BIOTECNOLOGIA “La biotecnología, se ha definido como la aplicación de organismos, componentes o sistemas biológicos para la obtención de bienes y servicios”. La biotecnología supone la utilización de la manipulación genética con el fin de obtener la expresión correcta a altos niveles de un gen clonado en células huésped. Así como también la aplicación de la biología molecular en direcciones que se esperan sean de utilidad como el uso de marcadores moleculares para identificar microorganismos de importancia agrícola. Según la OTA-USA (1981), la OECD (1982) y la CEPA-Canadá (1985), la biotecnología es la aplicación de la ciencia y la ingeniería en el uso directo o indirecto de organismos vivos o parte de ellos, en sus formas naturales o modificadas, en una forma innovadora para la producción de bienes y servicios o para la mejora de procesos industriales existentes.

Agentes Biológicos: células o parte de ellas Productos y servicios BIOTECNOLOGIA CIENCIAS BÁSICAS CIENCIAS APLICADAS PROCESOS INGENIERILES Agentes Biológicos: células o parte de ellas Productos y servicios BIOPROCESOS Investigación científica Básica Éxito del proceso Estudios de viabilidad técnica y económica

E. precientífica: Tiempos antes de Pasteur hasta mitad del siglo XIX. Época Características E. precientífica: Tiempos antes de Pasteur hasta mitad del siglo XIX. La aplicación artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria. Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción moderna: La domesticación de plantas y animales ya comenzó en el período Neolítico. Las civilizaciones Sumeria y Babilónica (6000 años a.C.) ya conocían cómo elaborar cerveza. Los egipcios ya sabían fabricar pan a partir del trigo hacia el 4000 a.C. Segunda Epoca: Trabajo preliminar de los primeros microscopistas ---XIX_XX Cagniard-Latour en 1836, y Schwann y Kützing en 1837 habían sugerido que las levaduras eran las causantes de la fermentación alcohólica por la que el azúcar pasa a alcohol etílico y dióxido de carbono Pasteur :En 1857 demostró que los agentes de la fermentación láctica eran microorganismos: Hasta 1876, en los que Pasteur identificó distintos microorganismos responsables de diferentes clases de procesos fermentativos Acuñó los términos aerobiosis y anaerobiosis para denominar, respectivamente, a la vida en presencia y en ausencia de oxígeno. 1897 Buchner obtuvo, a partir de levaduras, una preparación enzimática (zimasa) que era capaz de realizar la misma transformación de "fermentación“ que las células vivas.

Época Características Tercera época 1929 : Fleming : Penicilina: Producción industrial a gran escala : Procesos de fermentación Desarrollo de técnicas de ingeniería química, aliadas a la microbiología y a la bioquímica, permiten la producción masiva de antibióticos, ácidos orgánicos, esteroides, polisacáridos y vacunas. Impulso a la aplicación de las técnicas de fermentación en la industria alimenticia y al desarrollo industrial de productos como las levaduras, los ácidos cítricos y lácticos y, finalmente, al desarrollo de una industria química para la producción de acetona, butanol y glicerol, mediante el uso de bacterias Las décadas de los 60 y 70 vieron la mejora de procesos de obtención de pequeños metabolitos como nucleósidos, aminoácidos y vitaminas. Así mismo los polímeros microbianos como xantanos y dextranos se obtuvieron industrialmente, con aplicaciones en el campo de la alimentación (como aditivos). Y se abrió la posibilidad de cultivar cada cepa microbiana sin mezclas con otras: cultivos puros en medios de cultivo de laboratorio Cuarta época: Actual 1953 : Descubrimiento de la doble estructura del ADN primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler El cultivo de tejidos vegetales y animales a partir de células madre, y el importante acontecimiento de la aparición de la oveja Dolli en el contexto científico, que dio un vuelco total al concepto de Biotecnología.

