Gradientes, permeabilidad y balance de materia en cultivos superficiales de Aspergillus niger Público Deposited

En el presente trabajo se estudio la fisiología de Aspergillus niger cuando crece sobre superficies sólidas, particularmente, se exploraron tres aspectos: 1. El efecto de la disponibilidad de sustrato en el rendimiento Yx/s, midiendo y considerando el espesor de la biopelícula como un factor que limita la eficiencia biosintética, 2. El cambio de la permeabilidad membranal como función de la concentración de sustrato, S0, y 3. Los gradientes de nutrientes en el agar. A fin de entender mejor la fisiología del cultivo en superficie, se definió la variable s0, como la disponibilidad de sustrato por unidad de área (mgcm-2 ) que se puede calcular como el cociente: S0/a, donde a es la relación A/V del soporte, de tal manera que s0 tiene dos fuentes de variación; el volumen del medio y S0. Entonces, se diseñó un experimento con un rango de s0 entre 6 y 63 mgcm-2 y se estimó el Yx/s, el espesor de la biopelícula, h, y se construyeron las curvas de producción de biomasa y consumo de glucosa; con ello se realizó el balance de materia con ecuaciones empíricas y fue posible deducir 4 propiedades de los cultivos fúngicos en superficie: 1. La densidad volumétrica final del cultivo es independiente de la concentración del sustrato y de su disponibilidad por unidad de superficie del soporte, 2. El espesor final de la biopelícula, h, sigue una función de saturación con respecto a s0. 3. El balance de materia indica que el rendimiento decrece conforme se aumenta s0. 4. Hay una constante de eficiencia de la producción de la biomasa por unidad de superficie que está definida por el máximo espesor posible de la capa del micelio, con una densidad volumétrica dada. La permeabilidad de la membrana al sustrato se estimó a partir de un modelo propuesto, para ello fue necesario medir, a diferentes concentraciones de sustrato (S0), el diámetro hifal (dH), la tasa específica máxima de crecimiento (µmax), además se realizaron las cinéticas de producción de biomasa y consumo de sustrato, el modelo permite estimar la permeabilidad del sustrato a partir de variables fisiológicas. Los resultados indican que cuando se modifica S0 de 12.5 a 100 gL-1 , la permeabilidad membranal disminuye aproximadamente un orden de magnitud. Este resultado podría explicar la baja sensibilidad a la represión catabólica observada en cultivos sólidos. También se observó que el dH disminuye aproximadamente en un 65%, lo cual permite incrementar el área específica de acuerdo a la siguiente relación: H H O x d X A 2 1 4 donde: Ax es el área por gramo de micelio seco, dH es el diámetro promedio de las hifas y ? es la densidad del micelio húmedo. Tal respuesta se puede interpretar como una adaptación morfométrica para incrementar el consumo específico de sustrato. Por otro lado, también se midió el tiempo de recuperación, T1 (tiempo necesario para revertir el campo magnético original después de un pulso de inversión), y la intensidad de señal axial (el campo magnético generado por los nutrientes) a través de imagenología de resonancia magnética nuclear (IRMN), los resultados indican que existen gradientes axiales en el agar, es decir, bajo condiciones de estudio la difusión pareciera ser un paso limitante para el metabolismo. Sin embargo, las imágenes también muestran que después de 72 horas de cultivo, las hifas penetran en el agar como una compensación a la baja disponibilidad de nutrientes en la superficie. También se concluyó que bajo las condiciones de estudio, las señales medidas por IRMN correspondían a todos los nutrientes y no eran exclusivas de la glucosa.

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  • 2012
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Última modificación: 01/13/2023
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