Maqueta

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
CURSO:
BIOTECNOLOGIA
TRABAJO:
REALIZAR UNA MAQUETA SOBRE BACTERIA PRODUCTORA DE
BIOPLASTICOS
DOCENTE:
DR. HEBERT HERNAN, SOTO GONZALES
ELABORADO POR:
PALOMINO APAZA JENRRY ALEXANDER
CICLO VII
ILO-PERÚ
2021

2. INDICE
I. INTRODUCCION ..........................................................................................................3
II. OBJETIVO..................................................................................................................4
III. FUNDAMENTO CIENTIFICO..................................................................................4
Azotobacter vinelandii........................................................................................................4
El biorreactor......................................................................................................................7
¿Como se produce el bioplástico? ......................................................................................7
IV. MATERIALES............................................................................................................8
V. METODOLOGIA........................................................................................................9
Elaboración de la bacteria Azotobacter Vinelandii ............................................................9
Elaboración del biorreactor ..............................................................................................10
Elaboración del ez control................................................................................................11
VI. RESULTADO ...........................................................................................................12
VII. CONCLUSIONES.....................................................................................................12
VIII. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................13

3. I. INTRODUCCION
Lo que llama la atención en el Perú, es la cantidad innumerable de botellas de plástico en
circulación. De hecho, el Perú, como el resto del mundo, ha sufrido de las consecuencias
ambientales sin precedentes de la adopción de la botella de plástico por parte de los
principales grupos agroalimentarios del mundo dado que sólo consideraron el aspecto
económico de esta medida. (Blancard, Choplin, Mbaye, & Olivereau, 2019)
Es innegable que el plástico ha aportado ventajas considerables, lo que hace casi imposible,
al menos idealista, imaginar un mundo sin plástico hoy en día. La basura generada por las
actividades humanas hasta mediados del siglo XX consistía principalmente en desechos
biodegradables o reciclables. Al incorporarse el plástico a la vida cotidiana, una parte
considerable de los desechos producidos comenzó a acumularse en el ambiente, precisamente
por la resistencia de los plásticos a la corrosión, la intemperie y la degradación por
microorganismos (biodegradación). Anualmente se producen varios millones de toneladas
de plásticos en el mundo. (2007)
En un estudio reciente publicado en la revista “Science” se observó que hay partículas de
plástico presentes en los mares de todo el mundo. El reciclado de los plásticos aliviaría un
poco la situación, pero sólo en parte. Por este motivo, el reemplazo de los plásticos no
degradables por biopolímeros totalmente degradables obtenidos a partir de fuentes de
carbono renovables sería una solución mucho más completa para los diferentes aspectos de
este problema. (Bioplasticos, 2004)
Los PHA son polímeros naturales producidos por bacterias. Las bacterias que los producen
los utilizan como reserva de nutrientes. Por ser biodegradables, por sus propiedades físicas
semejantes a las de los plásticos derivados del petróleo y por ser producidos a partir de
recursos renovables, los PHA han atraído la atención.
Entre las más de 300 bacterias productoras de PHA descritas, sólo algunas se han usado para
producirlos. Entre las que han sido usadas están W. eutropha, Alcaligenes latus,
Pseudomonas oleovorans y Azotobacter vinelandii. Estas bacterias han sido propuestas
porque pueden ser cultivadas eficientemente y acumulan una gran cantidad de PHA.
(Bioplasticos, 2004)
Azotobacter es una bacteria presente en el suelo; además de ser inocua tiene la propiedad de
producir un polímero denominado polihidroxibutirato (PHB), 100 por ciento biodegradable
y biocompatible. Además, puede sustituir a los plásticos convencionales derivados del
petróleo, como los que se usan actualmente en las bolsas del supermercado o en los envases.
(Universidad Nacional Autonoma de Mexico, 2016)