Tres ejes fundamentales Biotecnología Tres ejes fundamentales obtención del mejor catalizador biológico para una función o proceso específico: obtener el mejor ambiente para la función de ese catalizador biológico procesamiento del material 1. Técnicas para el cultivo de células y tejidos. 2. Procesos biotecnológicos, fundamentalmente de fermentación, y que incluyen la técnica de inmovilización de enzimas. (Osorio M. 2005) 3. Técnicas para la manipulación, modificación y transferencia de materiales genéticos (ingeniería genética).

Son : Macronutrientes , Micronutrientes, Factores de crecimiento NUTRICIÓN MICROBIANA Nutriente :Las sustancias que son tomadas de medio externo las cuales son utilizadas con fines energéticos o plásticos Son : Macronutrientes , Micronutrientes, Factores de crecimiento Macronutrientes : Son las sustancias que conforman la mayor parte de las macromoleculas que conforman el esqueleto celular : C- 50%, N- 12%, el O, y el H. Otros Macronutrinetes : P,S,K,Mg,Ca,Na,Fe Micronutrientes:Cromo, Cobalto, Cobre, Manganeso, Molibdeno, Níquel, Selenio, Tungsteno, Vanadio, Zinc, Hierro. Factores de crecimiento: Se necesitan en mínimas cantidades: Aminoácidos, vitaminas, Purinas y pirimidinas

METABOLISMO ENERGETICO

Clasificación de los Microorganismos por tipo de nutrición : Seguún la fuente de energ{ia : Fototrofos, sí utilizan la luz Quimiotrofos : Si utilizan sustancias químicas : Según la fuente de Carbono : Compuestos organicos : Qumioorganotrofos Compuestos inorganicos : Quimiolitotrofos Procesos de obtención de energía química o ATP Fermentación Respiración

Naturaleza de la Fermentación: El proceso metabólico de generación de ATP, en el cual los donantes y los aceptores de electrones son moléculas orgánicas. Características: En la fermentación, tanto donantes como aceptores de electrones son moléculas orgánicas; en ocasiones es la misma molécula la que se oxida y se reduce. El proceso ocurre en ausencia de oxigeno Existe un riguroso balance de C, O e H entre los sustratos y los productos Fosforilación a nivel del sustrato , El nivel de oxidación promedio de los productos finales es muy cercano al del sustrato. Glucosa( C6H12O6 2C3H4O3- + 2CO2)

Vías de fermentación La vía fructosa – difosfato (FDP) también conocida como glicólisis o vía de Embden-Meyerhof la vía de las pentosas – fosfato (PP) o de Warburg-Dickens Horecker La vía de Entner-Doudorff p KDPG Tipo de fermentación Producto(s) Fermentación láctica Lactato Fermentación alcohólica etanol, CO2 Fermentación ácida-mixta etanol, succinato, acetato, formiato, lactato, CO2, H2 Fermentación butilénglicólica butilénglicol, CO2 Fermentación aceto-butírica acetato, acetona, butirato, butanol, etanol, CO2, H2

Naturaleza de la respiración Definición : Generalmente el aceptor electrónico final es el oxigeno molecular. A diferencia de la fermentación, los electrones son transferidos a través de una cadena transportadora de electrones La fosforilación es oxidativa: La transferencia ordenada de electrones en cadenas transportadoras se hace gracias a enzimas de membrana, llamada ATPasas TIPO DE RESPIRACIONES Respiración aerobia :Si el aceptor final de electrones es el O2 Respiración Anaerobia :Si el aceptor final es diferente al O2 )nitrato, sulfato, etc.

CRECIMIENTO BACTERIANO

MODELOS MATEMÁTICOS QUE DEFINEN EL CRECIMIENTO MICROBIANO N = No2n Donde: N= numero final de células, No = número inicial de células n = número de generaciones m = 0.693/td

Ecuación de Manod: Se cumple a velocidades altas de crecimiento en quimiostatos o cultivos continuos, en donde se supone que Miu, velocidad especifica de crecimiento, es continua y se halla en la fase exponencial del crecimiento Donde Miumáx. es la velocidad de crecimiento a saturación de nutriente, S es la concentración de nutriente, y K es una constante de saturación que es numéricamente iguala la concentración de nutriente a la que MIU= ½ de Miumax