
de
alm
idón
Determ
ina
capacidad
de
utilizar
alm
idón
com
o
fuente
de
energía
4
Prueba
de
catalasa
Determ
ina
presencia
de
catalasa
en
bacterias
aerobias.
3
Prueba
de
indol
Determ
ina
la
presencia
de
triptofanasa.
Prueba
de
ureasa
Determ
ina
presencia
de
ureasa.
2
1
Prueba
de
citrato
Determ
ina
gram
(+) ó
gram
(-).
7
Prueba
de
óxido-ferm
entación
Determ
ina
m
icroorganism
os
aerobios
y
ferm
entadores.
6
H
idrólisis
de
gelatina
Determ
ina
capacidad
de
desdoblar
gelatina
en
A
A
s.
8
Prueba
de
tacrolim
us
Sensibilidad
al com
puesto.
Específico
para
Streptom
yces
spp.

15. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de citrato de Simmons: Los organismos capaces de utilizar el
fosfato de amonio hidrogenado y citrato sódico como las únicas
fuentes de nitrógeno y carbón, respectivamente, crecerán en este
medio. Se utiliza como indicador azul de bromotimol.
❏ Una reacción positiva se indica mediante el crecimiento con
un color azul intenso en el agar inclinado. Una reacción
negativa se demuestra por la falta de crecimiento o trazas de
crecimiento sin cambio de color (el medio retiene un color
verde oscuro).
❏ Resultado de S. clavuligerus: Negativo.
15

16. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de ureasa: Determina la capacidad de un microorganismo de
desdoblar la urea formando dos moléculas de amoniaco por acción
del enzima ureasa. El amoniaco reacciona en solución para formar
carbonato de amonio, produciéndose alcalinización y aumento del
pH del medio que se detecta por la presencia de un indicador de pH
en el medio (rojo fenol).
❏ Una coloración rosa fucsia tanto en el caldo como en el agar
indica alcalinización e hidrólisis de urea (prueba positiva)
mientras que si no se produce hidrólisis, no hay cambio del
color original (color amarillo pálido), y la prueba es negativa.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Negativo.
16
+
-

17. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de indol: Mediante esta prueba se detecta la liberación de
indol en un cultivo bacteriano. Dicha liberación se debe a la
degradación del aminoácido triptófano mediante la enzima
triptofanasa. El reactivo de Kovacs para indol permite observar la
presencia o ausencia de actividad enzimática.
❏ Una reacción positiva se manifiesta por la formación de un
anillo de color rojo o rosa en la parte superior del medio. Un
resultado negativo se observa por formación de un anillo de
color amarillo en la parte superior del medio.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Negativo
17
+
-

18. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de catalasa: La catalasa es un enzima presente en la mayoría
de los microorganismos que poseen citocromos. Las bacterias que
sintetizan catalasa hidrolizan el peróxido de hidrógeno en agua y
oxígeno gaseoso que se libera en forma de burbujas.
❏ Un resultado positivo indica que el microorganismo presenta
dicha enzima por la aparición de burbujas, mientras que uno
negativo muestra ausencia de burbujas y por lo tanto, de la
enzima.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Positivo.
+
-
18

19. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de hidrólisis de almidón: Esta prueba permite determinar si
un microorganismo presenta una exoenzima, denominada
alfa-amilasa, que degrada el almidón en unidades de glucosa
funcionales para ser utilizados por la bacteria. El lugol con el
almidón forman un complejo color café-púrpura que desaparece
cuando el almidón ha sido degradado.
❏ Un resultado positivo se manifiesta por un área clara
alrededor del cultivo. Una reacción negativa se demuestra por
un color negro alrededor del cultivo.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Positivo.
19

20. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de hidrólisis de gelatina: Determina la producción de la
exoenzima gelatinasa. Si está presente, se posee la capacidad de
hidrolizar la gelatina a péptidos y aminoácidos.
❏ Un resultado positivo indica que la gelatina se ha degradado y
presenta una apariencia líquida, mientras que uno negativo se
manifiesta por la gelatina solidificada.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Negativo.
20

21. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de óxido-fermentación: Las bacterias utilizan hidratos de
carbono por uno de dos procesos metabólicos, fermentativo u
oxidativo. La principal diferencia es la necesidad de oxígeno
atmosférico y una fosforilación inicial. Por prueba se inoculan dos
tubos de medio y uno de ellos se sella con aceite mineral o parafina
para impedir la entrada de oxígeno.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Oxidación (+) y Fermentación (+)
21

22. Pruebas de identificación bioquímica de S. clavuligerus
Prueba de sensibilidad a tacrolimus: Algunas especies del género
Streptomyces producen compuestos antibacterianos con el fin de
competir por los recursos en caso de que especies similares crezcan
también en el mismo medio, por lo que el S. clavuligerus es sensible
a un compuesto producido por otra especie de su mismo género, el
tacrolimus.
❏ Una reacción positiva se reconoce por una inhibición del
crecimiento de S. clavuligerus alrededor del disco con
tacrolimus (formando un halo), por lo que indica sensibilidad
a este compuesto. Un resultado negativo se manifiesta por
crecimiento bacteriano alrededor del disco, lo que indica
resistencia a este compuesto.
❏ Resultado de S. clavuligerus: Positivo, es sensible.
22

23. 4. APLICACIONES
23

24. 24
L-Ornitina
L-Arginina
L-Citrulina
Urea
Gliceraldehído-3-fosfato
Carboxietil arginina
sintasa
Tiamina,
pirofosfato y
Mg2+
N2-2-carboxietil arginina
Ácido
de-oxiguanidinoproclavamínico
B-Lactama
sintetasa
Clavaminato
sintasa
ATP/Mg2+
Alfa-cetoglutarato, O2
y Fe
Ácido guanidino
proclavaminico
Proclavaminato
amidinohidrolasa
H2
O/Mg2+
Ácido proclavaminico
Clavaminato
sintasa
Alfa-cetoglutarato
O2
y Fe
Ácido dihidroproclavaminico
Ácido clavaminico
Clavaminato
sintasa
Alfa-cetoglutarato
O2
y Fe
2-carboximetilodenemclavama
2-formiloximetilclavama
2-hirdoximetilclavama
Clavama-2-carboxilato
Ácido N-glicilclavaminico
Clavaldehído
Ácido clavulánico
Glicilclavamino
sintasa
Deaminación
oxidativa
ATP/Mg2+
/K+
Clavaldehído
reductasa
NADPH/O2
Dihidroxiacetona fosfato
Fructosa 1,6-bifosfato
Fructosa 6-fosfato
Glucosa 6-fosfato
Glucosa
Almidón
Vía del ácido
clavulánico y las
clavamas
Porción de la ruta primaria
Ruta secundaria
➤ Subruta de las clavamas
➤ Subruta del ácido clavulánico
Metabolitos secundarios

25. Aplicaciones de S. clavuligerus
El ácido clavulánico (AC), es una molécula que exhibe
una potente actividad inhibitoria de las enzimas
β-lactamasas, por lo que se ha convertido en un
importante producto comercial disponible en
combinaciones con antibióticos β-lactámicos como
amoxicilina, tetraciclina y también como producto
genérico. Su efecto inhibidor fue descubierto en 1976 y
desde entonces se han realizado exhaustivos estudios
con el fin de mejorar los títulos de antibiótico
empleando procesos de fermentación con la bacteria
que naturalmente lo produce, Streptomyces
clavuligerus (Sc).
25

26. Aplicaciones de S. clavuligerus
El ácido clavulánico posee
actividad inhibitoria de
β-Lactamasa por su
estereoquímica 3R,5R.
01
Metabolitos de S. clavuligerus
como las clavamas funcionan
inhibiendo la síntesis de la
pared celular y alterando la
integridad de la membrana
citoplasmática.
Las clavamas carecen de
actividad inhibidora
beta-lactamasa, pero
algunos poseen actividad
antifúngica y
antibacteriana.
04
Como modelo, la
alanil-clavama posee
actividad bacteriostática
frente a bacterias y hongos
mediante la inhibición de la
enzima homoserina
transacetilasa.
26
03
02

