Ácidos nucleicos y su aplicación La base nitrogenada está unida a la posición 1 del anillo de la pentosa por medio de un enlace glucosúrico a la posición N1 de las perimidnos o a la N9 de las purinas purinas.. Para evitar ambigüedades entre la numeración de los heterociclos y el anillo del azúcar, las posiciones de la pentosa se numeran como primos (´). Una base unida a una azúcar se denomina nucleósido , cuando se une un fosfato, la base-azúcar-fosfato se denomina nucleotido : Base
Nucleosido
Nucleotido
Abreviatura ARN
ADN
Adenina
adenosina
ácido adenílico
AMP dAMP
Guanina
guanosina
ácido guanilico
GMP dGMP
Citosina
citidina
ácido citidilico
CMP dCMP
Timina
timidina
ácido timidilico
Uracilo
uridina
ácido uridilico
dTMP UMP
Tabla: los diferentes arreglos de los nucleótidos.
Los nucleótidos son los bloques de construcción a partir de los cuales se construyen los ácidos nucleicos. Los nucleótidos están unidos en una cadena polinucleotídicacon un esqueleto e squeleto que consiste c onsiste de series alternadas de residuos de azúcar y fosfato. La posición 5´ de un anillo de pentosa está conectada a la posición 3´ de la siguiente pentosa vía un grupo fosfato (ver Figura 1). Por lo tanto, se dice que el esqueleto de azúcar-fosfato consiste de un enlace fosfodiester en posición 5´-3´. Las bases nitrogenadas están por fuera del esqueleto.
El nucleótido terminal en uno de los extremos de la cadena tiene el grupo 5´ libre; y al otro lado de la cadena tiene un grupo 3´ libre. Es una convención escribir las secuencias de ácidos nucleicos en la dirección 5´-3´, de tal forma que el extremo 5´ está a la izquierda y el 3´ a la derecha. Cuando el ADN o el ARN son rotos en sus nucleótidos constituyentes, la ruptura puede llevarse a cabo en cualquiera de los lados de los enlaces fosfodiester. Dependiendo de las circunstancias, los nucleótidos tienen su grupo fosfato unido a cualquiera de las posiciones 5´ ó 3´ de la pentosa:
Figura: posibilidades del acomodo de los grupos fosfato en las ribosas de los nucleótidos.
Todos los nucleótidos pueden existir en una forma en la cual hay más de un grupo fosfato unido a la posición 5´ por ejemplo:
Figura: diferentes estados de fosforilación de un nucleótido
Todos los enlaces ( ,
y ) son ricos en energía, energía, la cual se utiliza utiliza como
fuente para múltiples actividades celulares. Los nucleótidos 5´trifosfatados son los precursores de la síntesis de los ácidos nucleicos. Regresa a los componentes del ADN Regresa a control traduccional por hemo Índice alfabético Regresa a resumen de información
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GGCATGAAAGTCAGGGCAGAGCCATCTATTGCTTACATTTGCTTCTGACACA A
CTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCACCTGACTCCTGAG GAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTT GGTGGTGAGGCCCTGGGCAGGTTGGTATCAAGGTTACAAGACAGGTTTAAG GAGACCAATAGAAACTGGGCATGTGGAGACAGAGAAGACTCTTGGGTTTCTG ATAGGCACTGACTCTCTCTGCCTATTGGTCTATTTTCCCACCCTTAGGCTGCT GGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCC ACTCCTGATGCTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAG T GCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGCTCACCTGGACAACCTCAAGGGCAC CTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAG AACTTCAGGGTGAGTCTATGGGACCCTTGATGTTTTCTTTCCCCTTCTTTTCTA TGGTTAAGTTCATGTCATAGGAAGGGGAGAAGTAACAGGGTACAGTTTAGAAT GGGAAACAGACGAATGATT
Biorreact
Caracterís Aplicació
or
tica
n.
Desventa Ventaja.
ja.
