POLIHIDROXIALCANOATOS (PHA)

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1) Características de los PHAs.

Los PHAs son polímeros de ácidos hidroxialcanoicos que algunas bacterias, arqueas y microalgas acumulan intracelularmente como material de reserva, para usarlo posteriormente como fuente de carbono y energía. La estructura general y la nomenclatura de los PHAs se pueden observar en la figura 1.

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Figura 1. Estructura general de los PHAs y ejemplos de su nomenclatura.

Se acumulan como polímeros líquidos, móviles y amorfos, en forma de gránulos, que se alojan en el citoplasma microbiano rodeados de una monocapa de fosfolípidos que contiene enzimas polimerasas y despolimerasas, los gránulos se pueden observar bajo el microscopio como se ve en la figura 2. En una célula se pueden llegar a encontrar entre 8 a 10 gránulos, con un peso molecular de a daltons, sin embargo esto varía dependiendo de la especie. Las investigaciones sobre el proceso de acumulación de PHA indican que el número de gránulos por célula se define en las primeras etapas de acumulación y que la producción del polímero cesa cuando su contenido alcanza cerca del 80 % del peso celular en base seca.[pic 2][pic 3]

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Figura 2. Célula bacteriana con gránulos de PHA

Respecto a la diversidad de microorganismos productores de PHA, fuentes de carbono empleadas y porcentajes de acumulación, se han reportado más de 300 especies, principalmente bacterias, que utilizan sustratos que van desde carbohidratos, lípidos y proteínas, hasta compuesto aromáticos, residuos agroindustriales y gases, acumulando desde 1 hasta 80 % de polímero en relación al peso de su biomasa en base seca.

2) Síntesis de PHA.

Como se mencionó anteriormente, los PHA tienen características físicas similares a las de los plásticos derivados del petróleo, como el polipropileno y polietileno, pero tienen la ventaja de que pueden ser sintetizados a partir de fuentes de carbono renovables, son biodegradables (pueden ser asimilados por muchos microorganismos ya sea de suelos, mares, lagos o aguas residuales) y son biocompatibles (no causan efectos tóxicos). Estas propiedades les confieren una gran importancia como sustitutos de los plásticos convencionales.

En la mayoría de los casos se producen cuando hay abundancia de carbono y déficit de elementos como el nitrógeno, fosforo y magnesio.

La composición monomérica de los biopolímeros de PHAs es muy variada, depende de las rutas metabólicas por las cuales fueron sintetizados y por la fuente de carbono externa que se usa como materia prima para dicha ruta. Provienen básicamente de tres vías metabólicas: la degradación de azucares mediante la obtención de Acetil CoA, la degradación de ácidos grasos (β-oxidación) y/o biosíntesis de ácidos grasos

3) Clasificación de los PHAs

Los polihidroxialcanoatos se pueden clasificar en varios tipos según la longitud de la cadena de los ácidos hidroxialcanoicos de los que están constituidos.

Los PHA de cadena corta son aquellos polímeros compuestos por unidades monoméricas de 3 a 5 átomos de carbono, los de cadena mediana son los que se componen por monómeros de 6 a 14 átomos de carbono. Sin embargo, también existen PHA mixtos, es decir que se componen de monómeros tanto de cadena corta como de cadena media. El tipo de PHA depende del microorganismo que lo haya sintetizado, la mayoría de los microorganismos solo producen PHA de cadena corta o de cadena mediana, y solo una pequeña parte de ellos es capaz de producir PHA de cadena mixta.

2. CONCLUSIONES

3. REFERENCIAS

[1] http://www.plasticseurope.es/centro-de-conocimiento/sala-de-prensa/comunicados-de-prensa-2012/11-de-abril-de-2012-la-produccion-mundial-de-plasticos-crece-un-4-segun-las-primeras-estimaciones.aspx

[2] Steinbüchel A. (2001). Perspectives for biotechnological production and utilization of biopolymers: Metabolic engineering of polyhydroxyalkanoate biosynthesis pathways as a successful example. Macromol. Biosci. 1, 1-24