1. BIOTECNOLOGIA

2. OBJETIVOS
El alumno analizará y diferenciará los conceptos de
Biotecnología, Bioingeniería Y Fermentación
El alumno conocerá cuál ha sido el desarrollo de la
Biotecnología, así como su perspectiva de
crecimiento.
El alumno conocerá la importancia de los
microorganismos en los procesos biotecnológicos
industriales
El alumno analizará las características de un
microorganismo para ser candidato a emplearse en
procesos industriales

3. Definición de la Biotecnología
En términos generales, la Biotecnología se
puede definir como un conjunto de técnicas
en que se utilizan organismos vivos, partes
de ellos o moléculas derivadas de
organismos vivos para fabricar o modificar
productos. además, comprende aquellas
técnicas de modificación genética de
variedades de plantas, animales o
microorganismos para su utilización con un
propósito específico.

4. La Biotecnología es una
actividad multidisciplinaria
que comprende la aplicación
de los principios científicos y
de la Ingeniería al
procesamiento de materiales
por agentes biológicos para
proveer bienes y servicios.

5. Agentes biológicos: células
microbianas, animales, vegetales
y enzimas.
Bienes: cualquier producto
industrial relacionado con
alimentos, bebidas, productos
medicinales, etc.
Servicios: purificación de aguas y
tratamiento de efluentes.

6. GENETICA BIOLOGIA
CELULAR
INGENIERIA
MICROBIOLOGIA QUIMICA
BIOLOGIA
MOLECULAR BIOQUIMICA
BIOTECNOLOGIA
INDUSTRIA
FARMACEUTICA AGRICULTURA
DIAGNOSTICO FERMENTACIONES
MEDIO
MEDICO
AMBIENTE
INDUSTRIA
INDUSTRIA
ALIMENTICIA
QUIMICA

7. MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL
La Microbiología Industrial puede
definirse diciendo que es la parte
de la Microbiología que se ocupa
de las aplicaciones industriales de
los microorganismos

8. BIOINGENIERIA
Dentro de la Biotecnología, la
BIOINGENIERIA se relaciona con la
utilización de reactores y procesos, donde
mediante el uso de organismos se generan
productos de interés para el hombre
(antibióticos, alimentos, bebidas, enzimas,
productos industriales obtenidos por
fermentación, cultivos celulares).

9. BIOINGENIERIA
En el sentido más amplio de la
palabra BIOINGENIERIA, se
entiende EL DISEÑO Y
DISPOSITIVOS QUE IMITAN O SE
INSPIRAN EN “INVENTOS DE LA
VIDA”

10. GENETICA BIOLOGIA
MICROBIOLOGIA CELULAR
BIOLOGIA BIOQUIMICA
MOLECULAR
BIOTECNOLOGIA
INDUSTRIA MEDIO
BIOINGENIERIA AMBIENTE
QUIMICA
AGRICULTURA
INDUSTRIA
FARMACEUTICA INDUSTRIA
ALIMENTICIA
FERMENTACIONES

11. FERMENTACION
Tradicionalmente se ha utilizado la palabra
fermentación en Biotecnología para
describir los procesos de cultivo de
microorganismos con propósitos
industriales. Sin embargo, no hay que
confundir esta utilización del térmico con el
proceso bioquímico de fermentación
consistente en la regeneración del poder
reductor (NADH) por un procedimiento no
oxidativo

12. ¿Dónde interviene la BIOINGENIERIA
en un Proceso de Fermentación?
UP STREAM Agitación, calentamiento, esterilización
Aireación, agitación, calentamiento,
BIOREACTOR esterilización, régimen de operación.
ETAPA DE FERMENTACION
Separación, purificación, tratamiento
DOWN STREAM de efluentes

13. CRONOLOGIA - PRODUCTOS
ERA PRE-PASTEUR (Antes de 1865)
Vino, cerveza
Queso, yogurt
Otros productos fermentados
ERA PASTEUR (1865-1940)
Etanol, butanol, acetona, glicerol
Acido cítrico
Tratamiento aerobio de aguas residuales
ERA ANTIBIOTICOS (1940-1960)
Penicilina (Fermentación sumergida)
Gran variedad de antibióticos
Vacunas para virus
Transformación microbiana de esteroides

14. CRONOLOGIA - PRODUCTOS
ERA POS-ANTIBIOTICOS (1960-1975)
Aminoácidos
Proteína unicelular
Enzimas (detergentes)
Tecnología de inmovilización, enzimas y células
(glucosa isomerasa)
Tratamiento anaerobio de aguas residuales (biogas)
Polisacáridos bacterianos (xantana)
Gasol
ERA DE LA NUEVA BIOTECNOLOGIA (1975- )
Tecnología del hibridoma (Anticuerpos monoclonales)
Pruebas de diagnóstico con monoclonales (1980)
Ingeniría genética (1974)
Insulina humana (1982)

