actinomicetos productores de aantibioticos

7/13/2019 Actinomicetos Productores de Aantibioticos

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ACTINOMICETOS PRODUCTORES DE AANTIBIOTICOS

Los actinomicetos como fuente de productos de inters biotecnolgico

Qu son los actinomicetos?, caractersticas y familias:

Actinomiceto

Los actinomicetos son un grupo de microorganismos unicelulares, muyabundantes en el suelo, aguas estancadas, estircoles y, en general en lugaresdonde los restos vegetales se descomponen aerbicamente [2]. Son un grupode bacterias filamentosas, que tienen similitud con los hongos, por sumorfologa, tipo de reproduccin y crecimiento en medios de cultivo slido ylquidos [8]. Son bacterias Gram positivas(que tienen en su pared celularpeptidoglicano), resistentes a la penicilina, lo que constituye la principal diferenciacon los hongos filamentosos. Pese a que etimolgicamente actinomiceto significahongo en forma de rayo de sol, actualmente se les engloba dentro del grupo de losEsquizomicetos, donde constituyen el orden de los Actinomicetales [2,3,8]. Laprincipal caracterstica de los Actinomicetales es su capacidad para formarfilamentos delgados ramificados o un micelio ramificado similar a los hongos(aunque de menor dimetro). Adems, al igual que los hongos, producen esporas[8].

Es interesante destacar que las condiciones climticas controlan su nmero yvariedad poblacional. La mayora son seres aerobios estrictos, que crecen bien atemperaturas del orden de los 25C, son por tanto, microorganismos mesfilos; ya pH alcalino(pH 9). En estas condiciones pueden alcanzarse densidades depoblacin entre 108y 1011 UFC/gramo de suelo [3]. Actualmente, los actinomicetosse clasifican en diferentes familias, segn el manual de Bergey (2000) [3]. Las ms

importantes por su abundancia son:
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1. Streptomycetes: constituyen el 95% de los Actinomicetales. Tienen hifas nofragmentadas, un micelio areo extenso, esporas o conidias en cadena. Losgneros representativos son: Streptomyces, Microeliobosporia y Sporichthya.

2. Actinomycetes del tipo Nocardia: constituyen el 1,98% de losActinomicetales. Poseen hifas fragmentadas con pequeas estructurasredondeadas. Los gneros ms representativosson: Pseudonocardia, Nocardioidesy Terrabacter.

Estos microorganismos son un grupo muy importante desde el punto de vistabiotecnolgico debido a que producen vitaminas (principalmente del grupo B),antibiticos y pigmentos de gran inters industrial [2].

Principales funciones de los actinomicetos. Produccin de estreptomicina.

Una vez se tiene una idea de qu son los actinomicetos y qu clases hay, esnecesario conocer sus funciones ms caractersticas, para as entender susmltiples aplicaciones biotecnolgicas.

Las principales funciones que presentan los actinomicetos, segn Waksman, sonlas siguientes

o Actan en la descomposicin de residuos animales y vegetalesliberandoamonaco y cidos orgnicos. Estos ltimos son capaces de formar complejosmuy importantes en edafognesis (proceso de formacin y evolucin de un suelo)

y en la nutricin vegetal, ya que tienen una gran movilidad y capacidad quelantepara ceder a las races el nutriente que se requiera.

o Mineralizacin del humuscon la consiguiente liberacin de principios tiles parala nutricin de las plantas.

o Participan activamente en los procesos de humificacin, particularmente enlaformacin de sustancias melnicas.

o Su micelio presenta una parte interesante de la materia prima para la sntesis

decompuestos hmicos, adems posee unas protenas (hidrofobinas) que tienencapacidad para que el micelio resista a la falta de agua. Estas protenas hanadquirido un importancia ya que uno de sus componentes, rico en cistenas (SC3),est relacionado con el Alzheimer.

o Secrecin de sustancias antibiticascomo la estreptomicina, tetraciclina, etc.,con el fin de producir equilibrios genricos o antagnicos especficos hacia loscomponentes de la microflora bacteriana. Incluso son capaces de producir una


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accin fitopatognica ejercida por algunas especies sobre plantas de intersagrcola.