4. En este trabajo se describirá la bacteria “Azotobacter vinelandii” la cual es productora de
PHA, que son polímeros biodegradables que puede sustituir a los plásticos derivados del
petróleo; la cual se representara en una respectiva maqueta con el fin de dar a conocer sobre
esta bacteria, y aprender una nueva biotecnología que se puede aplicar en nuestra región de
manera en que nosotros podamos sustituir los plásticos convencionales y reduciendo de
manera significativa la contaminación por plásticos.
II. OBJETIVO
• Realizar una maqueta sobre una bacteria productora de bioplásticos
• Dar a conocer sobre esta biotecnología sustentable.
III. FUNDAMENTO CIENTIFICO
Azotobacter vinelandii
Los plásticos son polímeros a los que se le han dado variados usos en la industria, desde la
farmacéutica, alimentos y transporte entre otros, convirtiéndose en la base de la mayoría de
los productos de consumo habituales esto debido a sus propiedades físico químicos.
Por su parte, los bioplásticos son un tipo de material que en las últimas décadas ha sido
utilizado para reemplazar a los plásticos derivados del petróleo y en contraste con estos, se
pueden producir a partir de fuentes renovables de energía. (Lemos Delgado & Cordoba,
2015)
Azotobacter vinelandiies una gamma proteobacteria Gramnegativa, de vida libre
perteneciente a la familia Pseudomonadaceae. Son células pleomórficas y poliploides,
dependiendo del medio y las condiciones de cultivo pueden alcanzar hasta 80 copias de su
cromosoma. Su tamaño es de 2μm o más de diámetro y 4μm de longitud, son mótiles gracias
a la presencia de flagelos perítricos. Es considerada un modelo de estudio interesante debido
a que puede producir polímeros con aplicaciones biotecnológicas como el polisacárido
alginato y el poliéster intracelular PHB. Al igual que en Pseudomonasspp., A.
vinelandiiprefiere el uso de ácidos orgánicos sobre los carbohidratos como la glucosa.
(Quiroz Rocha, 2017)

5. A. vinelandii presenta algunas características interesantes para la producción de PHA. Esta
bacteria puede acumular PHB hasta un 90% de su peso seco. Además de producir PHB, es
capaz de sintetizar otros PHA más interesantes, como es el copolímero de hidroxibutirato e
hidroxivalerato. Otra característica interesante es su capacidad para producir PHA utilizando
sustratos de bajo costo, como son algunos desechos agroindustriales: melazas de caña, de
remolacha, peptona de pescado y desechos de la crianza de cerdos (Segura, Noguez, & Espin,
2007)
La cantidad de PHA que A. vinelandii produce depende de diversos factores:
• La cantidad y tipo de nutrientes que la bacteria encuentra en el medio de cultivo para
reproducirse y sintetizar PHA.
• Comprender los mecanismos de control presentes en Azotobacter que le permiten
producir una cantidad adecuada de PHA
• La capacidad metabólica de la bacteria para utilizar los nutrientes en la síntesis del
polímero
La bacteria Azotobacter vinelandii utilizan nitrato, sales de amonio y ciertos aminoácidos como
fuentes de nitrógeno. El rango de pH en el que crecen en presencia de nitrógeno combinado es de 4,8-
8,5 y para crecer cuando fijan nitrógeno, el pH óptimo es de 7,0-7,5 (Nuñez Aravena, 2019)
Esta bacteria ha sido y es objeto de variados estudios, debido principalmente a las siguientes
capacidades metabólicas y genéticas que posee:
• Fija nitrógeno en presencia de oxígeno por tres sistemas diferentes de nitrogenasa.
• Posee mecanismos de protección de la nitrogenasa.
• Posee una alta capacidad respiratoria, hasta 10 veces más que la de Escherichia coli en
condiciones diazotroficas (de fijación de nitrógeno).
• Produce dos polímeros de uso industrial: Alginato, un polisacárido extracelular, y PHB, un
poliéster intracelular.
• Sufre un proceso de diferenciación morfológica el cual consiste en formar quistes resistentes
a la desecación.
Azotobacter, además de producir PHA, sintetiza otro polímero de interés industrial, el
polisacárido alginato. Si bien la producción de alginato resulta interesante en sí misma, es
inconveniente cuando se piensa en la producción de PHA. El alginato, además de dificultar
la separación de las células para obtener los PHA, pues hace viscosos y espesos los cultivos,
compite con la síntesis de PHA por el sustrato que se suministra al medio. Esto afecta el
rendimiento de bioplástico que se obtiene. Mediante la modificación genética de la bacteria,
generando mutantes incapaces de producir alginato, se logró incrementar considerablemente
la producción de PHA.

