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HISTORIA DE LA HISTORIA DE LA BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIA

6000 AC: Arte de fermentar. Los sumerios y babilonios usaban levaduras para fabricar cerveza.

4000 AC: Los egipcios descubrieron la manera de fermentar pan con la levadura cervecera.

2000 AC: La fabricacin de queso se menciona en el Antiguo Testamento.

BIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINBIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINAO 6000 AC AO 6000 AC PRINCIPIOS DEL SIGLO XIXPRINCIPIOS DEL SIGLO XIX

Siglo XIV DC: Destilacin de bebidas alcohlicas.Uso de bacterias de cido actico para fabricarvinagre, de bacterias de cido lctico para conservarla leche (yogur).Siglo XVII: Anthony von Leeuwenhoek (1632-1723)descubre el mundo microbiano con sus microscopiosprimitivos.

BIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINBIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINAO 6000 AC AO 6000 AC PRINCIPIOS DEL SIGLO XIXPRINCIPIOS DEL SIGLO XIX

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Siglo XIX: El desarrollo tcnico de losmicroscopios permite demostrar el origen de losmicrobios y vencer la creencia de la generacinespontnea.

Lzaro Spallanzani (1729-1799): Naturalistaitaliano, demostr que los microbios sontransportados por el aire; los mismos no invaden losfrascos cerrados hermticamente.

BIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINBIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINAO 6000 AC AO 6000 AC PRINCIPIOS DEL SIGLO XIXPRINCIPIOS DEL SIGLO XIX

Nicolas-Francois Appert (1750-1841): Desarrolla losprimeros procedimientos de enlatado.

Louis Pasteur (1822-1895): Fue quien sent las bases dela futura industria biotecnolgica al demostrar que todoslos procesos de fermentacin eran el resultado de laactividad microbiana.

Edward Buchner (1860-1917): Descubre, dentro de lasclulas microbianas, las sustancias vitales responsablesde todas las transformaciones qumicas: las enzimas.

BIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINBIOTECNOLOGA DE PRIMERA GENERACINAO 6000 AC AO 6000 AC PRINCIPIOS DEL SIGLO XIXPRINCIPIOS DEL SIGLO XIX

BIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACINBIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACIN1900 1900 -- 19701970

La 1ra Guerra Mundial (1914-1918) origina demandasbiotecnolgicas:

Proceso Neuberg para producir glicerol (paranitroglicerina) mediante la fermentacin dirigida deSaccharomyces cerevisiae.

Proceso Weizmann, usando Clostridiumacetobutylicum, para la produccin de disolventescomo la acetona (fabricacin de plvora sin humo).

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BIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACINBIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACIN1900 1900 -- 19701970

Los descubrimientos de Pasteur, Robert Koch (1843-1910) y Alexander Fleming (1928) revolucionaron eltratamiento de las enfermedades infecciosas con eldescubrimiento de los antibiticos.

Durante la Segunda Guerra Mundial, necesidad decontar con ciertos medicamentos para que lasvctimas no murieran de sepsis bacteriana.

BIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACINBIOTECNOLOGA DE SEGUNDA GENERACIN1900 1900 -- 19701970

Obtencin de reactivos de diagnstico.

Obtencin de cidos orgnicos (ctrico, actico, lctico). Obtencin de enzimas.

Obtencin de aminocidos

Biopesticidas, bioplaguicidas, compost y biofertilizantes.

Produccin de vacunas.

BIOTECNOLOGA DE TERCERA GENERACINBIOTECNOLOGA DE TERCERA GENERACIN1970 1970 -- 19901990

Comienza con el advenimiento de la Ingeniera Gentica.

El descubrimiento de los sistemas de restriccin y modificacin en bacterias y la aplicacin de las endonucleasas.

Los trabajos de Milstein y Kohler para la produccin de anticuerpos monoclonales (1975). Plantas y microorganismos transgnicos.

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BIOTECNOLOGA DE CUARTA GENERACINBIOTECNOLOGA DE CUARTA GENERACIN1990 1990 -- ActualidadActualidad

Un hito que merece resaltarse ocurri en 1982 cuando la compaa Eli Lilly consigui la aprobacin de la Food and Drug Administration de los Estados Unidos de Norteamrica para la utilizacin de insulina humana clonada y producida en Escherichia coli.

