MICROORGANISMOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL

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José María Ortíz Herrero
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1 MICROORGANISMOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL Elaboran productos que no se obtienen por otros métodos o se obtienen con mas dificultad Según los resultados de la acción se dividen en Homofermentativos: producen un único producto principal Heterofermentativos: Originan dos o más productos de interés MICROORGANISMOS COMO ALIMENTO Los microorganismos pueden considerarse como materia prima por su alto contenido proteico. En alimentación humana y animal ESPIRULINAS (Cianobacterias) ricas en áá esenciales, vitaminas y ac. Grasos poliinsaturados LEVADURA SECA: alto contenido en proteínas y vitamina B MICROALGAS (chlorella y Scenedesmus) alto contenido proteico MOHO (Fusarium gramineam) microproteína QUORN BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR AGRÍCOLA Obtención de plantas transgénicas (Agrobacterium tumefaciens) Resistencia a herbicidas y a plagas (en patata, tomate, café...) Obtención de especies nuevas de mayor interés nutricional (arroz capaz de producir vit A, patatas ricas en áá esenciales BIOTECNOLOGÍA EN GANADERÍA Y ACUICULTURA Técnicas de ingeniería genética para evitar patologías y aumentar la producción de carne, leche sin los riesgos de engorde artificial con hormonas Los peces al tener fecundación externa facilita la manipulación genética. Peces con crecimiento rápido (lubina, salmón..) 1

contenido proteico. En alimentación humana y animal ESPIRULINAS (Cianobacterias) ricas en áá esenciales, vitaminas y ac.

2 BIOTECNOLOGÍA CON ANIMALES EN MEDICINA Animales transgénicos como modelos de estudio para enfermedades humanas Producción de medicamentos en la leche Por Ej. En leche de ovejas transgénicas la presencia de Alfa 1 antitripsina AAT para enfermos de enfisemas pulmonar hereditario Fuente de órganos para trasplantes BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL La contaminación cero es en la actualidad inviable La Biotecnología aporta soluciones para resolver o aminorar los problemas de los residuos de la actividad humana. Ayuda en que las tecnologías y procesos industriales sean más limpios, y soluciona muchos de los problemas de impacto ambiental que causan Fitorremediación: uso de plantas silvestres o manipuladas genéticamente Biorremediación uso de microorganismos capaces de adaptarse a ecosistemas contaminados y son capaces de eliminar la contaminación como fruto de su actividad vital. Destacan las bacterias del género Pseudomonas, Rhizobium o Eliminación de metales pesados o Biodegradan hidrocarburos o Mineralizan herbicidas, pesticidas, insecticidas o Eliminación de S orgánico en combustibles fósiles y policlorofenoles o Tratamiento de residuos urbanos e industriales: fabricación de compost y biogás La tecnología del ADN recombinante abre la posibilidad de reunir en un solo organismo las capacidades que aparecen en distintas especies de ellos 2

cero es en la actualidad inviable La Biotecnología aporta soluciones para resolver o aminorar los problemas de los residuos de la actividad humana.

3 BIOTECNOLOGÍA EN LA PRODUCCIÓN DE ENZIMAS Proceso importante en la industria química y en el sector alimentario Se obtienen por la actividad de microorganismos modificados genéticamente Se usan en la fabricación de detergentes biológicos, industrias alimentarias de bebés, amilasas y proteasas en la industria cervecera, industria del cuero, industria papelera, industria fotográfica BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACEUTICA Obtención de antibióticos mediante la actividad biológica de mohos, eubacterias y actinomicetos (Fleming con el hongo Penicillium) Obtención de hormonas esteroides (hormona de crecimiento y eritropoyetina), Insulina, antígenos bacterianos y virales, antifúngicos, sustancias antitumorales, vitaminas mediante ingeniería genética bacteriana Agentes quimioterapéuticos: son los que se utilizan en el tratamiento de enfermedades producidas por microorganismos :Sulfamidas y antibióticos (Fleming 1929 descubre la penicilina) Agentes antimicrobianos: Antiviricos, antibacterianos, antifúngicos, antiparasitarios Antibióticos En general bactericidas Producidos de forma natural por hongos y actinomicetos. Principalmente son antibacterianos aunque también hay antifúngicos También hay antibióticos semisintéticos como la ampicilina 3

EN LA INDUSTRIA FARMACEUTICA Obtención de antibióticos mediante la actividad biológica de mohos, eubacterias y actinomicetos (Fleming con el hongo Penicillium) Obtención de hormonas esteroides

4 Efectos antibacterianos de los antibióticos: 1. Inhibición de la síntesis de la pared celular bacteriana al impedir la síntesis de peptidoglicanos. Penicilinas y cefalosporinas 2. Destrucción de la pared externa por alteración de la permeabilidad selectiva. Normalmente de uso tópico 3. Inhibición de la síntesis proteica al actuar sobre los ribosomas, la eritromicina. La estreptomicina tiene contraindicaciones por producir lesiones en oído y riñón y además no se absorbe con facilidad 4. Inhibición de ácidos nucleicos. Toxico para el hospedador Antiviricos La rifamicina inhibe la acción de la ARN polimerasa del virus de la viruela La acidotimidina (AZT) inhibe a la transcriptasa inversa de los retrovirus (SIDA) Sulfamidas Agentes bacteriostáticos, inhiben la síntesis de ac fólico Actualmente se utiliza menos porque se ha desarrollado resistencia y puede originar alergias. Actualmente se utiliza junto con otros fármacos para combatir la neumonía que con frecuencia sufren los enfermos de SIDA Antifúngicos y antiparasitarios Es difícil encontrar sustancias que no sean toxicas para el hospedador La nistatina inhibe la síntesis del ergosterol, componente de membranas en eucariotas inferiores. Entre los antiparasitarios están el metronidazol contra tricomonas y la cloroquina, derivado de la quinina contra el paludismo 4

La estreptomicina tiene contraindicaciones por producir lesiones en oído y riñón y además no se absorbe con facilidad 4. Inhibición de ácidos nucleicos.