27. Referencias
1. Goodfellow, M., Kämpfer, P., Busse, H.J., Trujillo, M., Suzuki, K., Ludwig, W., Whitman, W. B. (2012). Bergey's Manual of systematic
bacteriology.Volume Five: The Actinobacteria, Part A. 2nd edition. Georgia: Springer.
2. Álvarez R. (2014). Producción de compuestos bioactivos por Streptomyces clavuligerus: Análisis transcriptómico diferencial entre
Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 y mutantes alterados en la producción de antibióticos. Universidad de León [Internet].
Disponible en:https://dialnet.unirioja.es/servlet/dctes?codigo=44010
3. Yepes J. (2020). Mejoramiento de la producción de ácido clavulánico mediante el cultivo de Streptomyces clavuligerus en
fermentación extractiva,usando biorreactores operados en lote alimentado. Universidad de Antioquia [Internet]. Disponible
en:http://bibliotecadigital.udea.edu.co/handle/10495/17114
4. Taddei A, Rodriguez M, Marquez-Vilchez E. (2006). Isolation and identification of Streptomyces spp.from Venezuelan soils:
Morphological and biochemical studies(Internet). Disponible en:https://doi.org/10.1016/j.micres.2005.08.004
5. Romero J,Liras P, Martín J.(1988). Isolation and biochemical characterization of Streptomyces clavuligerus mutant biosynthesis of
clavulanic acid and cephamycin C.(Internet).Disponible en:https://doi.org/10.1007/BF00451623
6. López-Agudelo, V. A., Gómez-Ríos, D., & Ramirez-Malule, H. (2021). Clavulanic Acid Production by Streptomyces clavuligerus:
Insights from Systems Biology, Strain Engineering, and Downstream Processing. Antibiotics (Basel, Switzerland), 10(1), 84.
https://doi.org/10.3390/antibiotics10010084
7. Liras, P., Gomez-Escribano, J. P., & Santamarta, I. (2008). Regulatory mechanisms controlling antibiotic production in Streptomyces
clavuligerus. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 35(7), 667–676. https://doi.org/10.1007/s10295-008-0351-8
8. Liras P. (2014). Holomycin, a dithiolopyrrolone compound produced by Streptomyces clavuligerus. Applied microbiology and
biotechnology, 98(3), 1023–1030. https://doi.org/10.1007/s00253-013-5410-z
9. Paradkar A. (2013). Clavulanic acid production by Streptomyces clavuligerus: biogenesis, regulation and strain improvement. The
Journal of antibiotics, 66(7), 411–420. https://doi.org/10.1038/ja.2013.26
10. Kurt, A., Álvarez-Álvarez, R., Liras, P., & Özcengiz, G. (2013). Role of the cmcH-ccaR intergenic region and ccaR overexpression in
cephamycin C biosynthesis in Streptomyces clavuligerus. Applied microbiology and biotechnology, 97(13), 5869–5880.
https://doi.org/10.1007/s00253-013-4721-4

28. Referencias
1. Sánchez, C., Quintero, J. C., & Ochoa, S. (2015). Flux balance analysis in the production of clavulanic acid by Streptomyces
clavuligerus. Biotechnology progress, 31(5), 1226–1236. https://doi.org/10.1002/btpr.2132
2. Madigan, M.T., J. M. Martinko and J. Parker. (2014). Brock Biología de los Microorganismos, 10ª. ed., Prentice Hall International.
ISBN 84-205-3679-2.
3. López-Agudelo, V. A., Gómez-Ríos, D., & Ramirez-Malule, H. (2021). Clavulanic Acid Production by Streptomyces clavuligerus:
Insights from Systems Biology, Strain Engineering, and Downstream Processing. Antibiotics (Basel, Switzerland), 10(1), 84.
https://doi.org/10.3390/antibiotics10010084
4. Sanchez, Claudia & Gómez Grimaldos, Nathalia & Quintero, Juan. (2012). Production of clavulanic acid by fermentation of
Streptomyces clavuligerus: Evaluation of different culture media and mathematical modeling. DYNA (Colombia). 79. 158-165.
5. Gómez-Ríos, D., Junne, S., Neubauer, P., Ochoa, S., Ríos-Estepa, R., & Ramírez-Malule, H. (2019). Characterization of the Metabolic
Response of Streptomyces clavuligerus to Shear Stress in Stirred Tanks and Single-Use 2D Rocking Motion Bioreactors for
Clavulanic Acid Production. Antibiotics (Basel, Switzerland), 8(4), 168. https://doi.org/10.3390/antibiotics8040168