BIOTECNOLOGA DE CUARTA GENERACINBIOTECNOLOGA DE CUARTA GENERACIN1990 1990 -- ActualidadActualidad

Hormonas de crecimiento humana y bovina.

Obtencin del antgeno de superficie del virus de la hepatitis B.

Descubrimiento del Genoma Humano.

Medicina personalizada: Clulas madre

MANEJO DE MANEJO DE

ORGANISMOS VIVOSORGANISMOS VIVOS

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ETAPAS EN EL MANEJO DE ETAPAS EN EL MANEJO DE ORGANISMOS VIVOSORGANISMOS VIVOS

a) El aislamiento del organismo vivob) La conservacin del microorganismoc) La preparacin del medio de cultivo en el

que se desarrolla

d) La preparacin del inculoe) El escalamientof) La produccin industrial

AISLAMIENTO AISLAMIENTO DE M/ODE M/O

Separacin de cada una de las variedades demicroorganismos presentes en un producto.

- Aspecto econmico- Rendimiento de obtencin- Productividad

AISLAMIENTOAISLAMIENTO

Cultivo Puro: Poblacin de microorganismos deun mismo tipo, se producen a partir de una solaclula. Ej: cepa (cultivo) de Saccharomycescerevisiae para producir cerveza.

Procesos industriales: antibiticos, vitaminas(rivoflavina). Presencia de otros m/o inhibecrecimiento de cepa de inters.

Condiciones estriles.

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TCNICAS DE OBTENCIN DE CULTIVOS TCNICAS DE OBTENCIN DE CULTIVOS PUROSPUROS

1. Siembra en placas dePetri por rayado:Se basa en la dispersin porrayado sobre agar de unamuestra que contiene los m/ode inters.Se incuban a la temperatura ytiempo ideal de crecimiento.Se forman colonias separadas, yse resiembra con el mismoprocedimiento.

TCNICAS DE OBTENCIN DE CULTIVOS TCNICAS DE OBTENCIN DE CULTIVOS PUROSPUROS

2. Siembra en placa vertida:Se hacen crecer los m/o en tubos, cada uno elconcentracin diferente, y se evala el tubo en le quelas colonias crecieron en forma separada.Se incuban a la temperatura y tiempo ideal decrecimiento.Se selecciona la dilucin con mayor separacin decolonias.Se toma una muestra de esta dilucin y se siembra porrayado para confirmar pureza.

2. Siembra en placa vertida:

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3. Diluciones en serie:

Se aplica cuando se conoce que el m/o de inters se encuentra en mayor cantidad.Se prepara varias diluciones de la muestra y se incuba en el medio adecuado.Es necesario confirmar su presencia por la tcnica de placa de Petri.

CONSERVACIN CONSERVACIN DE M/ODE M/OConservacin de los m/o y sus caractersticas por largosperodos.Las tcnicas de conservacin se basan en la reduccin dela actividad metablica. Se debe considerar:

- La susceptibilidad del m/o- El nmero de muestras por conservar- El costo- El perodo de conservacin- El equipo disponible- La probabilidad de contaminacin

Coleccin de cultivosColeccin de cultivosEntidades que tienen colecciones de cultivos y se dedicanal mantenimiento de los mismos. Reconocidasinternacionalmente.NOMBRE PA

SMICROORGANISMO

American Type CultureCollection (ATCC)

USA Bacterias, hongos, algas

Coleccin de cultivos del Departamento de Biotecnologa y Bioingeniera del CINVESTAV

Mxico

Hongos, bacterias

National Collection of Industrial Bacteria NCIB)

Escocia

Bacterias

Instituto Pasteur Francia

Bacterias

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Mtodos de ConservacinMtodos de Conservacin

Objetivo: que las clulas sufran el dao mnimo yse preserven por el mximo perodo posible.

1. Resiembra o subcultivo2. Desecacin3. Congelacin4. Liofilizacin

1. Resiembra o 1. Resiembra o subcultivosubcultivo

Sembrar el m/o en determinado medio de cultivoy conservarlo en refrigeracin.Tubos de ensayo con agar inclinado (slants) obotellas de Roux. (Mayor superficie decrecimiento del m/o). Se mantienen enrefrigeracin.Ventajas: Simple, no necesita equipo costoso.Desventajas: deshidratacin de tubos y muerte delm/o. Caro porque requiere mano de obra para lasresiembras. Se puede contaminar.

