Intro a la Biotech - Unidad 2

Biotecnología Microbiana

Unidad 2 de Introducción a la Biotecnología Profesora: Dra. Olivia Flores Peñaloza

¡Vamos!

Introducción

La biotecnología microbiana estudia el aprovechamiento de los microorganismos y sus rutas metabólicas para transformar materia prima en productos de alto valor, como fármacos, alimentos, enzimas y biocombustibles.

Empezar curso

Índice

Objetivos

Temario

Objetivo

Comprender los procesos microbianos para la producción de agentes farmacéuticos, producción de aditivos alimentarios, enzimas, insulina entre otros compuestos para satisfacer las necesidades y proporcionar bienestar a la población.

Temario

Repaso

2.1 El aprovechamiento de los microorganismos por el ser humano.

2.2 Producción de fármacos.

2.3 Aplicación en la industria alimentaria.

2.4 Otros procesos microbianos de interés biotecnológico.

quizBomba

empezar

Las bacterias son un tipo de célula:

00:00

00:05

Eucariota

Procariota

Vegetal

Animal

Microorganismo usado en la fermentación del pan

00:00

00:05

Levadura

Acetobacter

Escherichia

Penicillium

Estructura rígida que rodea a la célula bacteriana.

00:00

00:05

Vacuola

Citoplasma

Pared

Membrana

Número de cromosomas que poseen la mayoría de las bacterias.

00:00

00:05

46

23

bomba neutralizada

volver al inicio

volver a intentarlo

2.1 El aprovechamiento de los microorganismos por el ser humano

Los microorganismos producen una amplia variedad de compuestos como resultado de su metabolismo.

Metabolito primario

Metabolito secundario

2.2 Producción de fármacos

Gracias a sus rutas metabólicas y a la ingeniería genética, hoy es posible obtener antibióticos, vacunas, hormonas y metabolitos de alto valor terapéutico de manera eficiente y a gran escala

La biotecnología microbiana ha revolucionado la producción de fármacos al aprovechar la capacidad de bacterias, hongos y levaduras como “fábricas vivientes”.

La biotecnología microbiana convierte a los microorganismos en aliados para la salud, la industria y la innovación.

Biorreactor

Es un dispositivo o sistema donde se cultivan microorganismos, células vegetales o animales con el fin de llevar a cabo procesos bioquímicos controlados.

Fármacos y rutas metabólicas

Ruta de los Poliquétidos

Ruta del Ácido Shikímico

PPP

Ribosa-5-Fosfato (R5P)

Ruta de las pentosas - R5P

Escherichia coliCorynebacterium glutamicum

Saccharomyces cerevisiae

Hongos filamentosos

Aspergillus y Penicillium

Título

Título

Título

Usa esta cara para dar más información sobre un tema.

Usa esta cara para dar más información sobre un tema.

Usa esta cara para dar más información sobre un tema.

Levaduras

Bacterias

Subtítulo

Subtítulo

Subtítulo

Nota: No se producen fármacos (aciclovir) directamente en estos microorganismos, solo R5P como precursor, que luego se transforma químico-enzimáticamente en el fármaco.

Ruta del ácido Shikímico

• Esta ruta es fundamental para las plantas, hongos y bacterias, pero no existe en los animales.
• Convierte carbohidratos simples (como la Eritrosa-4-fosfato de la ruta de las pentosas y el Fosfoenolpiruvato de la glucólisis) en los aminoácidos aromáticos: fenilalanina, tirosina y triptófano. Estos aminoácidos son precursores de una enorme variedad de compuestos aromáticos.

Fármacos: Oseltamivir (Tamiflu®) y Alcaloides de la Morfina

2.3 Aplicación en la industria alimentaria.

• Ácido cítrico
• Renina
• Nisina
• Colorantes
• Edulcorantes

Ácido cítrico

Aspergillus niger

Parámetros biorreactor

Materia prima

5 a 15 días.

Medio de cultivo con deficiencia en Magnesio y Hierro.

Purificación y cristalización

Quimosina (cuajo)

Levadura u hongo OGM

Parámetros biorreactor

ADN de ternera

3 a 7 días.

Medio de cultivo

Purificación

ACTIVIDAD

Resolver los siguientes problemas relacionados con la producción de aditivos alimentarios. (Ingresar a Moodle)

TAREA

Investigar cómo se produce:

• β-caroteno,
• antocianinas
• Edulcorantes (esteviol)

Metabolitos secundarios

Son compuestos que no son esenciales para la vida del microorganismo, pero que le confieren ventajas adaptativas (defensa, competencia, comunicación). Se producen principalmente en la fase estacionaria de crecimiento, cuando disminuyen los nutrientes.

• Son específicos de ciertos grupos de microorganismos.
• Se obtienen en cantidades menores.
• Su estructura suele ser compleja.

Ejemplos - Primarios

• Etanol y ácido láctico, derivados del piruvato en fermentaciones industriales.
• Ácido cítrico, producto del ciclo de Krebs ampliamente utilizado en alimentos y bebidas.
• Aminoácidos, como la glutamina o lisina, generados a partir de intermediarios de la glucólisis y la PPP, usados como aditivos alimentarios.

Metabolito primario

Compuestos que los microorganismos necesitan para vivir y reproducirse. Se forman durante la fase de crecimiento activo (fase logarítmica).

Características

• Su producción coincide con la multiplicación celular.
• Son universales (muchos microorganismos los producen).
• Se obtienen en grandes cantidades.

Ejemplos - Secundarios

• Penicilina (a partir de intermediarios del ciclo de Krebs).
• Estreptomicina (relacionada con derivados de la vía de las pentosas).
• Eritromicina y pigmentos microbianos (derivados de precursores de Acetil-CoA y la PPP).

Criterios Evaluación

Resumen

Sustrato inicial: G6P Producto clave: R5P (precursor de aciclovir) Condiciones que estimulan PPP: Energía abundante (mucho ATP, inhibe glucólisis) Alta demanda de nucleótidos o NADPH Alta proporción NADP⁺/NADPH

• Neutralización: Se añade cal (hidróxido de calcio) al caldo. El ácido cítrico reacciona formando una sal insoluble llamada citrato de calcio.
• Acidificación: El citrato de calcio se trata con ácido sulfúrico, liberando nuevamente el ácido cítrico libre y formando sulfato de calcio (yeso) como subproducto.
• Filtración y Concentración: Se filtra para eliminar el yeso. La solución restante de ácido cítrico se concentra por evaporación.
• Cristalización: La solución concentrada se enfría lentamente para que el ácido cítrico se cristalice. Los cristales se secan, se envasan y se distribuyen como el aditivo E330.