qfb marco antonio gonzalez coronel · utilizado es el bergey's manual of determinative...

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: FARMACIA

ÁREA ESPECÍFICA DE: FARMACIA NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MANUAL DE LABORATORIO DE

BIOTECNOLOGÍA CÓDIGO: FAR 505 L FECHA DE ELABORACIÓN: NOVIEMBRE 1999 NIVEL EN EL MAPA CURRICULAR: FORMATIVO TIPO DE ASIGNATURA: DEL PERFIL PROFESORES QUE PARTICIPARON EN SU ELABORACIÓN:

QFB MARCO ANTONIO GONZALEZ CORONEL HORAS PRÁCTICA. 2

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

DEPARTAMENTO DE FARMACIA PRÁCTICA NUMERO 1:

SEMINARIO DE “CARACTERIZACIÓN DE MICROORGANISMOS” Objetivo.-Que el alumno identifique microorganismos a partir de su comportamiento morfológico, y bioquímico usando las técnicas bioquímicas que se realizan específicamente para cada microorganismo PROCEDIMIENTO PARA LA REALIZACION DEL SEMINARIO 1.- El equipo de compañeros presentará una exposición sobre las características básicas del los microorganismos 2.- Presentará diapositivas sobe las características morfológicas de los microorganismos 3.- Representaran las técnicas de manipulación de las pruebas bioquímicas según las necesidades de nutrición de los microorganismos 4.- indicara las ventajas, de la manipulación de las técnicas bioquímicas en la identificación de la especie microbiana en cuestión 5.-Entregaran el trabajo, para ser evaluados por el profesor del laboratorio 6.- se les calificara con la información presentada en el seminario, la forma de contestar las preguntas realizadas por los compañeros y el tipo de presentación que hicieron.

INTRODUCCIÓN

IDENTIFICACIÓN DE UNA CEPA BACTERIANA Existen diferentes sistemas de clasificación de bacterias, pero el más comúnmente utilizado es el Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. La identificación de una bacteria es su asignación a un taxón según una clasificación dada. Consiste en la determinación de las características fenotípicas y/o genotípicas y la comparación de estas características con los diferentes taxones de la clasificación considerada. Las características a determinar y su número depende principalmente del tipo de bacteria y del fin que se persigue en la identificación. A continuación se propone un esquema de trabajo para la identificación de una cepa bacteriana desde el punto de vista bioquímico (Biotipo):

1) Obtener un cultivo puro 2) Examen microscópico de células vivas y de frotis teñido por coloración Gram.

Se determina así la forma y el Gram del microorganismo en estudio. También es importante determinar la agrupación y la presencia de esporas y otras características morfológicas de interés.

3) Determinar las características nutricionales (en general se desprenden de los métodos empleados en el aislamiento y cultivo anteriores); fotoautótrofos, fotoheterótrofos, quimioautótrofos, quimioheterótrofos.

4) Realización de pruebas primarias: En la siguiente tabla, modificada del Cowan & Steel's Manual of Identification of medical bacteria, se utilizan un grupo de pruebas, denominadas pruebas primarias, con las cuales se puede determinar el género, grupo de géneros o en algún caso familia a la que pertenece un aislamiento. Las pruebas primarias son: Gram, morfología, catalasa, oxidasa, OF, fermentación de glucosa, esporas, crecimiento en aerobiosis y anaerobiosisy movilidad.

5) Realización de pruebas secundarias y terciarias a efectos de llegar a especie. Estas dependerán del género o familia determinado. (ej: producción de pigmentos, producción de indol a partir de triptófano, producción de coagulasa, de fenilalanina deaminasa, etc.) Serotipo

A los efectos de realizar identificaciones más rápidas, o cuando las pruebas bioquímicas no son concluyentes, se recurre al uso de antisueros específicos. Los antígenos bacterianos pueden ser capsulares, somáticos (O) que corresponden al lipopolisacárido de la pared de los Gram negativos, flagelares (H), y los antisueros se identifican con esas letras y el número o letra del antígeno correspondiente. En una primera identificación se usan sueros polivalentes y para la caracterización serológica se usan sueros monovalentes dentro de cada tipo de antígeno. Existen en el comercio antisueros para caracterización de: Salmonella, Shigella, E.coli, Haemophilus, etc. También se pueden utilizar métodos de cromatografía gaseosa para identificar productos metabólicos, en particular para la identificación de bacterias anaerobias no esporuladas como: Bacteroides, Fusobacterium, etc.