5 BIOTECNOLOGÍA DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA BACTERIAS DEL AC. ACÉTICO Transformación del vino en vinagre (proceso conocido 5000 años a.d.c. en Babilonia) Oxidación incompleta del etanol en ácido acético Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol a ácido acético Acetobacter es capaz además de oxidar el ácido acético a CO 2 y agua BACTERIAS DEL AC. LÁCTICO Transformación de la lactosa en ac. Láctico Streptococcus termophillus Lactobacillus bulgaricus Fabricación de yogur Leche entera fermentada. El ac. Láctico crea un medio ácido donde precipitan las proteínas. El característico sabor se debe al ac. Láctico y al acetaldehído Fabricación de queso. Tiene dos fases: Formación de la cuajada y maduración Formación de la cuajada: Leche entera + bacterias + Renina (enzima proteolítico) = leche cuajada Se prensa el cuajo, se separa el suero y se envuelve en una tela seca Maduración: Muy variada según el tipo de queso Se hidrolizan las proteínas a péptidos y áá libres. Formación de ac. Grasos, aminas y amoníaco. Hidrólisis de las grasas Se puede realizar en superficie o en el interior por inyección de microorganismos La llevan a cabo las bacterias lácticas que se desarrollan en toda la masa, también se utilizan mohos, levaduras, salmueras para la acción en superficie y son los que confieren el sabor característico a cada tipo de queso 5

so conocido 5000 años a.d.c. en Babilonia) Oxidación incompleta del etanol en ácido acético Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol a ácido acético Acetobacter es capaz además de oxidar el

6 LEVADURAS Sacharomyces cerevisiae en diversas cepas Fabricación del vino: Fermentación alcohólica de los azúcares solubles presentes en el zumo de uva (glucosa y fructosa), para dar alcohol etílico y CO 2 Vendimia, Prensado para obtenerle mosto, liquido ácido y rico en monosacáridos Fermentación llevada a cabo por las levaduras que normalmente se desarrollan en la superficie de la uva (o se añaden para acelerar el proceso) Necesidad de controlar la temperatura Aclarado y estabilizado Embotellado o trasvasado a barricas para envejecimiento (taninos de la madera) Para producir vinos espumosos se añade una cantidad extra de azúcar para realizar un segunda fermentación a presión. El CO 2 liberado constituye las burbujas Fabricación de la cerveza: Malteado del grano de cebada: humedecer, iniciar la germinación y secar Molido de la malta y mezcla con agua para liberar las amilasas que degradan el almidón y liberan glucosa. Filtrado Incorporación del lúpulo y cocción. El lúpulo confiere el amargor e impide el desarrollo de bacterias Incorporación de la levadura y fermentación Filtrado, maduración y pasteurización Los residuos de los filtrados se usan como fertilizantes, como alimento de ganado y suministro de levaduras a destilerías de aguardiente 6

añaden para acelerar el proceso) Necesidad de controlar la temperatura Aclarado y estabilizado Embotellado o trasvasado a barricas para envejecimiento (taninos de la madera) Para producir vinos

7 Fabricación del pan: Mezcla de harina de cereales (principalmente trigo) agua y levadura. Se puede añadir sal, azúcar y grasa Fermentación. Aumenta de volumen la masa. Las amilasas de la harina activadas por el agua convierten parte del almidón en maltosa y glucosa. La levadura degrada los azúcares y produce una mezcla de alcohol etílico y CO 2 que queda atrapado en la masa y le da mayor volumen. Le confiere el aspecto esponjoso característico del pan. La levadura también actúa sobre el gluten (principal proteína del trigo) alterando su estructura modificando la textura de la masa Cuando se hornea el alcohol se destruye, se elimina el agua y se inactiva la levadura 7

La levadura degrada los azúcares y produce una mezcla de alcohol etílico y CO 2 que queda atrapado en la masa y le da mayor volumen.

8 BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL 1. Industrias alimentarias Pan Vino, cerveza Queso Leches fermentadas Control sanitario de alimentos: alteraciones, conservacion e intoxicaciones 2. Industrias farmacéuticas Vacunas Antibióticos 3. Industrias agropecuarias Producion de proteina microbiana para piensos Insecticidas biológicos 4. Biotecnología y medio ambiente Eliminacion de residuos Produccion de compuestos biodegradables BIOTECNOLOGÍA MODERNA Ingenieria genetica Clonacion Reaccion en cadena de la polimerasa 8

e intoxicaciones 2. Industrias farmacéuticas Vacunas Antibióticos 3.

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