Materiales. Costo
Biorreact or lecho
Gasolina
Los
microorga s, de nismos se polimero
a)
Se
favorece la mezcla
Expansi ón
del
lecho. y desarrolla s hidráulica fluidizado Una n sobre la pigmento dentro del . expansió superficie s. sistema, n del de un Cracking debido a lecho sólido o la muy alta, Mezcla soporte recirculaci aumenta de de tamaño ón. la elemento pequeño. b) Se dimensió s Cuando el del quimicos mejora la n fluido se actividad reactor y hace la incremen separaci de pasar a biomasa, tando los ón. una ya que se costos velocidad favorece de suficiente el capital. elevada a contacto través de Estudio entre los las del microorga partículas comport nismos y sólidas amiento el (flujo sustrato. hidrodin ascendent ámico. e), estas c) Se
Entre
los
materiales que
se
emplean como soporte se encuentran :
arena,
biolita, espuma de
vidrio,
resinas sintéticas, vermiculita , antracita, polietileno, entre otros. Estos materiales de caracteriza n por tener bajas densidade
son
requieren
Puede
s, diámetro
suspendid
bajos
resultar
de
as,
es
costos de complica partícula
decir,
se
inversión
do
en
modelam 0.5 mm, su
provoca la
el entre 0.1 y
Huihen g Mecha nical & Electric al Eqpt Co., Ltd US 60035000.
$
fluidizació
equipamie iento del forma
n
nto
del
y reactor
tiende
a
lecho. Por
operación generan
ser
lo que, en
.
do
esférica,
el
ciertas
son
arranque
incertidu resistentes
del
mbres
reactor se
sobre su abrasión,
dispone
desempe tienen una
de
ño al
un
sistema
o
(sólido-
de
escalar
líquido),
el
sin embargo, con
el
desarrollo de
la
actividad microbian se
la
superficie
moment
bifásico
a,
a
rugosa
y
son porosos. El
cuerpo
proceso. del Condicio nes
biorreactor se
puede
construir
mecánic
en acrílico,
as.
vidrio
La
o
acero inoxidable,
produce
abrasión
gas, de tal
causa
forma,
erosión
último
que existe
de
caso,
un cambio
tuberías
suele
a trifásico
y
recubrir de
(sólido-
accesori
un material
líquido-
os.
refractario,
en este
por
se
gas).
ejemplo la gunita.
Biorreact ores pulsantes .
El
fluido
que
se
hace
Producci ón
de biorreacto
Biodisel,
pasar por Tratamie el
lecho, nto
es
de
residuos,
impulsado Operacio aplicando n oleadas
El uso de
continua,
intermiten Producci
res pulsantes permite una mejor distribuci ón calor, mismo
de al
Poliol
Los biorreactor es
camisa de
pulsantes experiment ales,
vidrio reactor 10l
suelen construirs e en vidrio, acrílico
con
de
biorrea ctor
o US
$
tes
de ón
tiempo,
acero
500-
presión, a metabolit que
inoxidable; 3000.
través de os.
reduce la
con
bombeo,
dispersió
dispositivo
es
n axial, lo
s
el flujo no
que
fabricados
es
favorece
en
constante.
el
diversos
desarrollo
polímeros,
de
por
decir,
De manera general, los biorreacto
un
gran
anexos
ejemplo,
número de
pulsadores elásticos
res
procesos
de
pulsantes
bioquímic
membrana,
responde
os
cuya
n
a
dos
diferentes esquemas
apertura se
Una ventaja de este
tipo
controla mediante electroválv
de
de
operación
biorreacto
:
r, es que
Estos
se
sistemas
aprovecha
disponen
n
de
1. Involucra el movimient o
los
ulas
beneficios
elementos
de la
de
alternado
pulsación
de
para
agitación por pulsos (platos
o
algunos
permitir la
émbolos),
elementos
agitación
por lo que
pertenecie
del
favorecen
ntes a la
sistema.
bioproceso
columna,
s aerobios
es
continuos,
decir,
la
en
donde
pulsación
el
medio
es
es de alta
generada
viscosidad
por medio
.
del movimient o ascendent e
y
descende nte de las placas, a
o
través
de
un
dispositiv o
o
conector acoplado a
la
columna. Este
tipo
de operación ,
se
Se
suelen
utilizar para
la
producció n
de
metabolito s y para el tratamient o
de
residuos.
observa en biorreacto res pulsantes de placas, biorreacto res pulsantes de pistón y biorreacto res pulsantes neumático s 2.
