INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA ACADEMIA DE MICROBIOLOGÍA

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA ACADEMIA DE MICROBIOLOGÍA BANCO DE REACTIVOS PARA LA ASIGNATURA DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL ING. VERÓNICA GABRIELA LUNA FONTAINE UNIDAD I Introducción a la Microbiología Industrial 1. Menciona 3 puntos importantes para la elección de un microorganismo de interés industrial 2. Qué es un Biorreactor? 3. Escribe el nombre y producto(s) de 2 microorganismos productores de metabolitos de interés industrial. 4. Qué es viabilidad de una cepa? 5. Cómo realizarías la Selección secundaria de una cepa presuntivamente productora de Penicilina? 1

2 6. Elabore una cronología de hechos importantes de la Microbiología Industrial desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días. Relaciona las siguientes columnas. 1. Metabolito primario de interés comercial ( )Aminoácidos 2. Metabolito secundario de interés comercial ( )Antibióticos 3. Saccharomyces cerevisae ( )Degradación de octano 4. A. Leuwenhoek ( )Demostraron que la Fermentación es producida por microorganismos 5. L. Pasteur y J. Tyndall ( )Levadura para la producción del 6. Lactobacillus bulgaricus vino y la cerveza. 7. Propionibacterium sp. ( )Ácido glutámico y Lisina 8. Bacillus polijmixia ( )Yogurt 9. Candida lipclytica ( )Pionero de la microscopia 10. Corynebacterium glutamicus ( )Polimixina B ( )Vitamina B 12 Coloca la letra correcta en los paréntesis A. Era Pre Pasteur B. Era Pasteur C. Era de los Antibióticos D. Era Post antibióticos E. Biotecnología actual ( ) Pruebas de diagnostico ( ) Alimentos fermentados ( ) Anticuerpos monoclonales ( ) Producción industrial de ácidos orgánicos ( ) Tratamiento anaerobio de aguas residuales ( ) Insulina porcina. ( ) Obtención de penicilina por fermentación sumergida. ( ) Biosensores ( ) Células inmovilizadas ( ) Proyectos Genoma Humano 2

3 UNIDAD II Aislamiento de Microorganismos de Interés Industrial Completa las siguientes frases. 1. Tres de las fuentes naturales de aislamiento de cultivo microbiano son:, y. 2. Para aislar organismos pectinoliticos la muestra de una fuente natural seria:. 3. Para obtener estreptomicina obtendrías una cepa del microorganismo:. 4. En el Aislamiento Primario después de analizar la morfología microscópica y colonial de un microorganismo se procede a la identificación de género para bacterias por: y para hongos por:. 5. La técnica más usada para aislar hongos en un medio sólido es:. Anote en el paréntesis F ó V según la aseveración sea falsa o verdadera. 1. ( ) Un microorganismo de interés industrial se puede obtener de una colección microbiana. 2. ( ) Una cepa salvaje generalmente produce un metabolito en períodos cortos. 3. ( ) Las personas físicas pueden comprar cepas en los bancos de cepas. 4. ( ) Un microorganismo de interés industrial no debe ser patógeno de preferencia. 5. ( ) La sede de la American Type Culture Collection se encuentra en Londres Inglaterra. 6. ( ) Las operaciones downstream se concentran principalmente en el laboratorio. 7. ( ) Las operaciones upstream se refieren a las que anteceden al fermentador principal. 8. ( ) La cristalización es una operación downstream. 9. ( ) El fermentador semilla es una operación upstream. 10. ( ) En el aislamiento primario se realizan perfiles cinéticos y se diseñan medios industriales. Explique lo que se pide 1. Diagrama de flujo para la producción de un metabolito de interés industrial. 2. Descripción de Aislamiento primario, Selección secundaria y Producción del metabolito. 3. Características de una fuente natural para el aislamiento de microorganismos de interés industrial. 4. Nombre y producto(s) de microorganismos productores de metabolitos de interés industrial. 5. Colección microbiana y bancos de cepas; características y ejemplos. 3

