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• Juan Condori Alvarado

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PREGUNTAS DEL EXAMEN DE BIOPROCESOS ¿Qué es la ingeniería de bioprocesos? La bioingeniería o Ingeniería de Bioprocesos Industriales es una rama interdisciplinaria que integra los conocimientos químicos, biológicos y principios tradicionales de la ingeniería, con el fin de solucionar diversos problemas a nivel de producción, salud y energía. ¿Qué son las procariotas y las eucariotas?

Procariota es una palabra con raíces griegas que significa “antes de la nuez”refiriéndose al núcleo celular. Como lo indica el nombre, células procariotas son organismos sin núcleo o estructuras definidas por membranas. La mayoría de las procariotas son unicelulares pero algunos son multicelulares. La palabra eucariota también proviene del griego, y significa “verdadera nuez”, indicando la presencia del núcleo en la célula, definida por una membrana. Las células de animales, plantas, y hongos son de este tipo. ¿Cuál es la unidad básica de las proteínas, carbohidratos y lipidos? La unidad básica de los lípidos son los ácidos grasos Las proteínas son macromoléculas formadas por manómetros que se denominan aminoácidos La unidad básica de los Hidratos de Carbono es el monosacárido, cuya característica es su unión a grupos alcohólicos y a la presencia de grupos aldehídos ( CHO) o grupos cetónicos ( CO Ejemplos de macronutrientes y micronutriente

¿Qué son las enzimas? Los enzimas son biomoléculas especializadas en la catálisis de las reacciones químicas que tienen lugar en la célula. Son muy eficaces como catalizadores ya que son capaces de aumentar la velocidad de las reacciones químicas mucho más que cualquier catalizador artificial conocido, y además son altamente específicos ya que cada uno de ellos induce la transformación de un sólo tipo de sustancia y no de otras que se puedan encontrar en el medio de reacción. ¿Cómo trabajan las enzimas? Las enzimas son proteínas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas celulares. La enzima presenta una región especial denominada sitio activo, en el que encajan una o más moléculas de sustrato o reactantes. La enzima y el sustrato conforman el complejo enzima-sustrato. Las interacciones entre los sustratos y la enzima, tensionan o debilitan a las uniones químicas que estabilizan al sustrato. Se rompen uniones y se conforman otras nuevas, originándose diferentes moléculas de producto. Éste se libera del sitio activo, sin modificar la conformación de la enzima, la que puede iniciar nuevamente su trabajo.

¿Cómo se pueden inmovilizar las enzimas? ¿Qué aplicaciones industriales tienen las enzimas? LA AMILASA DE HONGOS Y PLANTAS cataliza la degradación del almidon en azucares sencillos USO produccion de azucares desde el almidon, como por ejm en la produccion de jaraba de maiz. En la coccion al horno , cataliza la rotura del almidon de la harina en azucar. La fermentación del azúcar llevada a cabo por levaduras produce el dioxido de carbono que hace subir la masa PROTEASAS: Los fabricantes de galletas las utilizan para reducir la cantidad de proteínas en la harina TRIPSINA: Para pre-digerir el alimento digerido a bebés CELULASAS, PECTINASAS: Aclarador de zumos de frutos RENINA, derivado del estomago de animales rumiantes jóvenes(terneros y ovejas): Producción de queso, usada para hidrolizar proteínas. ENZIMAS PRODUCIDAS POR BACTERIAS: Actualmente, cada vez mas usadas en la industria láctea. LIPASAS: Se introduce durante el proceso de produccion del queso roquefort para favorecer la maduración LACTASAS: Rotura de la lactosa en glucosa y galactosa PAPAINA: Ablandamiento de la carne utilizada para cocinar AMILASAS, AMILOGLUCOSIDASAS Y GLUCOAMILASAS: Conversion del almidon en glucosa y diversos azucares invertidos GLUCOSAS ISOMERASA:Conversión de glucosa en fructosa durante la producción de jarabe de maíz partiendo de sustancias ricas en almidón. Estos jarabes potencian las propiedades edulcorantes y reducen las calorías mejor que la sacarosa y manteniendo el mismo nivel de dulzor. CELULASAS: Utilizadas para degradar la celulosas en azucares que pueden ser fermentados LIGNINASAS: Utilizada para eliminar residuos de lignina ¿En que consiste el dogma central? Para que la información pase de una molécula a otra, primero debe copiarse, en un proceso que se llama replicación y que ocurre en el núcleo. Pero como el ADN se encuentra en el núcleo y las proteínas son sintetizadas en el citoplasma, debe existir una molécula que funcione como intermediaria. Este papel lo cumple el ácido ribonucleico mensajero (ARNm). El ADN se copia en ARNm en el núcleo, en un proceso denominado transcripción. Luego la información contenida en el ARNm es empleada para construir proteínas en el proceso de traducción, que tiene lugar en el citoplasma. ¿En que consiste la transcripción? La transcripción es el primer paso de la expresión génica, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para generar un producto funcional, como una proteína. El objetivo de la transcripción es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen. En el caso de los genes codificantes, la copia de ARN, o transcrito, contiene la información necesaria para generar un polipéptido (una proteína o la subunidad de una proteína). Los transcritos eucariontes necesitan someterse a algunos pasos de procesamiento antes de traducirse en proteínas. ¿En que consiste la traslación? Traslación es el proceso complejo de la síntesis de la proteína. Antes de esto, la información genética en la DNA es convertida en las moléculas del ARN de mensajero. ¿Qué es la bioenergética? La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre. Los cambios en la energía libre (DG) proveen una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no.