Es interesante estudiar ms en detalle cmo se lleva a cabo la produccin deantibiticos, como la estreptomicina, por parte de estas bacterias.

La estreptomicina es un antibitico aminoglucsido producido por Streptomycesgriseus. Este antibitico se transporta de forma activa a travs de la membranabacteriana, y una vez en el interior celular se une de forma irreversible a protenasreceptoras especficas de la subunidad 30S de los ribosomas bacterianos. As,interfieren en el complejo de iniciacin de la traduccin dando lugar a laproduccin de protenas no funcionales. Todo esto genera un transporte aceleradode aminoglucsidos aumentando la ruptura de las membranas citoplasmticas delas bacterias y por tanto su muerte (por tanto, es bactericida) [9].

El proceso de produccin industrial del antibitico comienza con un cultivo primario(de pequeo volumen) donde se deja crecer el microorganismo, siempre con losnutrientes necesarios y en las condiciones ptimas. Segn ste va creciendo, seva aumentando el volumen del cultivo, para finalmente llegar al fermentador. Unavez en el reactor, se le somete a una situacin de estrs (medio cido), para quecomience a producir la estreptomicina [9].

El antibitico obtenido se purifica. Para ello primero se neutraliza con una solucinbsica y posteriormente, se filtra para eliminar impurezas. A continuacin, seevapora la solucin para concentrar el producto. El elemento concentrado se lavay se le somete a una hidrogenacin cataltica. Todo ello se vuelve a filtrar y se

liofiliza (eliminacin del agua) comprobando que est completamente estril. Porltimo, el antibitico esterilizado se encapsula (se hace un ensayo de esterilidad),se etiqueta, empaqueta y se expide [9].

Agricultura sostenible: actinomicetos y biofertilizacin.

Otro ejemplo de la importancia de los actinomicetos en la industria biotecnolgica,es la aplicacin de estas bacterias para mejorar cultivos con el fin de establecer unnuevo tipo de Agricultura Sostenible

Una de las cualidades que se observan en estas bacterias es su presencia en

la rizosfera(zona del suelo afectada por el desarrollo de las races), por ello se lesdenominanrizobacterias. Debido a esta particular localizacin, los diferentesgneros resultan muy beneficiosos para las plantas, ya que favorecen sucrecimiento, controlan la aparicin de hongos no deseables y ayudan a laasimilacin de hierro, fsforo y nitrgeno.

Se puede hablar de simbiosis planta-bacteriao incluso, de helper bacteria(bacteria ayudante). La Biofertilizacin, por tanto, consiste en el aumento del


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nmero de microorganismos en un suelo para acelerar los procesos microbianos yaumentar la cantidad de nutrientes asimilables por la planta [6].

Este tipo de tratamiento de la planta con actinomicetos presenta numerosasventajas: disminuye el uso intensivo de fertilizantes, disminuye los costes de

produccin de muchos alimentos, y aumenta la competitividad en el mercado. Enresumen, una buena biofertilizacin reduce el uso de energa de la planta a la horade absorber los distintos nutrientes, disminuye la degradacin del agro-ecosistemay reduce la prdida de nutrientes del suelo por lixiviados, sobre todo de nitrgeno.

Esta misma aplicacin se ha utilizado en Mxico [5], donde el cultivo de la papareporta muchos beneficios, pero hay un hongo que destruye gran cantidad decultivos (de un 20 a un 50%), por lo que acarrea prdidas sustanciosas. Lasolucin es la misma que en el caso anterior, control biolgico poractinomicetos.

Se ha visto que son efectivos frente a numerosos patgenos de la planta, sonbaratos, duraderos, no contaminan y no alteran el ecosistema.

As pues, se reducen aquellos microorganismos indeseables en el suelofavorecindose los organismos tiles para los cultivos, con lo que la produccin dela planta aumenta [8].

Hoy en da ya hay empresas biotecnolgicasque se dedican a lacomercializacin de concentrados de distintos microorganismos favorables para laplanta. Uno de estos productos incluye actinomicetos del gnero Streptomyces [7].