6. Otro ejemplo que ilustra cómo la modificación del metabolismo de Azotobacter puede
permitir una mayor disponibilidad del sustrato para la producción de PHA, se encuentra en
una cepa obtenida también mediante modificación genética, y en la que se inactivó el gene
de la piruvato carboxilasa. Esta enzima interviene en el metabolismo de Azotobacter,
produciendo una molécula llamada oxaloacetato, que es capaz de reaccionar posteriormente
con acetil-coenzima A. El acetil-coenzima A es la molécula que la bacteria utiliza para
producir PHA, de modo que en la mutante, al producirse una menor cantidad de oxaloacetato,
se tiene disponible una mayor cantidad de moléculas de acetilcoenzima A para hacer PHA.
Figura 1
Izquierda: gránulos de PHB (color claro) en cepa no mutante de la bacteria Azotobacter
vinelandii. Derecha: cepa mutante (sin actividad piruvato carboxilasa) de la misma bacteria.
Se produce más PHB (gránulos más grandes), provocando que las bacterias aumenten de
tamaño.

7. El biorreactor
Para crecer o aumentar de masa, el cultivo de la bacteria requiere de la suplementación de
algunos nutrientes en su medio; entre ellos, se le suministran azúcares. La suministración
de oxígeno constituye también parte fundamental para el desarrollo celular.
Para llevar a cabo el sistema de cultivo celular se trabaja en un laboratorio con condiciones
contraladas: “En un biorreactor con condiciones controladas de temperatura y pH hacemos
que las células se dividan y multipliquen, mientras le suministramos nutrientes”.
En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el
que se lleva a cabo un proceso químico que involucra
organismos o sustancias bioquímicamente activas
derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser
aeróbico o anaerobio. Un biorreactor es un recipiente o
sistema que mantiene un ambiente biológicamente
activo. Un biorreactor busca mantener ciertas
condiciones ambientales propicias (pH, temperatura,
concentración de oxígeno, etc.) al organismo o sustancia
química que se cultiva. También puede ser un dispositivo
o sistema empleado para hacer crecer células o tejidos en
operaciones de cultivo celular
¿Como se produce el bioplástico?
Dentro del biorrector se realizan los cultivos
correspondientes, el biorreactor permite crecer y
propagarse a las bacterias, así ellas pueden fabricar
distintas variedades de polímeros cuyas características
son similares a las del plástico. Para desarrollarlo, se
sumergen en una solución nutritiva en la que son
alimentadas con carbono. Así, las bacterias acumulan
durante su crecimiento polihidroxibutiratos y
polihidroxialcanoatos, unos compuestos hidrófobos,
similares al plástico ordinario y biodegradables.

8. IV. MATERIALES
Materiales para hacer la maqueta que se desarrollara en 3 partes: bacteria, biorrector y el
polímero.
• 1 botella de plástico de 3L
• Papel de periódico o hojas reutilizadas
• Goma
• Tijera
• Cúter
• Caja de cartón
• Temperas
• Silicona
• Pistola de silicona
• Cartulina
• Hojas de colores
• Auriculares
• Cables de cargador de celular
• recipiente de plástico
• papel lustre
• papel oroplastico
• Silicona en liquido
• Papel creepe ( rojo y amarillo)

9. V. METODOLOGIA
Primera parte de la maqueta, la bacteria Azotobacter Vineladii
Elaboración de la bacteria Azotobacter Vinelandii
Se utilizo una botella de plástico de 3L,
como base para la bacteria, se empezó
cortando un lado de la botella, esto para el
interior de la bacteria.
Se corto las hojas de papel periódico con las
hojas won reutilizadas y se dejo remojar por
un día, luego se trituro para poderlo pegar
como una capa en toda la botella.
Se pinto con tempera verde y se rellenó con
papel periódico el interior de la botella
cordata, y luego se empezó a pegar las hojas
de colores para el interior de la bacteria.
Se finalizo agregándole las puntas de la
bacteria con cartón de color verde, y
pegando sus partes interiores de la bacteria
(el “ADN” elaborado con el cable del
auricular, “el mesosoma y la pared celular”
elaborado con hojas de color, los
“ribosomas” elaborado con papel creepe
rojo, el “plásmido” elaborado con papel
creepe amarillo. Y por último el “flagelo
bacteriano” con hoja de color verde.)

