Los colores de la Biotecnología
La Biotecnología es el uso de organismos vivos para crear o modificar productos. Emplea nuevas herramientas para una agricultura, más eficientes, competitivas, sostenibles y seguras. Se la divide en colores para comprender mejor sus áreas de aplicación. •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Biotecnología blanca. Se usa en la industria y en procesos industriales. ejora de
procesos industriales, bioindustrias, bioprocesos, bioprocesos , bioplásticos, bioenergía, cultivos celulares. Biotecnología gris. Se utili!a para mejorar el ambiente. Soluciones para el ambiente, limpie!a de contaminantes, biofiltros, biorremediación, bioli"iviación. Biotecnología verde. #omprende las aplicaciones en agricultura. ejora de los cultivos, clonación vegetal, biofertili!antes, biopesticidas, plantas $ue producen nuevos compuestos %fármacos, vacunas&. Biotecnología marrón. 'ármacos veterinarios, vacunas, pruebas de diagnóstico, clonación, biofactorías. Biotecnología azul. Se aplica en ambientes marinos o acuáticos. (uevos productos de la biodiversidad marina, como cosm)ticos, fármacos, alimentos. Biotecnología violeta o púrpura. *barca las áreas de propiedad intelectual y bioseguridad. Bioseguridad, propiedad intelectual, patentes. Biotecnología roja. #omprende las aplicaciones relacionados con la salud humana. +enómica, terapia g)nica, huelas de *(, -its de diagnóstico, vacunas. Biotecnología dorada. Es la $ue usa bioinformática y nanotecnología. (anorobots, nanocápsulas, biosensores, metagenómica, bases de datos de *(. Biotecnología amarilla. Se aplica a la industria de los alimentos. (uevos y mejores alimentos, t)cnicas para asegurar la calidad e inocuidad, alimentos funcionales. Biotecnología negra. revención y corrección de ata$ues bioterroristas. ise/o de planes para la contingencia de desastres biológicos. Biotecnología
Breve descripción
Ejemplo
(aranja
#aptura de datos biotecnológicos en computadora. Biotecnología nutricional enfocada en los alimentos. #omprende las aplicaciones terap)uticas. Se centra en la agricultura como campo de e"plotación. Bioseguridad y propiedad intelectual. 0elacionada con la industria y sus procesos.
#reación de bases de datos sobre biotecnología.
*marilla 0oja 2erde 3rpura Blanca
*limentos transg)nicos. 1ngeniería celular y de tejidos. Biopesticidas. atentes. Biocombustibles plásticos biodegradables.
+ris
*plicada al medio ambiente, preservación y biorremediación.
(egra
reservación y corrección de ata$ues bioterroristas.
*!ul
E"plotación de los recursos del mar.
arrón
*plicación veterinaria.
4so de microorganismos y especies vegetales para el aislamiento y eliminación de residuos. ise/o de planes para la contingencia de desastres biológicos. En desarrollo5investigación y e"isten algunos usos cotidianos. 'ármacos, vacunas.
Célula animal Célula vegetal Organismos eucariontes Organismos procariontes Bacterias Arueas !icroorgani smo
Alimentación
"eproducción
Características
Clasi#icación
Ambiente o $%bitat
Bacterias
6eterótrofos. *utótrofos. 'otótrofos. 7uimiótrofos. Litotrofos. 8rganotrofos.
'isión binaria. #onjugación bacteriana.
Entre 9.: y : ;m de longitud. #ocos, bacilos, vibrios y espirilos.
ominio< Bacteria. 1mperio< ro-aryota.
4bicuas. =odos los hábitats terrestres y acuáticos.
6ongos
6eterótrofa. arásita.
Esporas.
aredes celulares de $uitina. #arecen de suficiente sistema de transporte de sustancias.
0eino< 'ungi. ominio< Eu-aryota.
0eplicación.
Son submicroscópicos . 4tili!an vectores
ominio< *-amara.
2irus
Ejemplos
ycobacteriu m tuberculosis. =hermus a$uaticus. 8enococcus oeni. Bacillus cereus. Leptospira. esiertos. #yttaria >reas de harioti. e"trema 4stilago salinidad. maydis. Sedimento Sarcoscyphea s en fondos coccinea. marinos. *spergillus niger. #)lula 6erpes !oster. hu)sped. 216.
