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Jorge Negrete Peñata M.Sc. Biotecnología

APLICACIONES BIOTECNOLOGICAS

MICROORGANISMOS DE INTERÉS BIOTECNOLÓGICO • Los microorganismos y que suponen ciertas ventajas para su uso en la industria. • El pequeño tamaño de la célula microbiana y su correspondiente alta relación de superficie a volumen. • Esto facilita el rápido transporte de nutrientes al interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica. 20 veces + Proteínas

10 veces + Proteínas

Tasa de reproducción en 20 min

CARACTERÍSTICAS DE SELECCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS 1. 2. 3. 4. 5.

Producir una o varias sustancias de interés Debe estar disponible en cultivo puro Debe ser genéticamente estable Debe crecer en cultivos a gran escala Crezca rápidamente y produzca el producto deseado en un corto período de tiempo. 6. Debe también crecer en un medio de cultivo relativamente barato, disponible en grandes cantidades. 7. No debe ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas.

LEVADURAS • Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. • La levadura que sin duda fué la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes industriales. • Kluyveromyces fragilises una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. • Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. • Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluídos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados fenólicos.

HONGOS FILAMENTOSOS • Los hongos son responsables de la degradación de gran parte de la materia orgánica de la Tierra, una actividad enormemente beneficiosa ya que permite el reciclaje de la materia viva. • Por otro lado, los hongos causan gran cantidad de enfermedades en plantas y animales y pueden destruir alimentos y materiales de los que depende el hombre. • Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su utilización industrial. Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. • Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y evidentemente, de las setas.

BACTERIAS • Entre las especies bacterianas de interés industrial están las bacterias del ácido acético, Gluconobacter y Acetobacter que pueden convertir el etanol en ácido acético. • El género Bacillus es productor de antibióticos (gramicidina, bacitracina, polimixina), proteasas e insecticidas. • Del género Clostridium cabe destacar Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. • Las bacterias del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que producen yogur. • Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina. • Streptomyces su principal importancia radica en la producción de antibióticos como anfotericina B, kanamicina, neomicina, estreptomicina.

BIOTECNOLOGIA MARINA • La biotecnología azul se ocupa de la aplicación de métodos moleculares y biológicos a los organismos marinos y de agua dulce. • Esto implica el uso de estos organismos, y sus derivados, para fines tales como aumentar la oferta de productos del mar y la seguridad, el control de la proliferación de microorganismos nocivos transmitidos por el agua y el desarrollo de nuevos medicamentos.

• Acuicultura: Consiste en la cría o cultivo de organismos acuáticos con miras a su mayor producción. • Para ello es necesario un estudio minucioso de la forma de cultivo y engorde, cría, dietas y patrones alimenticios, patologías, consecuencias en el entorno, etc. • Por ejemplo, las microalgas pueden proporcionar una fuente de alimento fresco para las especies cultivadas. De este modo, se podrán obtener dietas más adaptadas para las especies cultivadas que permitan mejorar la productividad y la calidad de las mismas.

• El mar, una de las zonas menos conocidas del planeta, es una fuente potencial de nuevas especies y moléculas con capacidad terapéuticas, cosméticas, etc. • Nuevas fuentes de energía; nuevos alimentos y modelos para la descontaminación medioambiental o bioremediación; biomateriales y estructuras biodegradables. • En la medicina: 1. Compuestos bioactivos 2. Adhesivos 3. Anti-adhesivos 4. Coloides biocompatibles 5. Nanoestructuras y materiales porosos. 6. Anti tumorales

Cultivo in vitro de plantas • El cultivo in vitro (término que literalmente significa en vidrio), incluye muchas técnicas destinadas a introducir, multiplicar y regenerar, entre otros recursos, material vegetal o animal en condiciones controladas y asépticas. • El cultivo in vitro, constituye un paso fundamental en la obtención y regeneración de plantas genéticamente modificadas, o transgénicas, mediante técnicas de ingeniería genética.

Aplicaciones • Propagación masiva de plantas, especialmente beneficiosa para especies de difícil propagación por otros métodos, o en vías de extinción • Obtención de plantas libres de virus • Producción de semillas sintéticas • Conservación de germoplasma: material de un conjunto de individuos que representa la variabilidad genética de una población vegetal • Obtención de metabolitos secundarios • Producción de nuevos híbridos • Germinación de semillas. • Estudios fisiológicos diversos.

Técnicas de transferencias de genes en plantas • Interacción con bacterias del género Agrobacterium tumefaciens

• Biobalística

• El cultivo in vitro consiste en tomar una porción de una planta (a la que se denomina explanto, como por ej. el ápice, una hoja o segmento de ella, segmento de tallo, meristema, embrión, nudo, semilla, antera, etc.) y colocarla en un medio nutritivo estéril (usualmente gelificado, semisólido) donde se regenerará una o muchas plantas. • Organogénesis: Formación de plantas a partir de yemas axilares de las hojas, tallos o raíces. • Embriogénesis somática: Formación de plantas a partir de células embrionarias. • Meristemos preexistentes: Formación de plantas partir de meristemos de plantas madres.