Glucosio (destrosio) USP EP BP JP ChP

Ruoli chiave del glucosio nella produzione biologica

Fonte di energia primaria:

Produzione di ATP: il glucosio viene metabolizzato attraverso la glicolisi, dove viene convertito in piruvato generando ATP, la valuta energetica della cellula. Questa energia è essenziale per vari processi cellulari, tra cui la sintesi proteica e il mantenimento delle cellule. Produzione di NADH: oltre all’ATP, la glicolisi produce NADH, che viene utilizzato nella fosforilazione ossidativa per generare ulteriore ATP, migliorando l’apporto energetico per la produzione di proteine ​​ad alto rendimento.

Fonte di carbonio:

Elemento costitutivo per le biomolecole: il glucosio fornisce gli scheletri di carbonio necessari per la biosintesi di amminoacidi, nucleotidi, lipidi e altre biomolecole essenziali richieste per la crescita cellulare e l’espressione proteica. Precursore per polisaccaridi: è un precursore per polisaccaridi come il glicogeno, che le cellule utilizzano come molecole di accumulo di energia.

Supporto per la crescita e la divisione cellulare:

Proliferazione: il glucosio supporta la rapida crescita e divisione cellulare fornendo energia e componenti essenziali. Mantenimento della vitalità cellulare: livelli adeguati di glucosio aiutano a mantenere la vitalità cellulare, fondamentale per una produzione proteica sostenuta.  

Ottimizzazione dell’espressione proteica:

Regolazione dei percorsi metabolici: la presenza di glucosio può influenzare l’espressione dei geni coinvolti nella sintesi proteica. Può modulare i percorsi metabolici che influenzano direttamente la resa e la qualità della proteina target. Controllo delle modifiche post-traduzionali: la disponibilità di glucosio può influenzare i modelli di glicosilazione, che sono importanti per l’attività e la stabilità di molti prodotti biologici.

Stabilizzazione delle condizioni di coltura:

Regolazione del pH: il metabolismo del glucosio può aiutare a stabilizzare il pH del mezzo di coltura, poiché alcuni percorsi metabolici generano sottoprodotti acidi che devono essere tamponati. Equilibrio osmotico: il glucosio contribuisce a mantenere l’equilibrio osmotico nel mezzo di coltura, fornendo un ambiente stabile per le cellule.

Strategia di alimentazione nei bioprocessi:

Coltivazione fed-batch: il glucosio viene spesso aggiunto in modo controllato nei processi fed-batch per mantenere concentrazioni ottimali. Ciò aiuta a evitare l’esaurimento, che potrebbe portare a una riduzione della crescita e della produttività cellulare. Riduzione della formazione di sottoprodotti: l’alimentazione controllata di glucosio riduce al minimo la produzione di sottoprodotti inibitori come lattato e acetato, che possono accumularsi se il glucosio è presente in eccesso.  

Miglioramento della resa e della qualità del prodotto:

Coerenza e affidabilità: l’utilizzo del glucosio nelle strategie di alimentazione aiuta a garantire una resa e una qualità del prodotto costanti fornendo un apporto costante di nutrienti. Personalizzazione delle condizioni di coltura: i livelli di glucosio possono essere regolati per soddisfare specifiche esigenze di produzione, come il miglioramento dell’espressione di una proteina target o la riduzione al minimo di spostamenti metabolici indesiderati. Il glucosio è una componente integrante delle strategie di alimentazione nella produzione biologica a monte. Fornendo energia, carbonio e funzioni regolatrici essenziali, il glucosio supporta la crescita efficiente e la produttività delle colture cellulari. Una corretta gestione dell’alimentazione con glucosio è fondamentale per ottenere rese elevate e prodotti biologici di alta qualità, il che la rende un aspetto essenziale dell’ottimizzazione dei bioprocessi.