1. Resiembra o 1. Resiembra o subcultivosubcultivo

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22. Desecacin. Desecacin

Consiste en remover el agua celular e impedir larehidratacin de las clulas de los m/o.Se inocula la muestra de cultivo en material desoporte (tierra estril, slica gel, discos degelatina, tiras de papel).Se espera crecimiento y se seca con aire o vaco.Almacenamiento en refrigeracin.Simple y no necesita equipo y personal.Viabilidad de cepas por muchos aos.Sirve para esporas.

33. Congelacin. Congelacin

Uno de los mtodos ms utilizados, perodos deconservacin largos.Importante controlar la velocidad de disminucinde la temperatura.Existen substancias que protegen al m/o durante lacongelacin (crioprotectores): dimetil slfxido,glicerol.No necesita mano de obra.Costos de equipos y de mantenimiento es elevado(cortes de energa, transporte).

Procesos de CongelacinProcesos de CongelacinCongelacin ordinaria:Temperaturas de -5 a -20C.Microorganismos viables por uno o dos aos.

Congelacin ultrafra:Temperaturas de -50 y -80C.El cultivo por congelar viene de una suspensinde m/o.Se separa y se mescla con crioprotectores.Importante velocidad de congelacin.

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Procesos de CongelacinProcesos de CongelacinCongelacin con nitrgeno lquido:Temperaturas de -50 a -196C.Velocidad de reaccin: 1-2C/min hasta -30C,luego 1C/min hasta -56C, y despus se colocadirectamente en nitrgeno.Proceso ms recomendado (detencin delmetabolismo celular a -130C).Son innecesarias las resiembras.Costo del equipo alto.Suministro constante de N2.Considerar fallas elctricas y mecnicas.

4. Liofilizacin4. Liofilizacin

Remocin de agua de las clulas congeladas(slidas) a presin reducida (sublimacin).Muestra con crioprotectores se congela y sesomete a alto vaco.Mtodo efectivo, conservacin por 20 o ms aos.El liofilizado se mantiene en refrigeracin.No requiere resiembras.Inversin inicial de liofilizacin es alta.

REQUERIMIENTOS REQUERIMIENTOS NUTRICIONALESNUTRICIONALES

Los m/o requieren sustancias para realizar sus actividadesmetablicas: Agua Energa Carbono Nitrgeno Minerales Vitaminas. Oxgeno (aerobios)

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Fuente de Energa:Permite clasificar a los m/o en

Fottrofos y quimitrofos

Littrofos Organtrofos

Industrialmente importantescompuestos de C como fuente de energa

Fuente de Carbono:Carbono: constituyente principal de m/o.Principal fuente: carbohidratos (fuente de O2, H2 y energa).En base a su capacidad de asimilacin de la fuente decarbono pueden ser:

Auttrofos: El CO2 es su nica fuente de C.

Hetertrofos: Los compuestos orgnicos son su fuente decarbono.

Fuente de Carbono:

Melaza de caa y de remolacha Granos de cerealesAlmidnAzcares (glucosa, sacarosa y lactosa)Aceites vegetales (maz soya, algodn, oliva) alcoholes, cidos orgnicos y alcanos.

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Fuente de Carbono: Para elegir la adecuada se debetomar en cuenta:

1. Precio de venta del producto final.2. Presencia de impurezas y grado de facilidad de

eliminarlas.3. Legislacin gubernamental sobre el tema.4. Mtodo de esterilizacin empleado (cambia la

naturaleza de la fuente).5. La velocidad de metabolizacin (mayor

produccin de biomasa y metabolitos)

Fuente de Nitrgeno: Tercer elemento msabundante en la composicin de los m/o.

Pueden utilizar N2 orgnico (aminocidos, protenas,rea) o inorgnico (amonio, sales de amonio,nitratos, nitritos).

Fuentes industriales de N2: harina de soya, granos desoya, harina de maz, hidrolizado de casena, harinade pescado, desechos de matadero.

Otras fuentes:

ELEMENTO FUNCIN

Fosfatos - fsforo Crecimiento celular

Azufre Sntesis de protenas

Vitaminas y aminocidos

Estimulacin del crecimiento

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REQUERIMIENTOS REQUERIMIENTOS AMBIENTALESAMBIENTALES

pH

Temperatura