Tema 1 aspectos_basicos (2)

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Tema 1 aspectos_basicos (2)

  1. 1. BIOTECNOLOGIA
  2. 2. OBJETIVOS El alumno analizará y diferenciará los conceptos de Biotecnología, Bioingeniería Y Fermentación El alumno conocerá cuál ha sido el desarrollo de la Biotecnología, así como su perspectiva de crecimiento. El alumno conocerá la importancia de los microorganismos en los procesos biotecnológicos industriales El alumno analizará las características de un microorganismo para ser candidato a emplearse en procesos industriales
  3. 3. Definición de la BiotecnologíaEn términos generales, la Biotecnología sepuede definir como un conjunto de técnicasen que se utilizan organismos vivos, partesde ellos o moléculas derivadas deorganismos vivos para fabricar o modificarproductos. además, comprende aquellastécnicas de modificación genética devariedades de plantas, animales omicroorganismos para su utilización con unpropósito específico.
  4. 4. La Biotecnología es unaactividad multidisciplinariaque comprende la aplicaciónde los principios científicos yde la Ingeniería alprocesamiento de materialespor agentes biológicos paraproveer bienes y servicios.
  5. 5. Agentes biológicos: célulasmicrobianas, animales, vegetalesy enzimas.Bienes: cualquier productoindustrial relacionado conalimentos, bebidas, productosmedicinales, etc.Servicios: purificación de aguas ytratamiento de efluentes.
  6. 6. GENETICA BIOLOGIA CELULAR INGENIERIA MICROBIOLOGIA QUIMICA BIOLOGIA MOLECULAR BIOQUIMICA BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAFARMACEUTICA AGRICULTURA DIAGNOSTICO FERMENTACIONES MEDIO MEDICO AMBIENTE INDUSTRIA INDUSTRIA ALIMENTICIA QUIMICA
  7. 7. MICROBIOLOGIA INDUSTRIALLa Microbiología Industrial puededefinirse diciendo que es la partede la Microbiología que se ocupade las aplicaciones industriales delos microorganismos
  8. 8. BIOINGENIERIADentro de la Biotecnología, laBIOINGENIERIA se relaciona con lautilización de reactores y procesos, dondemediante el uso de organismos se generanproductos de interés para el hombre(antibióticos, alimentos, bebidas, enzimas,productos industriales obtenidos porfermentación, cultivos celulares).
  9. 9. BIOINGENIERIAEn el sentido más amplio de lapalabra BIOINGENIERIA, seentiende EL DISEÑO YDISPOSITIVOS QUE IMITAN O SEINSPIRAN EN “INVENTOS DE LAVIDA”
  10. 10. GENETICA BIOLOGIA MICROBIOLOGIA CELULAR BIOLOGIA BIOQUIMICAMOLECULAR BIOTECNOLOGIAINDUSTRIA MEDIO BIOINGENIERIA AMBIENTE QUIMICA AGRICULTURA INDUSTRIAFARMACEUTICA INDUSTRIA ALIMENTICIA FERMENTACIONES
  11. 11. FERMENTACIONTradicionalmente se ha utilizado la palabrafermentación en Biotecnología paradescribir los procesos de cultivo demicroorganismos con propósitosindustriales. Sin embargo, no hay queconfundir esta utilización del térmico con elproceso bioquímico de fermentaciónconsistente en la regeneración del poderreductor (NADH) por un procedimiento nooxidativo
  12. 12. ¿Dónde interviene la BIOINGENIERIAen un Proceso de Fermentación? UP STREAM Agitación, calentamiento, esterilización Aireación, agitación, calentamiento,BIOREACTOR esterilización, régimen de operación. ETAPA DE FERMENTACION Separación, purificación, tratamientoDOWN STREAM de efluentes
  13. 13. CRONOLOGIA - PRODUCTOSERA PRE-PASTEUR (Antes de 1865) Vino, cerveza Queso, yogurt Otros productos fermentadosERA PASTEUR (1865-1940) Etanol, butanol, acetona, glicerol Acido cítrico Tratamiento aerobio de aguas residualesERA ANTIBIOTICOS (1940-1960) Penicilina (Fermentación sumergida) Gran variedad de antibióticos Vacunas para virus Transformación microbiana de esteroides
  14. 14. CRONOLOGIA - PRODUCTOSERA POS-ANTIBIOTICOS (1960-1975) Aminoácidos Proteína unicelular Enzimas (detergentes) Tecnología de inmovilización, enzimas y células (glucosa isomerasa) Tratamiento anaerobio de aguas residuales (biogas) Polisacáridos bacterianos (xantana) GasolERA DE LA NUEVA BIOTECNOLOGIA (1975- ) Tecnología del hibridoma (Anticuerpos monoclonales) Pruebas de diagnóstico con monoclonales (1980) Ingeniría genética (1974) Insulina humana (1982)
  15. 15. EJEMPLOS DE PRODUCTOS BIOOTECNOLOGICOS
  16. 16. Impacto en la Agricultura Jitomate con mayor vida de anaquel (FlavrSavr Tomato) Soya resistente a herbicidas (Roundup Ready Soybean) Arroz con un mayor contenido de vitamina A (Golden Rice) Plantas resistentes a insectos