4 Explique lo que se pide UNIDAD III Mantenimiento y Conservación de microorganismos de interés industrial 1. Qué es conservación de una cepa? 2. Escriba las clasificaciones de los métodos de conservación de cepas productoras de metabolitos de interés industrial. 3. Dé un ejemplo de conservación de cepas a corto, mediano y largo plazo incluyendo temperaturas, sustratos y tiempos de conservación. 4. Cuáles son los criterios para la evaluación de cepas en conservación? 5. Mencione 3 métodos de conservación de mediano plazo. 6. Escribe 5 ventajas y 5 desventajas de 3 métodos de conservación de largo plazo. 7. Escribe el fundamento de liofilización. 8. Mediante un diagrama de bloques describe la técnica que realizaste para la conservación de tu cepa en laboratorio de microbiología industrial. 9. Qué método de conservación es el adecuado para tu cepa microbiana con la que trabajaste en este semestre en laboratorio de microbiología industrial? Y Por qué? 10. Qué es viabilidad de una cepa? Seleccione la respuesta correcta. 1. ( ) La identificación de una fuente natural: a) Se hace de forma inferencial b)se realiza al azar c) Se decide por tablas aleatorias. 2. ( ) Son condiciones ambientales para el muestreo, excepto: a) Temperatura b) Flora y fauna más evidente c) Velocidad del viento 3. ( ) Siglas de la compañía que certifica las colecciones microbianas a nivel mundial. a) ATCC b) WIDCC c) UNAM d) CINVESTAV 4. ( ) Es un método de conservación a corto plazo. a) Arena estéril b) Liofilización c) Refrigeración d) Criogenia 5. ( ) En este tipo de conservación se trata de eliminar la mayor cantidad de agua y oxígeno: a) Corto plazo b) Mediano plazo c) Largo plazo 6. ( ) Se coloca al microorganismo en un soporte de leche descremada y carbonato para darle protección al microorganismo por los cambios del proceso. a) Arena estéril b) Liofilización c) Refrigeración d) Criogenia 7. ( ) Se sumerge al microorganismo en gases líquidos como Nitrógeno a 90 C: 4

5 a) Arena estéril b) Liofilización c) Refrigeración d) Criogenia 8. ( ) Se realizan pruebas bioquímicas y microcultivo: a) Aislamiento primario b) Aislamiento secundario c) Selección primaria 9. ( ) Se realizan observaciones de morfología colonial y microscópica: a) Aislamiento primario b) Aislamiento secundario c) Selección primaria 10. ( ) El aislamiento de levaduras se sugiere se haga por: a) Vaciado en placa b) Extensión con varilla c) Estría cruzada Resuelve lo siguiente. 1. De 3 ejemplos de conservación de cepas a corto, mediano y largo plazo incluyendo temperatura, sustratos y tiempos de conservación, mediante diagramas de bloques. 2. Si deseas aislar un microorganismo que degrade hidrocarburos. b. Describe el aislamiento primario mediante diagrama de bloques c. Describe el medio de cultivo utilizado y condiciones de incubación. d. Qué recomendarías para su mantenimiento y conservación por 8 meses? e. Qué problema resolverías con tu microorganismo en México al degradar hidrocarburos? UNIDAD IV Obtención de microorganismos de interés industrial Explique lo que se pide 1. Qué es una cepa sobreproductora de metabolitos de interés industrial.? 2. Descripción de la desrregulación del metabolismo de cepas sobreproductoras. Seleccione la respuesta correcta y escriba el número en los paréntesis de abajo 1. Es un fenómeno ampliamente distribuido en los microorganismos; se presenta durante la síntesis de una gran variedad de enzimas que participan en la biosíntesis de aminoácidos, puirinas y pirimidas. 2. El producto que ejerce una reacción retroinhibidora no se sintetiza si se interrumpe la cadena de su biosíntesis, pudiéndose acumular el aminoácido que se busca. 3. Es una consecuencia de la represión por catabolito. 4. El producto obtenido al final de una cadena, inhiben, cuando son excesivos el funcionamiento de la enzima que actúa al principio de esa cadena. 5. El mutante resistente no debe ser sensible a la retroinhibición causada por el aminoácido que se podrá acumular, en el curso del metabolismo de la cepa. 5

