Disponibilidad de los componentes
Aparte de su presencia en el medio de cultivo, los nutrientes deben estar disponibles para ser usados por la célula.
Es importante mencionar la disponibilidad correspondiente a iones metálicos cuya concentración es modificada por quelación, ya que muchos constituyentes del medio y productos del metabolismo actúan como agentes complejantes o precipitantes.
Por lo tanto, con el objeto de controlar su concentración y prevenir la precipitación de los iones metálicos, es necesario o esencial quelar el ion mediante algún agente quelante agregado, como el EDTA (Ácido Etilendiaminotetraacético).
En medios complejos de uso industrial la situación es aún más complicada ya que existe una gran variedad de sustancias orgánicas, las cuales pueden quelar, secuestrar o absorber iones metálicos reduciendo la concentración iónica disponi ble.
Entre dichos compuestos se pueden citar:
aminoácidos, proteínas, ácidos orgánicos, polifenoles, polifosfatos y materiales coloidales.
En general se puede decir que todo material insoluble presente en el medio de cultivo va a tener una determinada capacidad de unión a elementos metálicos disminuyendo su concentración efectiva, como ocurre también con los aminoácidos y proteínas que tienen los grupos reactivos R-COO -, RHN-, RS- , RO, que son los más importantes.
La dinámica de formación del complejo está determina-da por la constante de equilibrio de formación del complejo metal-ligando, y por la velocidad a la cual el equilibrio es obtenido.
La constante de equilibrio para la formación del complejo del ión metálico (M) con el ligando (L) se expresa de la siguiente forma:
donde las cargas del catión y ligando están omitidas.
El valor de K es prácticamente independiente de la naturaleza del ligando, ya que depende particularmente del ion metálico. Se puede hacer una lista de
términos de valores decrecientes de la constante de equilibrio como sigue:
Fe+3 > Pb2 + > Cu 2+ > Ni 2+ > Co3 + > Zn 2+ > Co 2+ > Cd2+ > Fe 2+ > Mn 2+ > Mg2+ > Ca 2+ > Sr2+ > Ba 2+ > Na+ > K+ > y de la cual se puede deducir, por ejemplo, que el ion Cu2+ estará fundamentalmente como complejo mientras que Ca 2+ Na+ y K+ esta-rán en forma de iones metálicos libres.
Por otro lado la velocidad a la cual se alcanza el equilibrio tiene también una serie de orden decreciente de velocidades de acuerdo al ion: Sr 2 + > Ca 2 + > Zn2+ > Mn2+ > Fe 2+ > Co2+ > Mg2+ > Ni 2+.
De ambas consideraciones surge por ejemplo que cuando se alcanza el equilibrio el ion Ca 2+ estará casi siempre libre para ser utilizado y si está complejado se hará rápidamente disponible, en cambio el Mg 2+ estará generalmente libre pero si está complejado se hará disponible muy lenta-mente.
En la misma forma se puede deducir que el Co 2+ estará fundamentalmente en forma complejada siendo disponible además a muy baja velocidad. Por esa razón ese elemento es potencialmente limitante.
En conclusión, es importante tener en cuenta la naturaleza de los compuestos orgánicos que tienen capacidad para actuar como ligandos, y sobre todo el ion metálico considerado, ya que la concentración libre de éste es lo que interesa.
Fuente: Apuntes de Microbiología Industrial del Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la OEA
