Metabolismo

La producción de compuestos a escala industrial esta asociada al metablolismo de un organismo. Por ejemplo, en el proceso de producción de cerveza que requiere un mecanismo fermentativo donde el piruvato se decarboxila a acetaldehido que a su vez se reduce alcohol, se observa que las fases iniciales se llevan acabo en presencia de oxígeno. Esto permite respiración celular y generación de biomasa. Sin embargo, una vez se alcanza la biomasa esperada se reduce la presencia de oxígeno para llevar un metabolismo fermentativo en donde se produce el alcohol.
Uno de los grandes retos a escala industrial es entender como estas rutas son reguladas para mantener la homostasis del sistema. Este conocimiento permite el diseño de estratégias para poder expresar un producto en la cantidad deseada. Entre los mecanismos de regulación se encuentran aquellos que actuan a nivel de la enzima, como retroalimentacion alimenticia, y aquellos que actuan a nivel genético, como en el modelo del operón de lactosa donde hay una proteína represora.
Típicamente, el uso de mutaciones en las regiones regulada es una de las opciones mas utilizadas para lograr expresión a nivel industrial.
Otro aspecto regulatorio es la capacidad de los organismos de utilizar azucares de manera preferencial. Esto se observa, por ejemplo, al crecer Escherichia coli en glucosa y lactosa. Bajo estas condiciones de cultivo al realizar una curva de crecimineto del organismo se obsevan dos fases logarítmicas. Estas fases se deben a que glucosa se usa preferencialmente sobre lactosa. En presencia de glucosa ocurre represión catabólica en la cual el promotor de lactosa al ser débil no se expresa. La falta de expresión del operón de lactosa evita la producción de las enzimas requeridas para utilizar la lactosa. Sin embargo, una vez la glucosa se consume, cAMP-CAP se une a la region del promotor permitendo una expresión del opreón junto al hecho de que la proteína represora no se une al operador.

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