Revisión Bibliográfica Sobre La Síntesis De Lípidos De La Microalga Nannochloropsis Oculata.docx

BIOTECNOLOGÍA BIOQUÍMICA Nombre: Daniel Sánchez 4to semestre Grupo 2 Revisión bibliográfica sobre la síntesis de lípidos de la microalga Nannochloropsis oculata

Las microalgas son organismos fotosintéticos unicelulares, los cuales utilizan energía de la luz y dióxido de carbono, con una mayor eficiencia fotosintética que en las plantas para la producción de biomasa., estas pueden soportar altas concentraciones de CO2 y NO2, y son responsables de la producción del 50% de oxígeno y 50 % en la fijación de carbono en la tierra. Estas pueden tener numerosas aplicaciones, como la producción de biocombustibles, purificación de aguas residuales, productos farmacéuticos o como alimento en la acuicultura. Su mejor uso es en la producción de biodiesel (Converti, Casazza, Ortiz, Perego, & Del Borghi, 2009). Las microalgas se consideran como la única materia prima prometedora en la producción de biodiesel, por su gran capacidad fotosintética la cual es más eficiente que las platas y por sus altos niveles de lípidos. (Martínez Macias, Sánchez Duarte, Meza Escalante, Ulloa Mercado, & Saldívar Cabrales, 2017) Entre las microalgas capaces de producir altas concentraciones de lípidos se encuentran Nannochloropsis oculata con contenidos que varían de 31 a 68 %, Scenedesmus obliquus entre 10 y 17 %, incluso hasta 43 %, Dunaliella tertiolecta con cerca de 37 % y Chlorella vulgaris con un 28 y 32 %. Lo cual se puede observar que la Nannochloropsis oculata es una de las más eficientes de las microalgas para la producción de lípidos, así como también la producción de biodiesel (Martínez Macias et al., 2017)

Medios de crecimiento El medio f/2 de Guillard Contiene: 1ml de solución que contiene 0,08g de CoCl2.6H2O y 0,8g de CuSO4.5H2O en 100ml de agua destilada; que se agrega a una solución de 800ml con: 0,2g de FeCl3.6H2O, 0,06g de ZnSO4.7H2O, 0,12g de MnSO4.H2O, 0,03g de Na2MoO4.2H2O; 1ml de solución de 1,2g de EDTA-Na en 900ml de agua destilada. Se ajusta el pH a 7,0 y añadir 10g KNO3 y

1,4g de KH2PO4. Se lleva a volumen final de 1litro y se lleva a 100°C (Moreno, Castillo, & Sánchez-villarraga, 2012). Kent Marine Pro–Culture Professional f/2 parte A y B con Biol-CATRE como fertilizante Este puede ser usado como medio de producción masiva para la microalga Nannochloropsis sp, ya que es producido por medio de elementos de desecho como excretas de borrego, cerdo, rumen, gallina o vaca, este es una opción de medio de cultivo más económico, ya que el medio de cultivo de Guillard al utilizar reactivos químicos de grado analítico encarece su producción. Tiene un pH cercano al neutro, conductividad eléctrica menor a 3, y presencia de nutrientes con valores adecuados para ser utilizado como fertilizante, como se muestra en la siguiente tabla.

Junto con este biofertilizante se utilizó el medio de cultivo algal comercial Kent Marine Pro– Culture Professional f/2, que consta de dos partes (A y B) basada en la formulación del medio Guillard. El cual presenta la siguiente composición:

Las condiciones de cultivo utilizados en este estudio fueron de pH de 8.0–9.0 y salinidad de 30 ± 0.5 ups, temperatura de 19 °C con medio de cultivo Kent Marine Pro–Culture Professional f/2 parte A y B. Extraído de: (Morales & Álvarez, 2018)

Síntesis de lípidos de la microalga Nannochloropsis oculata Las microalgas pueden mantener la síntesis de lípidos, generalmente cuando se presenta deficiencia de nutrientes al igual que en condiciones estrés ocasionadas por la reducción de otros constituyentes celulares, esta condición principalmente son la temperatura, la salinidad, la disponibilidad de nutrientes y el color e intensidad de la luz. Al ser organismos fotosintéticos, las variaciones de intensidades de luz, afectan directamente a la productividad de biomasa, favorece la fotosíntesis a altas intensidades de luz y los nutrientes en cantidades suficientes permiten el desarrollo de biomasa. En esta investigación trata sobre la microalga Nannochloropsis oculata en la cual se evaluó la producción de biomasa, lípidos y perfil de ácidos grasos bajo diferentes intensidades de luz, estos fueron cultivados a 25°C, el pH fue de 9 y fueron evaluados a diferentes intensidades de luz 80, 200, 400, 650 𝜇mol E/m2/s en medio f/2 de Guillard el cual fue adicionado cada 72 horas. La N. oculata puede a adaptarse a varias intensidades de luz, sin presentarse un efecto de fotoinhibición por la irradiancia. Al aumentar la irradiancia, aumentó la densidad celular de los cultivos, el aumento en la intensidad de luz favoreció la densidad celular y la velocidad específica de crecimiento celular. Lo anterior se debió a un incremento en su capacidad de fijar carbono a través de la fotosíntesis. Lo que podemos decir es que la irradiancia en la N. oculata es directamente proporcional a la densidad celular, y a la producción de lípidos. Esto lo podemos observar en las siguientes gráficas, en las cuales podemos interpretar que la intensidad de luz favoreció la densidad celular y la productividad de la biomasa a irradiancias de 650 y 400 mol E/m2/s, también se vio influenciado en la producción de lípidos la cual fue 8 veces mayor a la obtenida a 80 mol E/m2/s, lo cual puede ser resultado de usar altas irradiancias, estas favorecen a la fotosíntesis, lo que incrementa la acumulación de lípidos.

