Microbiología Industrial

DEFINICION• Microbiología, Es la ciencia de la biología

dedicada a estudiar los organismos que son sólo visibles a través del microscópio.

• Microbiología industrial: Estudia la explotación de los microbios para uso en procesos industriales. Ejemplo; fermentación industrial y el tratamiento de aguas industriales..

UTILIDAD

Los productos que tienen un interés comercial se pueden agrupar en cuatro clases:

a) productos del metabolismo primario

( dióxido de carbono, etanol, ácido acético, aminoácidos, etc.).

b) productos del metabolismo secundario (antibióticos, toxinas).

c) macromoléculas (polisacáridos, enzimasd) células microbianas (Proteína unicelular).

Productos de la microbiología Industrial

Bioconversión

Producto

Sustrato

Productos de las Células

Enzimas(Glucosa

Isomerasa)

Antibióticos(Penicilina) Aditivos

Alimenticios(aminoácidos)

Alcohol

ProductosQuímicos

(ácido cítrico)

Células

Levadura

PRINCIPALES PRODUCTOS (2001)

300,00030,00020001000

Corynebacterium glutamicumBrevibacterium flavumCorynebacterium glutamicumBrevibacterium flavum

AminoacidosAcido glutamicoLisinaFenilalaninaarginina

250,00050,00050,000

Aspergillus nigerAspergillus nigerLactobacillus delbrueckii

Acidos organicosAcido citricoAcido gluconicoAcido lactico

500,00050,000

Levaduras y bacterias lacticasCandida utilis

BiomasaStarters para alimentosProteina unicelular

20 millones2000

Saccharomyces cerevisiaeClostridium acetobutylicum

SolventesEtanolAcetona/butanol

PRODUCCION(Ton/año)

ORGANISMOPRODUCTO

< 0.1Corynebacterium diphteriaeClostridium tetaniBordetella pertussisVirus atenuado crecido en riñon de mono o celulas diploides humanasIdem anteriorAntigenos de superficie expresados en levadura

VacunasDifteriaTetanosPertussisPolio RubéolaHepatitis B  5Claviceps paspaliAlcaloides del ergot

10Propionibacterium shermaniiEremothecium ashbyii

VitaminasB12Riboflavina

6005005005001005050

Bacillus sppBacillus amyloliquefasciensAspergillus nigerBacillus coagulansAspergillus nigerMucor o levaduras recombinantes

EnzimasProteasasAlfa-AmilasasGlucosa-amilasaGlucosa isomerasaPectinasaReninaotras

PRODUCCION(Ton/año)

ORGANISMOPRODUCTO

< 0.1Bacillus thuringiensisInsecticidasEsporas bacterianas

80,00015,00015,00010,0002,0001,000

Penicillum chrysogenumCephalosporium acremoniumStreptomyces aureofaciensStreptomyces erythreusBacillus brevisStreptomyces griseusPenicillum griseofulvum

AntibioticosPenicilinasCefalosporinasTetraciclinasMacrolidos (eritromicina)Polipeptidicos (gramicidina)Aminoglicosidos (estreptomicina)Aromáticos (griseofulvina)

< 0..01 Celulas de hibridomaAnticuerpos monoclonales

< 0.1E. coli recombinanteE. coli recombinante o celulas de mamífero recombinantecelulas de mamífero recombinantecelulas de mamífero recombinanteE. coli recombinante

Proteinas de uso terapéuticoInsulinaHormona de crecimientoEritropoyetinaFactorVIII-CActivador del plasminogenoInterferon alfa2

< 0.1Lithospermum (plantas)Levaduras

PigmentosShikoninasBeta-carotenosAstaxantina

PRODUCCION(Ton/año)

ORGANISMOPRODUCTO

Síntesis de la somatotropina en Escherichia coli

antimicrobianos (sobre todo antibióticos de diversos tipos), vacunas, vitaminas, hormonas peptídicas (como la insulina, la hormona del crecimiento o somatotropina)

Producción de la cerveza

Por fermentación láctica se produce queso y yogur;la fermentación alcohólica - pan fermentado, vino, cerveza, etc.