6 6. Constituye la síntesis de una enzima sólo cuando está presente un sustrato. ( ) Retroinhibición ( ) Aislamiento de mutantes auxótrofos ( ) Aislamiento de mutantes que resisten a un análogo ( ) Inducción enzimatica ( ) Represión enzimatica ( ) Crecimiento diaáuxico Escriba FALSO (F) o VERDADERO (V) según corresponda. 1. ( ) La acumulación y la excreción de aminoácidos por ejemplo, se presenta a causa de modificaciones de las vías de síntesis y de los sistemas de regulación. 2. ( ) En el aislamiento de los mutantes que resisten a un análogo, éste no puede ocupar el sitio regulador en la retroinhibición. 3. ( ) No todos los inductores y correpresores son sustratos de las enzimas involucradas. 4. ( ) Los análogos de los efectores inducen o reprimen, aunque no lleguen a ser sustratos de la enzima. 5. ( ) La represión enzimática, el producto final de una vía biosintetica particular es el que reprime la enzima de esta vía. 6. ( ) La inducción enzimática proporciona un medio por el cual los organismos no sintetizan una enzima hasta el momento en que se necesita. 7. ( ) La represión por el catabolito tiene lugar cuando al organismo se le proporciona una fuente de energía que no puede metabolizar. UNIDAD V Cinética de Fermentación Conteste las siguientes preguntas. 1. Escriba el nombre y producto(s) de 5 microorganismos productores de metabolitos de interés industrial. 2. Escriba la diferencia entre inóculo y cultivo semilla. 3. Qué es y para que sirve una cinética de crecimiento?, Para que se realiza una cinética de crecimiento?, Esquematice y señale las etapas o fases con sus respectivos nombres y los parámetros cinéticos que se pueden obtener. 4. Cuáles son las caracteristicas que debe tener un medio para la selección secundaria? 6

7 5. Cómo realizarías la selección primaria para buscar un microorganismo productor de penicilina? 6. Cinética de crecimiento. Etapas o fases con sus respectivos nombres y los parámetros cinéticos que se pueden obtener. 7. Descripción y ejemplos de: Tasa específica, Velocidad específica y Velocidad volumétrica. Gráficas señalando las concentraciones de Producto, Sustrato y Biomasa en los ejes coordenados. 8. Qué es un sistema fermentativo? 9. Describa las características biológicas y de operación básica de los siguientes sistemas fermentativos: a) Cultivo Batch o por Lote b) Cultivo Alimentado c) Cultivo Contínuo d) Cultivo con retroalimentación e) Cultivo simple etapa f) Cultivo multietapas g) Cultivo de células inmovilizadas h) Cultivo de enzimas inmovilizadas Resuelva lo siguiente 1. En un experimento de laboratorio se obtuvo un microorganismo productor de amilasa, que en condiciones óptimas de crecimiento en lote, se obtiene una concentración celular máxima de 25g/L con un rendimiento de sustrato de Seleccione los materiales a utilizar y formules el medio de cultivo con fuente de C, N, S, P y K en fermentador en base a la siguiente composición celular: C=40 63% H=7% N=7 10% P= % S= % K= % UNIDAD VI Obtención de Parámetros Cinéticos Resuelve los siguientes problemas 3. Un organismo que crece en un medio complejo en cultivo sumergido aerobio fue medido de la siguiente manera. Tiempo (h) No. De m.o./ml *10 4 a. Determine el valor de max b. Determine el valor de Ks 7

8 c. Como afectaría al resultado que se tomara muestra cada 2 horas. UNIDAD VII Modelos matemáticos para la Cinética de Fermentación Describe lo que se pide 1. Qué es un modelo matemático? 2. Qué diferencia existe entre modelos estructurados y no estructurados? 3. Cuál es la diferencia entre modelos segregados y no segregados? 4. Qué significa quimiostato? 5. Qué es el estado estacionario y cuáles son sus consideraciones? 6. Describa las características cinéticas y los aspectos biológicos involucrados para los siguientes modelos matemáticos y anexe sus ecuaciones principales con parámetros cinéticos: a) Modelo de Monod b) Modelo de Malthus c) Modelo de Verhulst d) Modelo de Teissier e) Modelo de Edwards y Wilke 10. Aplicación de modelos matemáticos no estructurados para el desarrollo de microorganismos. Ecuación principal de los modelos y descripción de sus variables. 11. Qué son los modelos deterministas y por qué son los más utilizados en Microbiología Industrial? UNIDAD VIII Simulación y Optimización de las Procesos Fermentativos Describe lo que se pide 1. Simulación de procesos, características y ventajas. 2. Perspectivas de la Microbiología Industrial en México. 3. Planta piloto y escalamiento de fermentaciones. 4. Puntos críticos de control y Aseguramiento de la calidad en un proceso biotecnológico. 5. Optimización de procesos biotecnológicos y ejemplos. 6. Método Simplex para la optimización de medios de cultivo de tipo industrial. 8

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