Microbiologia industrial

2. Microbiología Industrial
y Ambiental
C. Paz Torres Praderio| Profesora
cptorres@miuandes.cl

3. Información sobre el curso
• 3 Pruebas (20% c/u)
• Prueba 1: 30 de Agosto
• Prueba 2: 4 de Octubre
• Prueba 3: 8 de Noviembre
• Laboratorio (20%)
• 3 Trabajos (20%)
NP = 20%*P1 + 20%* P2 + 20%*P3 + 20%* T + 20%* L
• Examen: 29 de Noviembre
Criterios de eximición: NP > 5,0, sin rojos en las pruebas y nota de
laboratorio mayor a 4,5.
Criterios de aprobación : NF > 3,95.

4. Información de contacto
• Profesora de Cátedra: Paz Torres cptorres@miuandes.cl
• Profesora de Laboratorio: Carla Muñoz cimunoz@uandes.cl
• Ayudante Corrector: Francisco Montes ftmontes@miuandes.cl
• Ayudante de Laboratorio: Ignacia Molina iamolina@miuandes.cl

5. Introducción a la microbiología
¿Qué es la microbiología?
Rama de la biología dedicada al estudio de los microorganismos (microbios) que
incluyen tanto organismos unicelulares como multicelulares.
Existen muchas
disciplinas
microbiológicas como la
microbiología industrial,
la microbiología médica,
la microbiología
veterinaria, la
microbiología agrícola y
la microbiología
ambiental

6. Breve historia de la
microbiología
1600’s
Antonie van
Leeuwenhoek
Primera identificación de microorganismos,
utilizando su microscopio recién desarrollado en
1677
Protozoos

7. Breve historia de la
microbiología
1800’s
Louis Pasteur
¿Por qué el vino y los
lácteos se agriaban?
Teoría de los gérmenes
Los microrganismos son los causantes de las enfermedades infecciosas
Pasteurización: Eliminar
las bacterias calentando
el vino entre 55ºC y 60ºC

8. Breve historia de la
microbiología
1800’s
Robert Koch Padre de la bacteriología
Mycobacterium tuberculosis
Identificó al
microorganismo
causante de la
tuberculosis

9. Breve historia de la
microbiología
1900’s
Alexander Fleming
Descubrimiento de la
penicilina
Fleming, Florey y Chain premio nobel de fisiología y medicina en 1954
Hongo Penicillium

10. Breve historia de la
microbiología
1900’s
Jacques Monod
Info del ADN es
transferida al ARN
mensajero antes de la
traducción a proteína
Estudio principalmente la bacteria Escherichia coli
Operon lac: control de
expresión de genes en
bacterias

11. Tipos de microorganismos
Fungi
Bacteria Protozoos
Virus
Algas

12. Grupos de seres vivos

13. Diferencias Procariotas y Eucariotas

14. Diferencias Procariotas y Eucariotas

15. Composición de los microorganismos

16. Reproducción celular
Fisión binaria
• Reproducción asexual propia de
las bacterias.
• La célula bacteriana duplica su
único cromosoma antes de
dividirse
• Se forma una pared transversal
que divide la célula en dos
idénticas
• La bacteria E. coli en condiciones
óptimas se puede dividir por fisión
una vez cada 20 minutos

17. Reproducción celular
Yemación
• Reproducción asexual de las
levaduras.
• La nueva célula se forma como un
pequeño bulto en la célula madre que
crece hasta separarse de ella.
• Después de un tiempo, la yema se
separa de la célula progenitora y se
independiza, constituyendo un nuevo
individuo.
• La célula madre permanece

18. Reproducción celular
Crecimiento micelar
• Los hongos se reproducen asexualmente por fragmentación, gemación o
producción de esporas.
Fragmentación
• El micelio se rompe en
fragmentos, cada uno de los
cuales crece en micelios
separados.
Producción de esporas o esporulación
• Principal mecanismo de reproducción
asexual de los hongos.

19. Formas bacterianas
El tamaño de las bacterias varía desde 0.2 µm a 700 µm
Thiomargarita
magnifica
Bacteria más grande
encontrada hasta el
momento(2022). Mide
un 1cm de largo
Mycoplasma
pneumoniae
Bacteria más
pequeña mide
0,2 µm.

20. Formas bacterianas: Ejemplos
Treponema
palidium:
Sífilis
Helicobacter
pylori:
Enfermedades
estomacales
Yersenia
pestis:
Peste
negra
Vibrio cholerae:
Cólera
Bacillus subtilis:
Enzimas
industriales
Lactococcus
lactis: Industria
láctea
Coccus
Bacilo
Vibrio
Espirilos
Coccobacilos
Espiroqueta

21. Composición química de la célula

22. ¿Qué pasa al interior de una célula?
Gen Proteína Reacción
Regla GPR
Reacción

23. ¿Qué pasa al interior de una célula?
Un gen es un segmento corto del ADN. Los genes
ordenan que proteínas especificas producir bajo
ciertas condiciones ambientales.