La
pulsación se genera por medio de
la
transmisi ón hidráulica de
una
perturbaci ón,
al
fluido contenido en
la
columna. En
esta
categoría se encuentra n
los
biorreacto res
que
utilizan la misma bomba de desplaza miento positivo para incorporar el sustrato y el sistema de pulsación neumático .
La
pulsación se genera por medio de
la
incorpora ción gas presión
de a
que impulsa el líquido ubicado en
un
brazo paralelo a la columna, es
decir,
se presenta en biorreacto res pulsantes neumático s
Biorreact ores agitados por fluidos.
Debido
Este tipo El Dentro de de
mezclado
estos
es
fermenta
más
dispositiv dores se eficiente. os
se usa
pueden
habitual
encontrar
mente
los
para
biorreacto procesos res: airlift, con agitados y enzimas
a que los sistemas biológico s
son
Existen
suscepti
elevados
bles
al
coeficient daño es
de celular
difusión
por
las
del gas.
elevadas
Los
El
biorreactor costo es
de
del
agitados
sistem
por
a,
fluidos,
depend
son
erá del
dispositivo biopro s
ceso a
cilíndricos, realizar generalme
en
él,
de
libres
columna
inmoviliz
eidad
de
adas,
el medio.
burbujeo. Dispositiv os cilíndricos ,
en
los
que
el
mezclado se realiza a
través
de medios mecánico
e Homogen
el esfuerzos
cultivo
cortantes.
de
Soporte
células
con
en suspensi ón
o
inmoviliz
de o
(libre
en
agitación ,
se
recomien da que la velocida del
alta rotor
se
concentra reduzca ciòn
de como
biomasa.
superficie
emplead
de
d
Elevada
adas.
s. El aire Es estéril
en des
así como Pequeños para
velocida
de contacto.
mínimo a
nte de
inoxidable, vidrio
ja
que
microorga todas las
presenta
nismos y escalas
este
o
mezclado través
de as
medios mecánicos
sistemas, ocasiones
(volum
está
en de
recubierto
en
relaciona aislamient
la laboratori
da con el o.Cuentan
del
ción o en
volumen
tanque,
la
de
pasa
por industria
un plato o de anillo
de fermenta
aspersión, ciones,
con un
cultivo., debido a que aparecen
a) Unachaque ta de alta eficiencia para
operaci ón).
incremen con: del
su
en algunas dad
ón,
to
y
capaci
inyecta
investiga
monito
estos de
or
inferior
y
cuerpo reo
producci
de
de
control
que se
os
los
se realiza a sistem
biorreact
parte
su
de
de
por
para
los que el ucción,
esporas),
esta
l
acrílico, en constr
de
desventa
materia
acero
600 rpm. El La
del
el
control de
que posee puede
problem
pequeños utilizarse
as en el a
orificios y incluso
escalado
choca con para
,
las
como el
fermenta
paletas de ciones de la turbina reología inferior,
completa
dando
y
lugar
en
a procesos
burbujas
en
que
que
permiten
exigen
los se
de
velocidad
oxígeno
es
seno
líquido. La masa temperatu calor. ra necesaria para
el
proceso se suministr a a través de camisas o serpentin es
de
el transfere del ncia
b) Unidades de control
incremen de to
del operación
estrés
(pH,
mecánic
espuma,
o por la oxígeno agitación disuelto, del
temperatur
impulsor a)
la difusión altas
hacia
tales
temperatur
de y
, incremen to en la
c) Flujómetro
producci d) ón
de Medidores
espumas de oxígeno y transport e de las células
e) Bombas peristáltica s
al
f) Sistema
interior
de
del
muestreo.
biorreact or.
