BioquímicaDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

Representación esquemática de la molécula de ADN, la molécula portadora de la información genética.

La bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la base química de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras muchas cosas. Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica integradora que aborda el estudio de las biomoléculas y biosistemas. Integra de esta forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la Medicina (terapia génica y Biomedicina), la agroalimentación, la farmacología…

La Bioquímica constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de combustible fósil, la aparición de nuevas formas de alergias, el aumento de cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad…

La bioquímica es una ciencia experimental y por ello recurrirá al uso de numerosas técnicas instrumentales propias y de otros campos, pero la base de su desarrollo parte del hecho de que lo que ocurre en vivo a nivel subcelular se mantiene o conserva tras el fraccionamiento subcelular, y a partir de ahí, podemos estudiarlo y extraer conclusiones.

Ingeniería bioquímicaLa Ingeniería Bioquímica se encarga de transformar los materiales biológicos para la generación de productos con valor social y comercial.

Por ello, analiza lo energético y medio ambiente.

La biotecnología completa la producción de los materiales biológicos mediante la bioconversión, utilizando sistemas biológicos tales como: microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y algas), enzimas (proteasas, lipasas, ligasas) y anticuerpos.

La actividad industrial que se realiza por medio de la biotecnología, constituye uno de los campos de desarrollo más importantes de esta carrera. El resultado de la aplicación de la Ingeniería Bioquímica ha sido benéfico para el ser humano, al generar mejoras en la salud y en lo social. Ha contribuido en la investigación y en la economía, tanto en el pasado como en el presente de la humanidad.

Otra área de la bioquímica corresponde al diseño y operación de sistemas donde intervengan agentes biológicos (por ejemplo enzimas). El campo profesional de este ingeniero es relativamente nuevo y la velocidad con la que se ha desarrollado es pasmosa. Baste señalar que en los llamados países del primer mundo el surgimiento de plantas biotecnológicas para la obtención de proteínas y hormonas específicas de difícil obtención por otros métodos, así como para la transformación genética de microorganismos y especies mayores con fines de aprovechamiento humano y del medio ambiente. Tiene una antigüedad aproximada de 30 años y su multiplicación y diversidad aumentan cada año.

La Ingeniería Bioquímica también se relaciona con la simplificación o creación de procesos en industrias de alimentos (jugos, vino, queso, conservadores, productos cárnicos, etc), la industria farmacéutica, la industria cervecera y la nutrición.

No debe confundirse con Ingeniería Biomédica, que manipula las interacciones químicas entre el organismo y los materiales artificiales. La especialidad más implicada en este fenómeno es la cirugía ortopédica: se trata de obtener prótesis articulares que generen el menor rechazo posible en el organismo y sean capaces de integrarse o adherirse de la manera más firme al hueso adyacente, consiguiendo duraciones superiores a las actuales. Se han desarrollado asimismo implantes para sustituir arterias fabricados en tejido acrílico que

evita la formación de coágulos. Para proteger los implantes electrónicos se encapsulan en silicona, lo que facilita la integración tisular. lo cual su estudio es para un futuro acelerado .

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Bioquímica aplicada Ingeniería química

Recuperacion de Productos Bioquimicos -- Primeros PasosUn extracto del texto,BASIC Biochemical Engineering, por H.R. Bungay

Editado para el World Wide Web por Rene I. Gonzalez y Zoltan Hazos

Esta pagina en el World Wide Web le da acceso al usuario a un capitulo del texto, BASIC Biochemical Engineering, por el profesor H.R. Bungay. El capitulo ha sido simplificado para que el usuario pueda concentrarse en topicos de interes particular. Programas en BASIC demonstrando conceptos basicos en ingenieria quimica estan disponibles atravez de conexiones de hypertexto. Esto programas se pueden copiar a un disquete personal y son identificables como PROGRAMA.BAS dentro del texto.