*lgas
roto!oarios
!icroorgani smo
Bacterias
2irus
de transmisión. 'otosíntesis. ultiplicación ueden ser Endosimbiosis. vegetativa. unicelulares o i"ótrofos. +ametos. pluricelulares. Se Esporas. trata de un grupo polifil)tico.
6eterótrofa.
Alimentación
Bipartición. #onjugación. 1sogametos. 'isión binaria.
"eproducción
e ?9 a :9 ;m. 'lagelos. 6ermafrodita.
Características
6eterótrofos< *se"ual< 'orma< cocos, saprófita, Bipartición. bacilos, espirilos. parásita y arase"ual< *erobios. simbiótica. #onjugación, *naerobios. *utótrofa< transducción y $uimiosint)tica transformación , fotosint)tica. . (o se (o se pueden (o está formada alimenta. reproducir por por c)lulas. (o sí solas. tienen (ecesitan metabolismo. infectar a una oseen una c)lula. mol)cula de ácido nuleico.
*lgas
or medio de la fotosíntesis.
Se"ual. *se"ual %or fragmentación o división&.
'otoautótrofas. oseen pared celular.
6ongos
6eterótrofa.
*se"ual.
4nicelulares.
'ilo< #yanobacteria. ominio< rocaryota. 0eino< rotista. ominio< Eucaryota. 0eino< rotista. ominio< Eu-aryota.
*cuáticos. =errestres h3medos.
Euglena. iatomea. inobryon. +laucocystis. Synura. 2aucheria. Laurencia.
*mbiente h3medo o medios acuáticos.
0hi!opoda. *moeba. aramecium. asticophora.
Clasi#icación
Ambiente o $%bitat
Ejemplos
*r$ueobacteria. Eubacteria.
Suelos. *guas. *tmósfera. #ondicione s e"tremas.
or ácido nucleico $ue contienen< *( *0( Si el *( o *0( es de cadena doble o sencilla. =ama/o y forma. 4nicelulares. óviles por flagelos. 1nmóviles. *meboide. ulticelular.
=odos los hábitats.
yconactirum . E. #oli. Lactobacillus. Staphylococus . sudononas. 0otavirus. *denovirus. 0ubivirus. 0etrovirus.
*guas dulces o sabores y aguas marinas.
iatomas. *lgas a!ules@ verdes@ *lgas rojas.
Lugares
Entolona.
roto!oarios
Saprófita. arásitos. Simbientes.
Esporas.
luricelulares. (o forman tejidos.
6eterótrofos. *utótrofos.
*se"ual< 'isión binaria, gemación, fisión m3ltiple. Se"ual.
4nicelulares. Eucariontes. 'agocitrofos. icroscópicos. ovimiento por flagelos.
'lagelados. #iliados. Esporo!oos.
h3medos. aterial orgánico. Lugares sin lu! solar. 63medos. *cuales. Suelo.
6ochste-iri. Esculata.
lasmodrumi viva". +iardia lamblia.
Bacterias &irus Algas 'ongos (rotozoarios Crecimiento microbiano
Es el aumento de microorganismos a lo largo del tiempo. (o nos referimos al aumento de un 3nico organismo %ciclo celular&, sino al aumento demográfico de una población. Sirve para crecimiento de la y es la suma de ciclos celulares de todos los individuos. Ciclo celular) roceso de desarrollo de una bacteria aislada. Cinética de crecimiento *ase lag +latencia,. *daptación. #ondiciones fisico$uímicas. *ase logarítmica +log,. #recimiento e"ponencial. *ase estacionaria. *decuación a cada función. *ase de muerte. Aa no hay
sustrato.
Estas fases forman la curva estimada del crecimiento microbiano. - de células E/ponente
? 9
?
C
D F
El n3mero de c)lulas $ue mueren es mayor $ue el n3mero de c)lulas $ue se dividen.
? C
4so de fermentadores para generar biomasa. 0eactivos inoculadores. #ultivos continuos, semicontinuos o 'eb@Batch. Lote o Batch. 0ecirculación de biomasa. Escala laboratorio, semindiustrial e industrial. *ase lag +latencia,) *daptación
de los microorganismos a las condiciones iniciales.
*ase log +logarítmica,) Los microorganismos crecen e"ponencialmente. *ase estacionaria) (o hay crecimiento de microorganismos. *ase de muerte) Se acaba el sustrato. El sustrato es el limitante. Condiciones #ísicas 0emperatura) =ermófilas, mesófilas,
psicrófilas.
(resión. p') *cidófilas, netrófilas, halófilas. O/ígeno) *erobias, anaerobias facultativas. Luz +*uente de energía,) 'otótrofas,
heterótrofas, autótrofas.