24. Metabolismo
El metabolismo se refiere a todas las reacciones bioquímicas que
ocurren en una célula u organismo.
De este pueden obtener la energía necesaria para crecer,
reproducirse, mantenerse, producir ciertos compuestos y
permanecer.
Existen dos tipos de metabolismo: Catabolismo y Anabolismo.
Moléculas
grandes
Catabolismo
Anabolismo
Moléculas
pequeñas
Energía

25. Metabolismo
Catabolismo versus anabolismo

26. Rutas metabólicas
Existen muchas rutas metabólicas
capaces de producir distintos tipos de
metabolitos.
Dentro de ellas destacan:
• Glicolisis
• Ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos
tricarboxílicos(TCA)
• Cadena transportadora de
electrones y quimiosmosis
Tipos de metabolitos
• Primarios: Fase de crecimiento
• Secundarios: No son esenciales
para el crecimiento ocurren después
de la fase de crecimiento.

27. Metabolismo
Fermentación versus Respiración
Fermentación Respiración
La fermentación es una forma de
catabolismo anaerobio en el que un
compuesto orgánico es a la vez donador y
aceptor de electrones.
La respiración es la forma de catabolismo
aerobio o anaerobio en el que un donador
de electrones es oxidado por el O2 o un
sustituto del O2 como aceptor terminal de
electrones.
Produce pocas cantidades de ATP Produce altas cantidades de ATP
No necesita oxigeno Necesita oxigeno
No produce agua Se produce agua como producto
Electrón aceptor final es una molécula
orgánica: Piruvato
El electrón final aceptor es oxigeno

28. Ejemplos de metabolismos
Metabolismo catabólico: Glicólisis o Embden-Meyerhof-Parnas
Ruta metabólica principal para la asimilación de la glucosa a piruvato. Tanto en la
respiración como en la fermentación, la glucosa viaja por esta ruta.
Está formada por 10 reacciones enzimáticas. Se degrada la glucosa hasta dos
moléculas de piruvato. Además, se produce energía en forma de ATP y NADH.
Además, sin la presencia de oxígeno se pueden obtener productos como el ácido
láctico o etanol.

29. Ejemplos de metabolismos
El rendimiento neto de
energía en la glicólisis es
de dos moléculas de
ATP por molécula de
glucosa fermentada.

30. Ejemplos de metabolismos
Metabolismo catabólico: Glicólisis o Embden-Meyerhof-Parnas
No son rutas alternativas. Si hay oxigeno
disponible se producirá la respiración.
Pero si no hay oxígeno, se utilizará la
fermentación, que de todas formas puede
suministrar la energía suficiente para crecer bien

31. Resumen de la glicólisis en condiciones
aeróbicas

32. Microorganismos en la industria
¿Por qué son importantes?
Responsables de la producción a gran escala de diversos compuestos de
interés industrial.
Campo de
aplicación
Microorganismos Tipo Productos
Industria
alimentaria y de
bebestibles
Saccharomyces
cerevisae
Levadura
Panadería, vino.
Cerveza, saké
Lactobacillus
bulgaricus
Bacteria Yogurt
Penicillium
roqueforti
Hongo filamentoso Queso ”Roquefort”
Penicillium
camemberti
Hongo filamentoso
Queso
“Camembert” y
“Brie”

33. Microorganismos en la industria
Campo de
aplicación
Microorganismos Tipo Productos
Industria Química
Saccharomyces
cerevisae
Levadura
Etanol (desde
glucosa)
Clostridium
acetobutylicum
Bacteria Acetona y butanol
Aspergillus niger Hongo filamentoso Ácido cítrico
Vitaminas
Pseudomonas
denitrificans
Bacteria B12
Propionibacterium Bacteria B12

34. Campo de
aplicación
Microorganismos Tipo Productos
Enzimas
Aspergillus oryzae Hongo filamentoso Amilasa
Kluyveromyces
fragilis
Levadura Lactasa
Polisacáridos
Leuconostoc
mesenteroides
Bacteria Dextran
Xanthomonas
campestris
Bacteria Goma Xanthan
Microorganismos en la industria

35. Campo de
aplicación
Microorganismos Tipo Productos
Industria
farmacéutica
Penicillium
chrysogenum
Hongo filamentoso Penicilina
Streptomyces sp. Bacteria
Anfotericina B,
kanamicina,
neomicina,
estreptomicina,
tetraciclina, etc.
Escherichia coli
modificada
geneticamente
Bacteria
Insulina, hormonas
de crecimiento
humano,
somatostatina e
interferón
Bacillus subtilis Bacteria Bacitracina
Adapted from Hunter-Cervera, J.C., Belt, A., 1996. Maintaining Cultures for Biotechnology and Industry. Academic Press, New York, NY

36. Microorganismos en la industria
Características M.O utilizados en procesos industriales (Steensels et al., 2014):
• El microorganismo industrial debe producir la sustancia de interés.
• El microorganismo de interés debe obtenerse en cultivo puro.
• Debe ser genéticamente estable y, además, susceptible de manipulación genética.
• Debe crecer en cultivos a gran escala.
• Debe producir el producto deseado en un período de tiempo relativamente corto.
• El microorganismo debe poder crecer en un cultivo líquido relativamente económico.
• Debe ser capaz de producir un producto deseable, preferiblemente uno solo que sea
fácilmente recuperable y preferentemente en ausencia de subproductos tóxicos.
• Un microorganismo industrial no debe ser dañino para los humanos ni animales o
plantas

37. Microorganismos en la industria
Fermentación
La fermentación industrial es un término de ingeniería química utilizado para
describir los procesos que utilizan un cambio químico inducido por un organismo vivo
o enzima, en particular bacterias, levaduras, mohos u hongos, que produce un
producto específico (K.Chojnacka, Fermentation Products, Chemicalengineering and
chemical process technology, Vol. V.). Se utilizan fermentadores para estos procesos.