Por
otra parte, es
externos
necesari
con
o
recirculaci
una
ón
cuidado
agua.
de
tener
especial cuando se utilizan determin ados biocatali zadores, ya
que
estos pueden ser dañados o destruid os por la acción de
las
palas impulsor as. A
pesar
de
su
versatibil dad, sus costos
de construc ción, operació n
y
manteni miento son muy oneroso s.
Por
limitacio nes tecnicas referente s
a
la
transmisi ón
de
potencia y a los problem as
de
sostenim iento del conjunto "flecha de transmisi ón
-
impulsor es" no es posible
construir unidades mayores a 300m3. Alto esfuerzo de corte necesita bajas velocida des. Generan grandes gradient es
de
esfuerzo de corte y causan tension en
las
celulas en areas de
alta
turbulen cia. Estos pueden provocar fuerzas
de cizalla elevadas ,
de
modo que
no
son adecuad os para.
Biorreact or
de
columna de burbujeo.
Disponen de
un
eyector de gas en el fondo del dispositiv o, que lo suministr a
en
forma
de
pequeñas burbujas, permitien do
su
difusión
Son especial
Los
mente
sistemas
usados
de control
en reaccion es
que
involucra n reaccion es
que constituye n
dispositiv os son:
tales a) Control
como
de flujo de
oxidació
gas.
n, cloración
en
el ,
líquido
y alquilació
b) Control de temperatu ra.
el
n,
mezclado
polimeriz c)
del medio ación de cultivo.
estos
e Sensores
idrogen de flujo de
Operan
ación, en calor.
bajo
la
régimen
producci
continuo
ón
y
combusti
de
d) Control de presión.
semiconti bles
El
nuo.
mezclado
sintético
s a través es de
un eficiente.
proceso
Existen
de
elevados
conversi ón
más
de
gas y en reaccion
coeficient es
de
difusión del gas.
es bioquími
Homogen
cas tales eidad
el medio.
como fermenta ción
y
tratamien to
en
de
aguas
Pequeños esfuerzos cortantes. Soporte
residuale con s Se utilizan a
alta
concentra ciones de biomasa.
menudo
Elevada
para
superficie
cultivos
de
de
contacto.
células animales y vegetales ,
así
como para biocataliz adores inmoviliz ados, debido a que presenta n menores niveles de cizalla que
los
tanques agitados. Se emplean en
la
producci ón
de
proteínas de origen
unicelula r, tratamien to
de
aguas residuale s,
así
como para
el
crecimie nto
de
microorg anismos sensibles al estrés producid o por la agitación mecánica . Ideales para cultivos aerobios desde el punto de vista del coeficien te
de
transfere
ncia
de
masa de oxígeno.
Es
un
dispositiv Se o
utilizan a mezclado
cilíndrico
menudo
es
formado
para
eficiente.
por
una cultivos
zona
de
ascendent e,
en
la
que
se
inyecta el gas, y una zona descende nte.
La
incorpora ción
del
gas en el sistema origina una BIORREA CTORES AIRLIFT.
El
Existen elevados
células
coeficient
animales
es
y
difusión
vegetales del ,
de gas.
así Homogen
como
eidad
para
el medio.
biocataliz adores inmoviliz ados, debido a que
disminuci presenta ón de la n presión lo menores que ayuda niveles a
más
en
Pequeños esfuerzos cortantes. Soporte con
alta
concentra ciones de biomasa. 1.-
la de cizalla Elevada
recirculaci que ón
los superficie
del tanques
de
fluido y en agitados. contacto. consecue ncia
la emplean
fluidizació en n
El soporte
Se
de
la
la producci
biomasa.L ón a
de
proteínas
circulació de origen n del flujo unicelula en
el r,
donde se desarrolla rá
la
película microbian a debe ser resistente a la
interior
tratamien abrasión,
del
to
dispositiv o
puede
ser externa o interna.
de con
aguas
capacidad
residuale tampón y s,
así gran
como para
superficie el de
crecimie nto
de
microorg anismos sensibles al estrés producid o por la agitación mecánica .
contacto. 2.La temperatu ra deberá ser controlad a
en
función de
la
naturaleza
Ideales
del
para cultivos aerobios desde el punto de vista del coeficien te
de
transfere ncia
de
masa de oxigeno.
microorga nismo, es decir,
si
se encuentra dentro del rango
de
los psicrófilo s, mesófilos o termófilos .