Sheila Blanco Barrientos, Concepcin Garca Montas y Lidia Sanz Somolinos

Bacterias corineformes, proactinomicetos y actinomicetos

Caractersticas principales de las corinebacterias. Caractersticas e importanciadel gnero Propionobacterium. Caractersticas e importancia delgnero Corynebacterium. Caractersticas generales de los actinomicetos.Bacterias nocardiformes. Estreptomicetos. Importancia de las bacterias de estosgneros. Aplicaciones industriales.

1.- Caractersticas de los actinomicetos.

Bacterias Gram-positivas que presentan crecimiento micelial durante parte de suciclo biolgico (actinomicetos) o bajo determinadas condiciones fisiolgicas y decrecimiento (pro-actinomicetos).


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La movilidad es poco frecuente, se limita a algunos grupos y se produce porflagelos.

Los micelios de los actinomicetos son inmviles y slo las esporas pueden sermviles.

Paredes celulares: mucha variabilidad en la en la composicin del peptidoglicano,lo que tiene valor taxonmico.

Modelos de desarrollo en los actinomicetos miceliales: el crecimiento se efectanormalmente por elongacin de las clulas que forma la hifa del micelio.

Este micelio puede estar introducido en el substrato o ser areo; en ste ltimocaso, cuando se agotan los nutrientes del medio se produce por tabicacin de laspuntas de las hifas la esporulacin.

En una colonia pueden coexistir partes con crecimiento activo, partes enesporulacin y partes en Lisis por el agotamiento de nutrientes.

2.- Grupos importantes de Aci tnomicetes.

- Actinobacterias.

- Nocardias.

- Dermatophilus.- Estreptomicetos.

- Actinoplanetes.

2.1.- Grupo de actinobacterias.

Bacterias aisladas con una ligera tendencia a formar agregados tras su divisin.

No forman micelio areo ni esporas en ningn caso.

Morfolgicamente van desde cocos (Micrococcus) hasta bacilos permanentes(actinomicetos) aunque pueden presentar diferentes morfologa durante sudesarrollo (Arthorbacter,nutricionalmente anlogas a los pseudomonas,y Cellulomonas).


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Son habitantes del suelo, piel y cavidad bucal.

La mayora son aerobios respiradores aunque hay algunos anaerobiosaerotolerantes.

2.2.- Grupo Nocarida (nocardiformes)

Grupo de microorganismos indentificable por las caractersticas hidrofbicas de supared debidas a la presencia de compuestos lipidicos: bacterias cido-alcoholresistentes.

No se conocen mecanismos de transparencia horizontal de genes naturales, latransformacin ha de hacerse a travs de protoplastos.

Forman normalmente micelios substrato y areos slo en ciertas ocasiones.

No forman nunca esporas.

Son bacterias del suelo (Nocardia), parsitos de animales superiores(Mycobacterium tuberculosis, M. leprae) o de plantas (Corynebacterium fascians).

Tanto en la tuberculosis (M. tuberculosis) como en la lepra (M. leprae) se produceel crecimiento del micelio en los pulmones o en la piel causando una afeccincrnica en la que el tratamiento con antibiticos es muy complicado.

Las corinebacterias son importantes por la produccin de metabolitos secundarios,por su accin mineralizadora de algunos productos orgnicos y como productoresde enfermedades.

Las bacterias corineformes han venido utilizndose en la industria por ser el grupoms importante de productores de aminocidos tales como triptfano, lisina, cidoasprtico y treonina.

2.3.- Grupo Dermatophi lus.

Grupo de bacterias formadoras de esclerocio (talo de clulas), y esporas mviles.


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Pueden ser bacterias del suelo (Geodermatophilus), parsitos sobre la piel deanimales superiores (Dermatophilus) o simbiontes con algunas plantas noleguminosas (Frankia).

