17.1C: Metabolitos Primarios y Secundarios

Los metabolitos primarios y secundarios se utilizan a menudo en microbiología industrial para la producción de alimentos, aminoácidos y antibióticos.

Objetivos de aprendizaje

• Describir cómo los metabolitos primarios y secundarios pueden ser utilizados en microbiología industrial para obtener aminoácidos, desarrollar vacunas y antibióticos, y aislar productos químicos para la síntesis orgánica

Puntos Clave

• Los metabolitos primarios se consideran esenciales para los microorganismos para un crecimiento adecuado.
• Los metabolitos secundarios no juegan un papel en el crecimiento, desarrollo y reproducción, y se forman durante el final o cerca de la fase estacionaria del crecimiento.
• Estos metabolitos pueden ser utilizados en microbiología industrial para obtener aminoácidos, desarrollar vacunas y antibióticos, y aislar los químicos necesarios para la síntesis orgánica.

Términos Clave

• bradicardia: la ralentización de los latidos cardíacos por debajo del promedio

El metabolismo bacteriano se puede clasificar en tres categorías principales: el tipo de energía utilizada para el crecimiento, la fuente de carbono y los donantes de electrones utilizados para el crecimiento. Las bacterias patógenas son capaces de exhibir diversos tipos de metabolismo. Los metabolitos, los intermedios y productos del metabolismo, se caracterizan típicamente por moléculas pequeñas con diversas funciones. Los metabolitos pueden clasificarse en metabolitos primarios y secundarios. Estos metabolitos pueden ser utilizados en microbiología industrial para obtener aminoácidos, desarrollar vacunas y antibióticos, y aislar los químicos necesarios para la síntesis orgánica.

Metabolitos primarios

Los metabolitos primarios están involucrados en el crecimiento, desarrollo y reproducción del organismo. El metabolito primario es típicamente un componente clave en el mantenimiento de procesos fisiológicos normales; por lo tanto, a menudo se le conoce como un metabolito central. Los metabolitos primarios se forman típicamente durante la fase de crecimiento como resultado del metabolismo energético, y se consideran esenciales para un crecimiento adecuado. Los ejemplos de metabolitos primarios incluyen alcoholes tales como etanol, ácido láctico y ciertos aminoácidos. Dentro del campo de la microbiología industrial, el alcohol es uno de los metabolitos primarios más comunes utilizados para la producción a gran escala. Específicamente, el alcohol se utiliza para procesos de fermentación que producen productos como cerveza y vino. Adicionalmente, metabolitos primarios como aminoácidos —incluyendo L-glutamato y L-lisina, que se utilizan comúnmente como suplementos— se aíslan a través de la producción masiva de una especie bacteriana específica, Corynebacteria glutamicum. Otro ejemplo de metabolito primario comúnmente utilizado en microbiología industrial incluye el ácido cítrico. El ácido cítrico, producido por Aspergillus niger, es uno de los ingredientes más utilizados en la producción de alimentos. También se usa comúnmente en las industrias farmacéutica y cosmética.

Figura: Aspergillus niger: Microorganismos como Aspergillus niger se utilizan en microbiología industrial para la producción masiva de ácido cítrico.

Metabolitos Secundarios

Los metabolitos secundarios son típicamente compuestos orgánicos producidos a través de la modificación de metabolitos sintasas primarias. Los metabolitos secundarios no juegan un papel en el crecimiento, desarrollo y reproducción como lo hacen los metabolitos primarios, y normalmente se forman durante el final o cerca de la fase estacionaria del crecimiento. Muchos de los metabolitos secundarios identificados tienen un papel en la función ecológica, incluidos los mecanismos de defensa, al servir como antibióticos y producir pigmentos. Ejemplos de metabolitos secundarios con importancia en microbiología industrial incluyen atropina y antibióticos como eritromicina y bacitracina. La atropina, derivada de diversas plantas, es un metabolito secundario con importante uso en la clínica. La atropina es un antagonista competitivo para los receptores de aceticolina, específicamente los de tipo muscarínico, los cuales pueden ser utilizados en el tratamiento de la bradicardia. Los antibióticos como la eritromciina y la bacitracina también se consideran metabolitos secundarios. La eritromicina, derivada de Saccharopolyspora erythraea, es un antibiótico de uso común con un amplio espectro antimicrobiano. Se produce en masa y se administra comúnmente por vía oral. Por último, otro ejemplo de antibiótico que se clasifica como metabolito secundario es la bacitracina. La bacitracina, derivada de organismos clasificados bajo Bacillus subtilis, es un antibiótico comúnmente utilizado como fármaco tópico. La bacitracina se sintetiza en la naturaleza como péptido sintetasa no ribosómico que puede sintetizar péptidos; sin embargo, se usa en la clínica como antibiótico.

Figura: Tabletas de eritromicina: La eritromicina es un ejemplo de un metabolito secundario utilizado como antibiótico y producido en masa dentro de la microbiología industrial.