El
aumento en
la
temperatu ra disminuye la actividad microbian a
y
produce una pérdida en
la
eficiencia
del proceso. 3. El pH del sistema depender á de los requerimi entos del microorga nismo. Generalm ente este parámetro tiene relación directa con
el
crecimient o de la biomasa en suspensió n, de tal manera que
para
favorecer su adecuado
desarrollo y transform ación del sustrato en
el
producto deseado, será indispens able su control, a través de dispositiv os adecuado s
para
dicho fin. 4.
A
mayor tiempo de residencia del
gas
dentro del biorreacto r,
mayor
será tiempo de
el
contacto entre
el
sustrato y los microorga nismos, por
lo
tanto,
la
eficiencia del sistema será mejor. 5.
Al
aumentar la velocidad de flujo se disminuye el tiempo de contacto entre el sustrato y la biomasa microbian a, disminuye
ndo
la
eficiencia del sistema. 6. Generalm ente,
los
microorga nismos que
se
desarrolla n en estos biorreacto res requieren de fósforo, nitrógeno y
azufre,
que deben ser suministr ados
de
acuerdo a
sus
necesidad es.
dores de membran a.
Tal
dores
se
de
como
a)
membran
Biorreacto
a
res
Biorreacto toxicidad subtema
de
a)
mencionó La
en
de del
el
membran
res
a
membran
medio de los
(Membran
a
soporte
e
(Membran puede
es
Bioreactor
e
membrana,
MBR).
Bioreactor fases de nto
b)
biocatalíti
Reactores
cos
biocatalíti
membran
cos
a
membran
(Biocataly
a
tic
(Biocataly
Membrane
tic
Reactor,
Membrane
BMR) Los
Reactor,
MBR
se
caracteriz an porque la membran a
Tratamie nto
de
aguas residuale s
de
BMR) Los MBR
biorreactor
crecimie
Reactores de
anterior,
causar
MBR).
b)
Fermenta
Fermenta
se
caracteriz an porque la membran
nte,
se
de
muerte las
celulas en
su
estado inicial de desarroll o
generalme componen
lento, de
de
dos
partes:
el
reactor biológico y el módulo de membrana
y que
de
de
sirve la
rendimie como ntos
Depen
cantida
sistema de d
que
limitados filtración.
se va a
de
maneja
celula.
la
Dichas membrana s
pueden
r.
únicament
a
ser planas,
e
únicament
tubulares,
contribuy
e
de
e
contribuy
rotatorio o
control
e
de
del
control
al
transporte de
masa,
es
decir,
no contribuy e con la reacción y sólo represent a
un
medio
al
disco fibra
hueca. Se
del transporte de
masa,
es
decir,
fabrican en: a)
no
Materiales
contribuy
orgánicos
e con la
a base de
reacción y
polímeros
sólo
o
represent
copolímero
a
s
un
como:
medio
polisulfona
filtrante.
filtrante.