'umedad. !edio) Sólido, lí$uido o semisólido. (rocesos de #ermentación 0$enard,
científico franc)s, sugería $ue los microorganismos producían el alcohol duarente la preparación del vino %hipótesis recha!ada&. * mitad del siglo G1G, Louis (asteur, pudo demostrar $ue la idea de =henard era básicamente correcta y demostró $ue algunas enfermedades eran causadas por microorganismos
* principios del siglo GG los científicos alemanes Emnac$ 1 Lo2, aíslan un producto bio$uímico de una bacteria, la piocinasa, capa! de destruir algunos microorganismos productores de enfermedades. *sí se descubrió el primer antibiótico. 4n desarrollo posterior fue la distribución de aguas residuales sobre terrenos, este fue el primer paso en el desarrollo del tratamiento deH 3iglo 44
* mitad de este siglo se vio el desarrollo de muchos procesos de fermentación industrial< fermentaciones alcohólicas, producción de ácido ac)tico, láctico, cítrico y glacónico, así como acetona, etanol y glicerol. 'ermentaciones anaerobias en cultivos sumergidos y fermentaciones aerobias en la superficie del cultivo. 'ermentadores de depósito profundo a los procesos aerobios. *plicaciones en la producción de levadura, producción de ácidos orgánica. El desarrollo comercial de la penicilina durante la Segunda +uerra undial. En la posguerra la evolución se detuvo por el crecimiento de la industria petro$uímica, se hi!o comercialmente atractiva la síntesis $uímica de muchos solventes y ácidos orgánicos. 5ndustrias de procesos biouímicos
E"plotación controlada de la bio$uímica de los materiales biológicos. • • • • •
icroorganismos@ seg3n productos bio$uímicos complejos. lantas. =ejidos animales. 'racciones microbianas. En!imas libres de c)lulas.
roductos de un proceso industrial con microorganismos< • •
asa microbiana adicional. iferentes productos bio$uímicos.
*lgunos productos bio$uímicos producidos comercialmente son< • • • •
*ntibióticos Esteroides En!imas >cidos orgánicos
Las en!imas pueden ser recuperadas de los microorganismos induci)ndolos a dejar a la c)lula y entrar en el medio nutriente. Las en!imas libres de c)lulas son utili!adas en operaciones industriales.
• •
Son solubles en agua. 1nestables. *ermentación
Son los cambios $uímicos producidos en compuestos orgánicos %sustratos& por la actividad de los microorganismos. #omo las en!imas son catali!adores biológicos universales, la fermentación puede definirse como un proceso en el $ue los cambios $uímicos son llevados a cabo en sustrato orgánico por la acción de en!imas, ya sea< •
5n vivo) dentro de la c)lula. 5n vitro) libres de c)lulas.
Los procesos de fermentación no sólo trabajan con en!imas.
•
&entajas de los microorganismos en los procesos industriales
?. Segregan productos bio$uímicos 3tiles. . =ienen una velocidad de crecimiento mayor. F. Su productividad potencial como fuente de alimentación humana y animal es muy alta comprada con los m)todos de labran!a tradicionales. 0e$uerimientos básicos para los procesos microbiológicos industriales< • • • •
Energía #arbono (itrógeno inerales Compostaje "eactores biológicos
#aracterísticas generales de un reactor. Variedad de productos y
Diferencias en los diagramas de ujo.
aracter!sticas "#sicas de
Preparación del medio de
Fermentaci
Esterilización Esterilización Preparación de inóculo o del aire del medio semilla
Instrumentació n y control del
"eactor biológico
Es el alma de un proceso de fermentación. 'ormación del productor con la participación de c)lulas o sus componentes.
Recuperación del producto
roporcionar un ambiente adecuado para $ue el crecimiento de las c)lulas y la formación del producto de inter)s tengan lugar en condiciones óptimas. *unciones
#rear un ambiente delimitado por las paredes del reactor para proporcionar un abasto de nutrientes. roporcionar y mantener las condiciones ambientales óptimas para la formación del producto. Consideraciones en el dise6o de un reactor • • • • • •
8pera as)pticamente durante el proceso. e!clado adecuado. inimi!ar el consumo de potencia suministrada. Eliminación del calor generado por la fermentación. Sistema de medición y control del p6. =oma de muestras en el interior del fermentador.
Si pongo mucho aire, los microorganismos se van a ahogar.