10. Elaboración del biorreactor
Luego se procederá a pintar las piezas que se
obtuvo para la elaboración del biorreactor, en
esta ocasión se usara temperas de color blanco
y negro para mezclarlos y obtener el color
plomo.
Ya con todas las piezas obtenidas se procederá
a construir el biorreactor y pegando con
silicona las tapas que serán los sensores del
biorreactor junto con los cables que se
conectarán con el ez control.
Se corto cartulina para elaborar los tubos que
serán el sostenimiento del biorreactor, con las
tapas del cartón se elabora las tres piezas que
sostendrá el recipiente de plástico y se le hará
agujeros a las piezas de cartón para los tubos de
cartón cartulina.

11. Elaboración del ez control
Para su elaboración del ez control se empezó
pegando las cajas y forrando con el papel
oroplastico de color plomo, luego se utilizó los
tubos de cartón del papel higiénico que se
pintó de color azul.
Ya finalizando se pego los botones a la caja
forrada y agregando la mitad de la hoja de
papel bond para la pantalla del ez control, y
se le coloco los cables del biorreactor.

12. VI. RESULTADO
Luego de terminar la elaboración de las tres partes de la maqueta las cuales son la bacteria,
el biorreactor y el polímero, se obtiene la representación de los ítems que se utilizan para la
obtención del bioplástico, empezando con la bacteria que se eligió para la producción del
polímero PHB, luego biorreactor donde se realiza el cultivo correspondiente para la
producción de la bacteria Azotobacter Vinelandii, y por ultimo el producto final que es el
bioplástico.
VII. CONCLUSIONES
• Se culmino la elaboración de la maqueta con materiales reciclados
• Con la representación de la maqueta se puede dar una mejor explicación sobre el uso
de esta bacteria para producir bioplásticos
• Con esta idea biotecnología para la producción de bioplástico biodegradables se
puede considerar realizar un proyecto a mediana escala, ya que la producción de esta
bacteria en el biorrector es costos bajos porque utiliza.

13. VIII. BIBLIOGRAFÍA
Alejandra de Almeida, A. Ruiz, J., I. Lopez, N., & Pettinari, M. (3 de Abril de 2004).
Bioplasticos: una alternativa ecologica. QuimicaViva(3). Obtenido de
https://www.redalyc.org/pdf/863/86330305.pdf
Blancard, M., Choplin, L., Mbaye, M., & Olivereau, A. (24 de junio de 2019). Esan
graduate school of business. Obtenido de Un sistema de deposito para botellas de
plastico en Lima: ¿una alternativa colectiva y exitosa para resolver el problema de
la contaminacion y de la creciente produccion de plasticos en el Peru?:
https://hdl.handle.net/20.500.12640/1754
Lemos Delgado, A. C., & Cordoba, A. M. (5 de Junio de 2015).
Polihidroxialcanoatos(PHA'S) producidos por bacterias y su posible aplicacion a
nivel industrial. Dialnet(79), 93-101. Obtenido de
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5290930
Nuñez Aravena, Y. A. (Marzo de 2019). Universidad tecnica federico santa maria.
Obtenido de Produccion de PHB en azotobacter vinelandii op, utilizando orujo de
uva como fuente de carbono a distintas razones carbono/nitrogeno:
https://hdl.handle.net/11673/47276
Quiroz Rocha, E. Y. (Agosto de 2017). Universidad Nacional Autonoma de Mexico.
Obtenido de Estudio de la funcion del sistema de dos componentes CbrA/CbrB en
la sintesis de alginato y represion catabolica por carbono en Azotobacter vinelandii:
http://132.248.9.195/ptd2017/junio/0760768/Index.html
Segura, D., Noguez, R., & Espin, G. (14 de noviembre de 2007). Contaminacion ambiental
y bacterias productoras de plasticos biodegradables. Biotecnologia, 14, 361.
Universidad Nacional Autonoma de Mexico. (20 de enero de 2016). Direccion general de
comunicacion social. Obtenido de Plasticos biodegradables a partir de una bacteria:
https://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2016_040.html