,
El
El
polietersulf
principio
principio
ona,
de
de
polietileno,
funciona
funciona
entre
miento de
miento de
otros.
estos
estos
biorreacto
biorreacto
res
res
se
se
basa en la
basa en la
separació
separació
n de la
n
de
la
b) Materiales inorgánico s, las
como
materia
materia
sólida en
sólida en
suspensió
suspensió
n y de la
n y de la
biomasa
biomasa
microbian
microbian
a
a
contenida
contenida
en
en
el
cerámicas.
el
medio de
medio de
cultivo
cultivo.
al aplicar
al aplicar
presión
presión
diferencial
diferencial
entre
entre
ambos
ambos
lados
de
lados
de
la
la
membran
membran
a,
a,
al
tiempo que
al
tiempo la
que
la
fase
fase
líquida,
líquida,
que
que
contiene
contiene
al
al
producto
producto
de
de
la
biotransfo
la
biotransfo
rmación,
rmación,
atraviesa
atraviesa
la
la
membran
membran
a. La
a. La
diferencia
diferencia
de
de
presión a
presión a
aplicar
aplicar
depende
depende
del
del
tamaño
tamaño
del poro y
del poro y
de
de
la
la
calidad de
calidad de
la
la
membran
membran
a.
a
Trat
amiento de aguas residuales Nec esidad de menor volumen de reactor debido la
a
mayor
concentra
ción
de
sólidos suspendid os en el licor mezcla.
– Desarrollo de biomasa especializ ada. Debido
a
las elevadas edades de fango las
a que
trabajan estos sistemas es posible el desarrollo de biomasa especializ ada
en
degradar
compuest os específico s con los que están en contacto. Esta capacidad es
muy
interesant e para el tratamient o
de
efluentes que presentan sustancia s difíciles de degradar, como ocurre en determina dos sectores industrial es.
–
Mayor
estabilida d
ante
sobrecarg as. Debido
a
la elevada concentra ción
de
sólidos con
la
trabajan estos sistemas y
a
la
elevada edad
del
fango que se establece, los sistemas MBR presentan mayor estabilida d que los sistemas convencio nales
en
episodios de
picos
de caudal, carga
o
ante cambios bruscos en
el
efluente a la planta. Esta cualidad convierte a
estos
sistemas en tecnología especialm ente adecuada para
los
vertidos industrial es
que
presentan un comporta miento estacional ,
como
son en el sector conserver
o, bodeguer o, etc.
– Aumento de
la
calidad del efluente. Se consiguen rendimien tos
muy
superiore s
en
eliminació n
de
compuest os orgánicos , nutrientes y microorga nismos. En función de calidad
la
conseguid a
y
del
uso posterior, el efluente puede ser reutilizado directame nte
o
puede servir como alimentaci ón
de
tratamient os posteriore s
La
toxicidad del medio de soporte puede causar fases
de
crecimient o
lento,
muerte de las células en su estado
inicial
de
desarrollo y rendimien tos limitados de
la
célula Tal como
se
mencionó en
el
subtema anterior, los biorreacto res
de
membran a, generalme nte,
se
compone n de dos partes: el reactor biológico y
el
módulo de membran a
que sirve como sistema de filtración. Dichas membran as pueden ser planas, tubulares, de
disco
rotatorio o de
fibra
hueca. Se fabrican en: a) Materiales orgánicos a base de polímeros o polímeros como: polisulfon a, Polietersu lfona,
polietileno ,
entre
otros. b) Materiales inorgánic os, como las cerámicas Dep ende de la cantidad que se va a manejar
Referencias Bibliograficas.
Miranda, O. F. (2007). ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA FERMENTADA A PARTIR DEL SUERO DE QUESO. CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS Y CONTROL DE CALIDAD. Rev Cubana Aliment Nutr , 103-108. Rodríguez, V. C. (2008). Proceso de elaboración de yogur deslactosado de leche de cabra. Ciência e Tecnologia de Alimentos , 109-115. UnADM. (2017). Ingeniería de biorreactores I. Obtenido de Unidad 3. Clasificación y
aplicación
de
biorreactores
no
convencionales
:
https://unadmexico.blackboard.com/bbcswebdav/institution/DCSBA/Bloque%201/B T/05/BIB1/U3/Unidad3.Clasificacionyaplicaciondebiorreactoresnoconvencionales.p d
Biorreactores de lecho fijo, características, aplicación, ventajas, desventajas, materiales, costos.