Este aumento puede atribuirse a la fotosíntesis la cual se ve favorecida por la irradiancia, con lo que se promueve la conversión de los nutrientes en lípidos y a que la síntesis de lípidos está coordinada con la síntesis de carotenoides, que son esterificados y almacenados como lípidos en el citoplasma. Estos carotenoides son producidos por microalgas a altas intensidades de luz como respuesta a la prevención de daño foto oxidativo. Se observó la reducción del ácido eicosapentoico, lo que da como resultado una mayor estabilidad oxidativa de los lípidos, lo que proporciona un biodiesel de mayor resistencia a la oxidación. La disminución de este ácido está estrechamente relacionada con la intensidad de la luz, lo cual se puede concluir que este ácido es inversamente proporcional a la intensidad de luz (Martínez Macias et al., 2017).

Producción de lípidos en Ecuador Según una investigación en la cual evalúa el rendimiento de producción de lípidos de cuatro microalgas nativas de las provincias ecuatorianas de Orellana, Esmeraldas, Imbabura y Pichincha realizada en Ecuador, se encuentra el género Nannochloropsis sp, con lo cual se puede hacer la producción de lípidos a gran escala de este género, al igual que su utilización para la producción de biodiesel. En este estudio se estudian 4 especies del ecuador en diferentes intensidades de luz (Portilla, 2009).

Bioquímica de síntesis de lípidos La ruta metabólica sobre la biosíntesis de lípidos, es un campo que todavía falta explorar, se cree que la ruta metabólica se asemeja a las de las plantas. La síntesis de lípidos se da en los cloroplastos, y generalmente se producen cadenas de ácidos grasos de 16C y 18C, los cuales son usados por la célula para la síntesis de membranas, triglicéridos, almacenamiento de lípidos neutros y cloroplastos. Específicamente, la biosíntesis de ácidos grasos se inicia con la conversión del Acetil-CoA a Malonil-CoA catalizada por la enzima Acetil-CoA Carboxilasa (ACCasa). La molécula de Malonil-CoA es la donadora de carbono para la síntesis de nuevos ácidos grasos, donde es transferida de la CoA a un cofactor proteico (ACP) para la obtención del Malonil-ACP, el cual participa en una serie de reacciones de condensación con los aceptores acil-ACP y acetil-CoA. El ciclo termina cuando el grupo acil es removido del sitio ACP por la acil-ACP tioesterasa y una vez sintetizados los ácidos grasos libres son trasportados del ACP al glicerol-3-fosfato o al monoacilglicerol-3-fosfato (Castillo et al., 2017). Como se muestra en la siguiente figura:

Extraído de: (Castillo et al., 2017)

Conclusiones La microalga Nannochloropsis oculata posee la capacidad para producir lípidos a gran escala, ya que esta posee la capacidad de adaptarse a distintas intensidades de luz, lo cual, al modificar esta intensidad, se puede obtener cambios en la producción de lípidos, la intensidad de la luz en esta es directamente proporcional a la producción de biomasa, y también a la producción de lípidos, también se observó una reducción en el ácido eicosapentoico, lo que da una mayor estabilidad oxidativa de los lípidos, esto da origen a un biodiesel de mayor resistencia a la oxidación. Según un estudio realizado en ecuador sobre la Nannochloropsis sp. se puede afirmar que esta especie se puede se puede desarrollar en el Ecuador.

Bibliografía Castillo, O. S., Torres-Badajoz, S. G., Núñez-Colín, C. A., Peña-Caballero, V., Herrera Méndez, C. H., & Rodríguez-Núnez, J. R. (2017). Biodiesel production from microalgae: Progress and biotechnological prospects | Producción de biodiésel a partir de microalgas: avances y perspectivas biotecnológicas. Hidrobiologica, 27(3), 337– 352. Converti, A., Casazza, A. A., Ortiz, E. Y., Perego, P., & Del Borghi, M. (2009). Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48(6), 1146–1151. https://doi.org/10.1016/j.cep.2009.03.006 Martínez Macias, M. del R., Sánchez Duarte, R. G., Meza Escalante, E. R., Ulloa Mercado, R. G., & Saldívar Cabrales, J. (2017). Síntesis de lípidos de la microalga Nannochloropsis oculata para su uso potencial en la producción de biodiésel. Revista Internacional de Contaminacion Ambiental, 33(Special Issue 1), 85–91. https://doi.org/10.20937/RICA.2017.33.esp02.08 Morales, A., & Álvarez, P. (2018). CRECIMIENTO DE Nannochloropsis sp. A TRES CONCENTRACIONES DE INOCULO CULTIVADA CON MEDIO F/2 Y EL BIOFERTILIZANTE BIOL-CATRE. Producción y Manejo de los Recursos Acuáticos en el Trópico. Moreno, M. L. O.-, Castillo, C. E. C., & Sánchez-villarraga, J. (2012). Evaluación del crecimiento de la microalga chlorella sorokiniana en diferentes medios de cultivo en condiciones autotróficas y mixotróficas. Organic Geochemistry, 16(6), III–IX. https://doi.org/10.1016/0146-6380(85)90024-5 Portilla, A. (2009). Producción de aceite en cuatro microalgas nativas de las provincias ecuatorianas de Orellana, Esmeraldas, Imbabura y Pichincha en diferentes condiciones de iluminancia y de medio de cultivo a nivel de laboratorio. Escuela Politécnica Del Ejército (ESPE).