Ingenieros bioquimicos enfrentan muchas difficultades en la recuperacion de productos de soluciones muy diluidas y en su separacion de otros productos con propiedades similares. Ademas, a veces los costos de recuperacion exceden considerablemente los costos de producion. Por ejemplo, para una planta de antibioticos, la inversion para las facilidades de recuperacion era cuatro veces mayor que el costo de los tanques de fermentacion y su equipo auxiliar. Cerca del 60 porciento de los costos fijos en plantas de fermentacion de acidos organicos o amino acidos es attribuible a la seccion de recuperacion.

La mayoria de los equipos de purificacion en industrias biotechnologicas son las mismas que se utilizan en industrias de procesos quimicos, pero existen ciertas differencias entre ellos. Muchos biochimicos no son lo suficientemente estables para resistir altas temperaturas. Metodos como la cromatografia y la electroforesis, que tienen poca importancia practica para procesos qimicos, puden ser cruciales para ciertos procesos de purificacion bioquimicas. Algunos processos quimicos ya probados, por ejemplo, adsorpcion y filtracion, han sido utilizados frequentemente a traves de los años por ingenieros bioquimicos. Otros paso estan siendo estudiados intensivamente porque so necessarios para la purificacion de nuevas proteinas interesantes. Para mantener la cantidad de informacion en los capitulos relativamente igual, lo pasos relacionados con la ingenieria quimica estan explicados en este capitulo mientras que los pasos espcializados en la bioquimica estan explicados en otro capitulo.

Las dos metas en los primeros pasos de la recuperacion de soluciones diluidas y de materiales impuros son concentracion y purificacion. Un ejemplo es la extraccion del solvente de penicilina de un cultivo de fermentacion acidificado. La pureza de la penicilina al final del proceso de fermentacion es de unos pocos porcientos Extracion en un solvente inmiscible como el MIBK(methylisobutylketone) separa las sales y las moleculas organicas polares, como por ejemplo azucares. En procesos mas antiguos, la relacion proporcional de MIBK al caldo es 1/5, y el coeficiente de distribucion favorece a la penicilina produciendo unos exelentes incrementos en el rendimiento. Hasta este momento, el grado de pureza de la penicilina habia llegado hasta el 70-80 porciento, medido a base del producto seco. Extracion de nuevo al agua produjo una relacion proporcional de MIBK a agua de 40/1, y el pH estaba entre 7 y 8 donde el coeficiente favorecia majormente al agua. El factor de concentracion aumento hasta 5 veces 40 o 200, y la pureza lego sobre el 90 porciento. La fermentacion moderna de la penicilina, produce una concentracion de mas o menos de 4 % basado el peso del producto el el caldo, y las relaciones mencionadas anteriormente han sido ajustadas para acomodar las solubilidades en solventes organicos y agua. Es relativamente facil cristalizar un producto final el cual posee un alto grado de pureza de una solucion aquosa cocentrada.

Purificacion atravez de el intercambio de iones tiene resultados similares. Un gran volumen de caldo es pasado sobre la resina de intercambio ionico, y el volumen del eluente es relativamente pequeño.

El projecto de un estudiante , PURIF.BAS, provee un resumen del processo de purificacion. Los dibujos de este programa estan ilustrados a continuacion.

La animacion de un filtro giratorio de vacio emfatiza la rotacion de los segmentos y muestra como se va formando, drenando y descargando la torta Una valvula central conecta el vacio o la presion de aire al los segmentos, y el filtrado se puede mantener separado si es

deseado,. Un filtro de cuerdas tambien esta illustrado en el siguiente dibujo:

La extraccion del solvente esta explicada atravez de una animacion simple. Las operaciones de membranas casi no se mencionan en este introducion porque son explicadas en otros ejercicios por venir.

Ahora que usted a visto un resumen basico de los metodos de recuperacion de productos en ingenieria bioquimica, quizas este usted interesado en aprender un poco mas acerca de las operacioned unitarias en esta area.

Los metodos de recuperacion de producto mas utilizados en la industria incluyen:

Disrupcion de Celulas Lisis Filtracion Sedimentacion y Flotacion Extraccion de Solvente Adsorcion Intercambio de Iones