15. EJEMPLOS DE PRODUCTOS
BIOOTECNOLOGICOS

20. Impacto en la Agricultura
Jitomate con mayor vida de anaquel
(FlavrSavr Tomato)
Soya resistente a herbicidas
(Roundup Ready Soybean) Arroz con un mayor
contenido de vitamina A
(Golden Rice)
Plantas resistentes a insectos

21. Productos transgénicos de bacterias y animales
Quimosina transgénica
Enzima usada en productos lácteos
Gen de levadura
Source: Chr. Hansen Cultivada de bacteria modificada genéticamente
Reemplaza a la enzima de los terneros
bST (Somatropina bovina)
Incrementa producción de leche
Gen de vaca
Cultivada de bacteria modificada genéticamente
Source: Rent Mother Nature
Reemplaza proteína recuperada de glándulas
pituitarias de la matanza de vacas

22. Aplicaciones ambientales
Indicador de bacteria
Detección de contamination en el medio ambiente
Microbios sensibles a ciertos contaminantes
Biorremediación
Limpieza de sitios contaminados
Uso de microbios diseñados para degradar
la contaminación

23. Biotecnología y Salud
Producto Uso
Insulina Diabetes
Interferon Cancer
Interleucina Cancer
Hormona humana del Dwarfismo
crecimiento
Proteínas neuroactivas Dolor

24. ¿Qué es la Biofarmacia?
Definición
Crecimiento de cultivos transgénicos de plantas que expresan
Productos farmacéuticos
Ejemplos:
Drogas
Anticuerpos
Proteínas
Reducción de costos
• Sistema animal: 1000 - 5000 USD/g proteína
• Sistema vegetal: 1 – 10 USD/g proteína
Source: The Roanoke Times, 2000

25. Vacunas – Un sueño de la Biofarmacia
Vegetales serviendo a las necesidades de salud humana
• Un gen de proteína patógena se clona
• SE inserta el gen en el AND de una planta (papa, plátano, jitomate)
• El humano se come la planta
• El cuerpo produce anticuerpos contra la proteína patógena
• El humano está “inmunizado” contra el patógeno
• Ejemplos:
Diarrea
Hepatitis B
Sarampión

26. Salud en el futuro-relacionada con la Biotecnología
Vacunas
Herpes
hepatitis C
SIDA
malaria
Caída de dientes
Streptococcus mutans, bacteria bucal
libera ácido láctico que destruye el esmalte
Streptococcus mutans modificado que no
libera ácido láctico

27. ¿ Qué etapas se necesitan para
generar un producto farmacéutico
utilizando Biotecnología?

29. IMPORTANCIA DE LOS
MICROORGANISMOS EN LOS
PROCESOS INDUSTRIALES
¿Por qué es importante un
microorganismo en un proceso
industrial?
¿Qué ventaja representa?

30. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES
Elaboran productos que no se obtienen
por otros métodos o se obtienen con mas
dificultad
Representan sistemas catalíticos
sofisticados capaces de operar a
condiciones normales de presión de
temperatura (1 atmósfera y temperatura
ambiente).
Se pueden manipular en fermentadores
Se pueden mejorar genéticamente

31. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES
Elaboran productos que no se obtienen por
otros métodos o se obtienen con mas dificultad
Representan sistemas catalíticos sofisticados
capaces de operar a condiciones normales de
presión de temperatura (1 atmósfera y
temperatura ambiente).
Manipulación en fermentadores a nivel industrial
Mejoramiento genético o adquisición de ciertas
capacidades metabólicas (Biología Molecular)

32. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES
Procesos limpios y soluciones a
problemas de impacto ambiental
Producen compuestos que inhiben el
crecimiento de microorganismos
patógenos
Enriquecen el valor nutritivo de los
alimentos y ayudan a su conservación.

33. REQUISITOS DE UN
MICROORGANISMO A SER
EMPLEADO EN UN
PROCESO INDUSTRIAL

34. REQUISITOS DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES
El éxito o fracaso de un proceso fermentativo
comienza con el microorganismo utilizado, en la
elección del mismo se deberían tener en cuenta:
1. La cepa a utilizar debe ser genéticamente estable.
2. Su velocidad de crecimiento debería ser alta.
3. La cepa debe estar libre de contaminantes,
incluidos fagos.
4. Sus requerimientos nutricionales deberían ser
satisfechos a partir de medios de cultivo de bajo
costo.

35. REQUISITOS DE LOS MICROORGANISMOS
EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES
El éxito o fracaso de un proceso fermentativo
comienza con el microorganismo utilizado, en la
elección del mismo se deberían tener en cuenta:
5. Debe ser de fácil conservación por largos
períodos de tiempo, sin pérdida de sus
características particulares.
6. Debería llevar a cabo el proceso fermentativo
completo en un tiempo corto.
7. Si el objetivo del proceso es un producto, éste
debería ser de alto rendimiento y de fácil extracción
del medio de cultivo.

36. Efecto de la concentración del sustrato sobre la velocidad
específica de crecimiento de dos organismos A y B
¿Cuál microorganismo seleccionaría?
¿Porqué? ¿Cómo lo aislaría?