  17. 17. Productos transgénicos de bacterias y animales Quimosina transgénica Enzima usada en productos lácteos Gen de levaduraSource: Chr. Hansen Cultivada de bacteria modificada genéticamente Reemplaza a la enzima de los terneros bST (Somatropina bovina) Incrementa producción de leche Gen de vaca Cultivada de bacteria modificada genéticamenteSource: Rent Mother Nature Reemplaza proteína recuperada de glándulas pituitarias de la matanza de vacas
  18. 18. Aplicaciones ambientales Indicador de bacteria Detección de contamination en el medio ambiente Microbios sensibles a ciertos contaminantes Biorremediación Limpieza de sitios contaminados Uso de microbios diseñados para degradar la contaminación
  19. 19. Biotecnología y SaludProducto UsoInsulina DiabetesInterferon CancerInterleucina CancerHormona humana del DwarfismocrecimientoProteínas neuroactivas Dolor
  20. 20. ¿Qué es la Biofarmacia?Definición Crecimiento de cultivos transgénicos de plantas que expresan Productos farmacéuticosEjemplos: Drogas Anticuerpos ProteínasReducción de costos • Sistema animal: 1000 - 5000 USD/g proteína • Sistema vegetal: 1 – 10 USD/g proteína Source: The Roanoke Times, 2000
  21. 21. Vacunas – Un sueño de la BiofarmaciaVegetales serviendo a las necesidades de salud humana• Un gen de proteína patógena se clona• SE inserta el gen en el AND de una planta (papa, plátano, jitomate)• El humano se come la planta• El cuerpo produce anticuerpos contra la proteína patógena• El humano está “inmunizado” contra el patógeno• Ejemplos: Diarrea Hepatitis B Sarampión
  22. 22. Salud en el futuro-relacionada con la Biotecnología Vacunas Herpes hepatitis C SIDA malaria Caída de dientes Streptococcus mutans, bacteria bucal libera ácido láctico que destruye el esmalte Streptococcus mutans modificado que no libera ácido láctico
  23. 23. ¿ Qué etapas se necesitan paragenerar un producto farmacéuticoutilizando Biotecnología?
  24. 24. IMPORTANCIA DE LOSMICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES ¿Por qué es importante unmicroorganismo en un proceso industrial? ¿Qué ventaja representa?
  25. 25. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES Elaboran productos que no se obtienen por otros métodos o se obtienen con mas dificultad Representan sistemas catalíticos sofisticados capaces de operar a condiciones normales de presión de temperatura (1 atmósfera y temperatura ambiente). Se pueden manipular en fermentadores Se pueden mejorar genéticamente
  26. 26. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALESElaboran productos que no se obtienen porotros métodos o se obtienen con mas dificultadRepresentan sistemas catalíticos sofisticadoscapaces de operar a condiciones normales depresión de temperatura (1 atmósfera ytemperatura ambiente).Manipulación en fermentadores a nivel industrialMejoramiento genético o adquisición de ciertascapacidades metabólicas (Biología Molecular)
  27. 27. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALESProcesos limpios y soluciones aproblemas de impacto ambientalProducen compuestos que inhiben elcrecimiento de microorganismospatógenosEnriquecen el valor nutritivo de losalimentos y ayudan a su conservación.
  28. 28. REQUISITOS DE UNMICROORGANISMO A SER EMPLEADO EN UN PROCESO INDUSTRIAL
  29. 29. REQUISITOS DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALESEl éxito o fracaso de un proceso fermentativocomienza con el microorganismo utilizado, en laelección del mismo se deberían tener en cuenta:1. La cepa a utilizar debe ser genéticamente estable.2. Su velocidad de crecimiento debería ser alta.3. La cepa debe estar libre de contaminantes,incluidos fagos.4. Sus requerimientos nutricionales deberían sersatisfechos a partir de medios de cultivo de bajocosto.
  30. 30. REQUISITOS DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS PROCESOS INDUSTRIALESEl éxito o fracaso de un proceso fermentativocomienza con el microorganismo utilizado, en laelección del mismo se deberían tener en cuenta:5. Debe ser de fácil conservación por largosperíodos de tiempo, sin pérdida de suscaracterísticas particulares.6. Debería llevar a cabo el proceso fermentativocompleto en un tiempo corto.7. Si el objetivo del proceso es un producto, éstedebería ser de alto rendimiento y de fácil extraccióndel medio de cultivo.
  31. 31. Efecto de la concentración del sustrato sobre la velocidad específica de crecimiento de dos organismos A y B ¿Cuál microorganismo seleccionaría? ¿Porqué? ¿Cómo lo aislaría?

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