Industria Química

Aminoácidos (ácido glutámico en forma de glutamato monosódico usado como potenciador de sabores y aromas);

Acidos orgánicos como cítrico, acético (utilizado en la fabricación de acetatos, películas fotográficas, etc.); butanol (empleado en la fabricación de plastificantes),

Etanol (como combustible),

Enzimas como proteasas (usadas en detergentes), etc.

En la industria minera se utilizan en biolixiviación de metales preciosos, metales pesados, uranio y petróleo.

Biorremediación:

Derrames. empleando microbios que son capaces de metabolizar el petróleo en casos de mareas negra y en el lavado de tanques de petroleros Tratamiento de aguas residuales, etc.

Las técnicas biotecnológicas se aplican a la

agricultura y a la ganadería para obtener mayores

cosechas y mejores alimentos con plantas y mayor

cantidad y calidad en la cría de ganado, alimentos

transgénicos, etc.).

VENTAJAS DE LOS MICROORGANISMOS COMO UNIDADES DE PRODUCCIÓN

- Rápido crecimiento- Diversidad metabólica - Crecimiento en gran escala y separación fácil de

productos y sustratos.- Adaptabilidad a distintos ambientes y condiciones de

crecimiento (sustratos sólidos, líquidos, frascos, fermentadores)

- Facilidad de manipulación genética- Tecnologías limpias

Clases de microorganismos• Por el tipo de célula.

– Procariotas.– Eucariotas.

• Por la temperatura de desarrollo.– Psicrófilos.– Mesófilos.– Termófilos.

• Por su relación con el oxigeno.– Aerobios.– Anaerobios.– Facultativos.

Propuesta de Whittaker• Sistema de clasificación en cinco reinos basado en

la organización celular y modelos nutricionales de los organismos.

1)Procariotae o Monera (eubacterias y arqueobacterias).

2)Protista (hongos mucosos, protozoos y algunas algas).

3)Fungi (levaduras unicelulares, mohos pluricelularesy hongos carnosos).

4)Plantae (algunas algas, musgos, helechos, coníferas y plantas con flores).

5)Animalia (que incluye, entre otros, esponjas, gusanos, insectos y vertebrados).

REINO PROTISTA

Célula procariota

Células eucariotasCélula Vegetal y Célula Animal

Comparación

CARACTERÍSTICAS DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS Y EUCARIÓTICAS

Órganos en eucariotas

Comparación: eucariota, bacteria, virus

FUENTE DE MICROORGANISMOS

• Flora natural. Aguas residuales, residuos sólidos, compostaje, fermentaciones.

• Microrganismos capturados. Del medio ambiente

• Cepas. pureza

Origen de las cepas industrialesColecciones que suministran cultivos de microorganismos industriales

Bioseguridad• Es la aplicación del conocimiento, de las

técnicas y de los equipos necesarios para prevenir la exposición del personal, del área de laboratorio y del medio ambiente a agentes potencialmente infecciosos o biopeligrosos

Vías de contaminación

1. La boca• Comer, beber y fumar en el laboratorio.• Realizar transferencias con pipetas sin utilizar ningún

tipo de protección.2. La piel• Cortaduras o rasguños.• Transferencia indirecta de microorganismos a través de

los dedos o utensilios contaminados (lápices, bolígrafos, etc.).

3. Los ojos• Salpicaduras de materiales infecciosos.• Transferencia indirecta de microorganismos a través de

los dedos contaminados.4. Los pulmones• Inhalación de microorganismos transportados por el aire

(aerosoles).

NORMAS• Entrar al laboratorio en forma ordenada, dejar las

carteras, libros y otros objetos personales en el lugar que se les indique para tal fin.

• Llevar puesto el mandil de laboratorio en todo momento, que debe permanecer completamente cerrado.

• Limpiar y descontaminar las superficies de trabajo, antes de comenzar y al finalizar la sesión práctica.

• Lavar las manos con agua y jabón:– antes de realizar las actividades programadas– antes de salir del laboratorio– después de usar materiales contaminantes.

Normas • Recoger el cabello largo.• Evitar desplazamientos

innecesarios, movimientos bruscos. Hablar sólo lo indispensable.

• No comer, beber, fumar.• Conocer el manejo de todos los

equipos y reactivos a emplear antes de iniciar las actividades indicadas en la práctica. Si usted tiene alguna duda, diríjase al profesor.

• Usar mascarillas para casos indicados