La invasin de pelos radiculares por Frankia suele inducir la formacin de una raz

adventicia que se transforma en una estructura coraloide donde se produce lafijacin de N2. A veces se induce getropismo negativo en la raz adventicias. Se hadetectado la presencia de hemoglobina en mdulos de las no leguminosasinfectadas.

Las bacterias del gnero son capaces de infectar y nodular especficamenteespecficos de genero plantas del tipo de los Alisos (Alisus) y de otras familiasentre las que se encuentran Rhamanales(donde est Vitis) y Rosales(donde estla frambuesa). En estos mdulos se produce fijacin de nitrgeno de una formasimilar a la deRhizobium. Las plantas suelen ser arbustivas usadas enestablecimiento de dunas, forrajeras y en algn caso, madera.

2.4.- Estreptomicetos.

Bacterias que forman micelio substrato y luego areo donde forman esporas porfisin de las puntas de las hifas.

Muy verstiles nuticionalmente que tienen gran importancia como agentesmineralizadores de materia orgnica del suelo y como productores de metabolitossecundarios de inters industrial.

Los productores de antibiticos ms importantes cualitativa y clinicocuantitativamente desde el punto de vista.

Bacterias productoras de ms del 60% de los antibiticos, adems de otrassubstancias de inters. Tambin son productores de herbicidas.

2.5.- Actinoplanetes.

Similares en algunas cosas a los Estreptomicetos.

Forman esporas al final de la hifa que se enroll sobre si misma y se divide dandolugar a las esporas.

Algn grupo fermenta celulosa.


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3.- Concepto de antibitico. De sntesis enzimtica.

Son substancias de sntesis qumica o biolgica que destruyen oinhiben el crecimiento de microorganismos. Esto incluye:

Agentes antibacterianos

Agentes antivirales

Agentes antifngicos

Agentes antiparasitarios (anti-protozoos y anti-helmintos)

Son productos del metabolismo secundario microbiano que presentan accin letalsobre otros microorganismos.

Ecolgicamente su funcin consiste en dar ventaja al microorganismo productorpara que pueda colonizar ambientes con ms eficacia que sus competidores.

Esta accin ha de producirse a bajas concentraciones.

Son producidos en fases tardas del crecimiento, no son esenciales, su estructuraqumica es compleja, se producen como familias de compuestos y son producidas

por un rango limitado de organismos (hongos, Bacillus, Streptomyces).Por su estructura qumica pueden agruparse en varias clases:

Molculas orgnicas:

Compuestos de mayor o menor complejidad sintetizados enzimticamente por elmicroorganismo productor.

En este grupo se encuentran los principales antibiticos de uso clnico: penicilinas,estreptomicina, cloranfenicol, etc.

Antibiticos peptdicos:

Compuestos formados por una cadena peptdica de corta longitud. dependiendode cmo se produce su sntesis podemos distinguir:

Antibiticos peptdicos de sntesis enzimtica:


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La secuencia de aminocidos es el resultado de la unin enzimtica ordenada deaminocidos que forman la cadena.

A este grupo pertenecen antibiticos como la bacitracina y polimixina.

Antibiticos peptdicos de sntesis ribosomal:Son el resultado de la transcripcin y traduccin de un gen plasmdico o genmicodel microorganismo productor.

A este grupo pertenecen las bacteriocinas y las colicinas.

En ciertos casos este tipo de antibiticos se ha utilizado como aditivo alimentario(la nisina producida por Streptococcus lactis es aadido a los productos lcteospara prevenir su deterioro).

Por su sitio de accin pueden clasificarse en:Antibiticos que interfieren con la sntesis de peptidoglicano:

Causan la lisis de la bacteria.

Ejemplo: la penicilina

Antibiticos que actan despolarizando la membrana celular:

Producen la muerte del microorganismo al impedir la fosforilacin oxidativa.

Ejemplos: la polimixina y muchas bacteriocinas, entre ellas, la nisina.

Antibiticos que impiden la sntesis de protenas:

Inhiben el funcionamiento del ribosoma.

Ejemplo: el cloranfenicol. Antibiticos que impiden la replicacin (ej.: cidonalidxico) o la transcripcin (ej.: Rifampicina) del ADN.

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