Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial.

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1 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial

2 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

3 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

4 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Conceptos Microbiología Estudio microorganismos e interacciones Microorganismos –Grupo extenso de organismos microscópicos –Capaces de vivir sólos en la naturaleza Microbiología industrial Estudio de µø con aplicación industrial Mejora de µø: Mutación y selección Moderna biotecnología Crear microorganismos

5 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

6 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

7 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Antigüedad fermentación Relieve tumba ejipcia 2.400 a.C. Grano (cebada, trigo) deshacer y moler Masa y horno Fermentacion cerveza, jarras

8 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

9 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Observación de los µø Leeuwenhoeck (1632-1723) –sus microscopios (250 de 300x) –animalículos

10 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

11 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Vacunación Viruela –Jenner (1798) Cólera gallinas –Pasteur(1880) Carbunco Rabia –Pasteur (1885)

12 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

13 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Esterilización del aire - ácido (Schulze 1936) - calor (Schwann 1837) - algodón (Schroder 1854) - cuello de cisne (Pasteur 1861

14 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

15 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Fermentación Putrefacción y fermentación –µo : causa o consecuencia Actividad microbianan (Pasteur 1857-1876) –Fermentación alcohólica: medio ácido pasteurización (calentar 50-60º) inóculos –Fermentación láctica: medio neutro –Fermentación anaerobia –Alteraciones

16 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Empírico 6.000 a.C. Cerveza de Sumerios y Babilonios 4.000 a.C. CO 2 de levaduras para pan Egipcios 2.000 a.C. Cultivo de uvas para hacer vino 1521 d.C. Aztecas cultivan algas en lagos como alim. 1.680 d..C. van Leeuwenhoek observa µø 1.798 d.C. Jenner inicia proyecto de vacunación 1.861 d.C. µø del aire y biogenesis: Pasteur 1.863 d.C. Pasteur inventa pasteurización 1.876 d.C. Fermentaciones por µø :Pasteur 1.876 d.C. Enfermedades por µø : Koch

17 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Enfermedades y µø Koch causa carbunco: bacteria Cultivo puro Postulados de Koch (1876) –Presente enfermos y no en sanos –Aislado en cultivo puro –Reproducción experimental –µø en enfermedad experimental –Especificidad biológica

18 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

19 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Científico 1914. Producción de acetona por µø (Weizman) 1928. Fleming descubre Penicilina 1936. Ácido cítrico producido por fermentación 1938-40 Florey y Chain trabajan con penicilina 1944. Producción industrial de penicilina 1950. Producción industrial de nuevos antibiótic

20 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

21 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Biología molecular 1953. Doble hélice de ADN (Watson y Crick) 1955. Estructura primaria de proteina (insulina) 1956. ADN polimerasa de Kornberg 1960. Descubrimiento del ARN mensajero 1964. Código genético (Ochoa y Nirenberg) 1968. Aislamiento de un gen por hibridación 1973. Tecnología ADN recombinante (Cohen, Berg…) 1979. Producción de insulina humana por E. Coli 1981. Animales transgénicos 1990. Terapia génica utilizada deficiencia ADA 1995. Venta de tomate y soja transgénicos

22 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

23 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Algunos Objetivos Usar µø en producción pan,vino, cerveza, yogurt Convertir subproductos en productos útiles antibióticos Conservar con ayuda de los µø encurtidos, chucrut, queso Producir sustancias de los µø ác. orgánicos, medicamen Cambiar el ADN del µø bacterias recombinantes producción de hormonas Integración procesos biológicos biodetergentes, tratamiento aguas residuales

24 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

25 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Principales productos Metabolitos primarios y secundarios Antibióticos, aminoácidos, ác. orgánicos Productos industriales Etanol, acetona, butanol, enzimas Aditivos alimentarios Aa (lisina), ác cítrico, vitaminas, nucleótidos Medicamentos Antibióticos, esteroides, alcaloides, hormonas, factores,... Biocombustibles Metano, etanol, hidrógeno

26 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

27 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Bioconversiones Biotransformaciones por µø µø = biocatalizadores Por µø intactos o por enzimas libres Inmobilizacion de µø y enzimas Métodos de atrapamiento iónico, covalente y físico Muchos procesos utilizan µø inmobilizados Esteroides, antibióticos, aa, vitaminas, enzimas, etc.

28 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

29 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Ingeniería Genética y Metabólica Diseño de nuevas proteinas y péptidos Ingeniería de proteinas Proteinas modificadas Ingenieria metabólica Reestructuración de las redes metabólicas Modificación de la expresión de los genes

30 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

31 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Biotecnología evolutiva Mutación dirigida o adaptativa Obligar a los µø a desarrollar rasgos deseables Evolución dirigida de enzimas industriales

32 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

33 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Otros productos Bioinsecticidas Bacillus thuringiensis Biopolimeros Producidos por µø Estabilizantes, gelificantes, formadores de films Dextrano, xantano, pullulano, ciclodextrinas Biosurfactantes Para emulsificación, humectación, dispersión de fase, solubilización

34 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

35 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Biodegradación Descomposición mediada por µø Biorreparación Utilización µø para eliminar contaminantes Biorreparación intrínseca Biorreparación dirigida (Vertidos petróleo) –Adicción de nutrientes –µø degradadores conocidos –µø desarrollados por ingeniería genética Biolixiviación Recuperación de metales (cobre, uranio, etc) Thiobacillus ferrooxidans oxidación a forma soluble Recuperación mediante precipitación

36 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Biodeterioro Control de biodegradación Degradación de papel y madera Uso de biocidas Degradación de textiles y cueros Corrosión de metales Disolución de hormigón Tiobacilos (Thiobacillus thiooxidans) Biodeterioro de pinturas Combustible de reactores Cladosporium resinae. ‘Hongo del queroseno’

37 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores

38 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Biosensores Bioelectrónica µø + electrodos Reacciones biológicas --- corrientes eléctricas Detección de : Iones Moléculas Enzimas bacterias

39 Facultad de Farmacia. Dto. Microbiología y Genética. Universidad de Salamanca Microbiología industrial Conceptos Microbiología industrial y Biotecnología Desarrollo histórico Empírico Científico Ingeniería Genética Objetivos Productos y Procesos Principales productos: Antibióticos, aminoácidos, ácidos orgánicos Bioconversión y biocatalizadores Ingeniería genética y metabólica Biotecnología evolutiva Bioinsecticidas, biopolímeros, biofertilizantes Biodegradación y su control Biosensores