La bioenergética se interesa sólo por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción, no del mecanismo o del tiempo necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo. La bioenergética predice si un proceso es posible; la cinética cuantifica qué tan rápido ocurre la reacción. ¿en que consiste el metabolismo de la glucosa? En el ciclo glicolisis y el TCA La glucólisis es una serie de reacciones que extraen energía de la glucosa al romperla en dos moléculas de tres carbonos llamadas piruvato. La glucólisis es una vía metabólica ancestral —o sea, que su evolución ocurrió hace mucho tiempo— y se encuentra en la gran mayoría de los organismos vivos hoy en día El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbias, donde es liberada energía almacenada a través de la oxidación del acetil-CoAderivado de carbohidratos, grasas y proteínas endióxido de carbono y energía química en forma de trifosfato de adenosina (ATP). ¿Cómo sucede la reacción de respiración? 1. En la etapa uno, la glucosa se desglosa en el citoplasma de la célula en un proceso llamado glucolisis. . 2. En la etapa dos, las moléculas de piruvato son transportadas a la mitocondria. La mitocondria son los organelos conocidos como las "plantas eléctricas" de las células ( Figura siguiente ). En la mitocondria, el piruvato, que ha sido convertido en una molécula de 2-carbono, entra al ciclo de Krebs. Nótese que la mitocondria tiene una membrana interior con muchos pliegues, llamadas crestas . Estas crestas incrementan enormemente el área de superficie de la membrana donde ocurren muchas de las reacciones de la respiración celular. 3. En la etapa tres, la energía en lo transportadores de energía entran en lacadena de transporte de electrones . Durante este paso, esta energía es usada para producir ATP. ¿En que consiste el metabolismo anaeróbico? Proceso metabólico utilizado por las células para producir energía a partir de nutrientes en ausencia de oxígeno, conocido como fermentación. Los más característicos son la conversión de glucosa en ácido láctico (fermentación láctica) y en alcohol (fermentación alcohólica). ¿En que consiste el metabolismo autotrofico? Se consideran organismos autótrofos aquellos que son capaces de sintetizar moléculas orgánicas a partir de la energía de los fotones de la radiación luminosa (fotoautótrofos) o de la energía de enlace contenida en las moléculas inorgánicas (quimiautótrofos). Los organismos heterótrofos son aquellos que obtienen la energía de la rotura de enlaces de las moléculas orgánicas, que constituyen su alimento. El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se produce en el interior de las células y que conduce a la transformación de unas biomoléculas en otras. Todas las reacciones metabólicas están reguladas por enzimas específicas. ¿Cómo cuantificar la concentración de las células? los laboratorios son el recuento celular a través del microscopio o mediante contadores de partículas (aunque éstos son generalmente costosos, por lo cual su uso estará supeditado a la posibilidad de adquirirlos), la determinación de los cambios de densidad óptica del cultivo por espectrofotometría o finalmente la cuantificación de la biomasa en peso seco, total u orgánico, o de sus componentes bioquímicos que son de interés para los fines de un cultivo en particular (proteínas, pigmentos o ácidos grasos, entre otros). Dibuje la curva típica del crecimiento para una población bacteriana Describir cada una de las etapas del crecimiento bacteriano ¿Qué factores afectan el crecimiento bacteriano? :Actividad del agua , acides (PH) ; oxido reducción (anaeróbicos), Composición química , Presencia de substancias antimicrobianas naturales , Microbiota competitiva ;; FACTORES EXTRÍNSECOS Temperatura , Humedad relativa , Composición de la atmósfera , EFECTO VALLA (físico-quimico)

¿Como crecen en un reactor batch?

¿Cómo crecen en un reactor continuo, algunos equipos específicos?

Escribir las ecuaciones de balance de sustrato y balance de biomasa en un modelo CFSTR Estudiar la ecuación 7.1 y la ec. 7.2 y describir sus términos Estudiar como se hace el balance estequiometrico y como se calculan sus coeficientes Como se calculan sus coeficientes de rendimiento ¿Cómo ocurren las mutaciones? la mutación era la de cualquier cambio heredable en el material hereditario que no se puede explicar mediante segregación o recombinación. La definición de mutación a partir del conocimiento de que el material hereditario es el ADN y de la propuesta de la Doble Hélice para explicar la estructura del material hereditario (Watson y Crick,1953), sería que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. La mutación es la fuente primaria de variabilidad genética en las poblaciones, mientras que la recombinación al crear nuevas combinaciones a partir de las generadas por la mutación, es la fuente secundaria de variabilidad genética. Mencione los mecanismos naturales de transferencia de genes y reordenamiento ¿Cuáles son las etapas esenciales de la ingeniería genética para mover un gen de un organismo a otro? Metodología

1.Identificar un carácter deseable en el organismo de origen

2.Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés), aislarlo y caracterizarlo.

Caso: obtención de maíz Bt que produce una proteína recombinante que le confiere resistencia a determinados insectos

3.Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste sea funcional en el organismo receptor

3. Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional en una planta: especialmente una secuencia promotora (y ligarlo a un vector adecuado para transformar plantas) 4. Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor).

4.Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al organismo receptor. 2. Encontrar al gen que lleva las 5. Crecer y reproducir el5. Identificar las células de instrucciones para esta organismo receptor, ahoramaíz que recibieron el gen característica, aislarlo y modificado genéticamente. (células transformadas) y caracterizarlo. regenerar, a partir de estas células, una planta adulta resistente a insectos. 1. Identificar el carácter “resistencia a insectos” en el organismo de origen, la bacteria del suelo Bacillusthuringiensis (Bt)