Se puede expresar el nombre de una cepa de la siguiente manera:

ENSAYOS BIOQUIMICOS La identificación de un aislamiento bacteriano puede realizarse utilizando diferentes combinaciones de características y diferentes criterios en la evaluación de similitudes. Los ensayos bioquímicos tradicionalmente utilizados, llamadas pruebas bioquímicas convencionales, generalmente determinan la actividad de una vía metabólica (conjunto de reacciones químicas) a partir de un sustrato que se incorpora en un medio de cultivo y que la bacteria al crecer transforma o no. Existen diferentes sistemas que facilitan la realización de tales ensayos, porque proponen el mejor conjunto de pruebas bioquímicas para la identificación de un grupo bacteriano, porque simplifican la interpretación de un resultado utilizando un valor numérico, porque proveen los reactivos listos para su uso o porque son totalmente automatizables. Las pruebas o ensayos bioquímicos, son pruebas simples que se han desarrollado para demostrar en forma clara una determinada característica bioquímica como presencia o ausencia de una determinada actividad enzimática, grupo de enzimas o determinada vía metabólica, crecimiento a una determinada temperatura, crecimiento en presencia de inhibidores, etc. No significan de ninguna manera un estudio profundo del metabolismo bacteriano. Para llevarlas a cabo, se pueden utilizar diferentes sistemas de trabajo (medio de cultivo, indicador, revelador, etc.) que puede ser diferente aún para el mismo ensayo si se trata de diferentes microorganismos. Por ejemplo se debe suplir con factores de crecimiento el medio de cultivo para estudiar la fermentación de distintos azúcares cuando se sabe que el microorganismo en estudio es exigente. A la determinación de la especie se puede llegar según diversos sistemas (manuales de identificación, comerciales, etc.). a) Los comerciales utilizan modificaciones de las pruebas bioquímicas convencionales, ya sea sustratos deshidratados, tiras de papel de filtro impregnadas en reactivos o pequeños compartimentos con medios listos para sembrar. En todos los casos se emplean códigos numéricos para la interpretación de resultados. Los sistemas comerciales más comúnmente usados son: * BBL, ENTEROTUBE II (Becton Dickinson). Es un sistema para usar en la identificación de Enterobacterias, definida como bastones Gram -, aerobios o anaerobios facultativos, oxidasa (-). Consiste en un tubo de plástico con 12 medios de cultivo contenidos en compartimentos individuales que se inoculan simultáneamente en una etapa y permiten la detección de 15 características bioquímicas. * OXI/FERM TUBE II, (Becton Dickinson). Es un sistema listo para usar para la identificación de bastones gram (-), aerobios o anaerobios facultativos, oxidasa (+). Consiste en un tubo de plástico de 12 medios de cultivo que permite la realización simultánea de 14 pruebas bioquímicas.

Yersinia enterocolítica 4 03 género especie biotipo serotipo

* API 20 E. Es un sistema estandarizado para la identificación de Bacterias Gram -. Consiste en una plantilla con microtubos conteniendo medios de cultivo deshidratados que se reconstituyen al agregar una suspensión bacteriana. Permite la realización de 23 pruebas bioquímicas a partir de una única colonia bacteriana. Otros sistemas: Quintet 3H de Diagnostics Pasteur para Enterobacterias. API 10S, versión miniaturizada del API 20 E PI Listeria API NH (Neisseria - Haemophilus) Existen también sistemas de identificación comerciales para levaduras: API 20 C (Para levaduras del género Candida) Auxacolor de Diagnostics Pasteur Fongiscreen 4H de Diagnostics Pasteur (Para identificación de levaduras de interés médico) b) En la Cátedra se desarrolló un sistema para la identificación de Enterobacterias que consta de nueve pruebas bioquímicas convencionales (SYS 9E). Este sistema identifica las 23 especies más frecuentemente aisladas de muestras clínicas. Está integrado por las siguientes pruebas: producción de H2S en agar triple azúcar hierro (TSI), fenilialanina deaminasa, producción de indol, descarboxilación de lisina, descarboxilación de ornitina, crecimiento en citrato, fermentación de arabinosa, fermentación de sorbitol y producción de acetoína (VP). En esquema, la realización de una prueba bioquímica implica: 1) Cultivar el microorganismo en un medio que contiene un determinado sustrato o inhibidor y luego de la incubación visualizar el crecimiento y la degradación de un sustrato, ya sea por viraje de un indicador o por agregado de un reactivo revelador de la presencia del sustrato, o de algún producto de su degradación. 2) Cultivar el microorganismo en un medio de propagación que contenga el sustrato de una enzima inducible y luego de la incubación demostrar la actividad enzimática. En todos los casos se debe tener un cultivo fresco (18-24 hrs. de incubación) en un medio en que el microorganismo se desarrolla en forma óptima, a pH, fuerza iónica, atmósfera y temperatura adecuados. Siempre que se prepara un nuevo lote de medio de cultivo para una prueba, deben llevarse a cabo los correspondientes controles de calidad, sembrando en dicho medio una cepa positiva y otra negativa para ese test. Si bien existen una gran variedad de pruebas bioquímicas empleadas con fines de identificación, se enumerarán a continuación solo las que se utilizan más frecuentemente, agrupadas según el tipo de ensayo y se denominan según su nombre corriente. 1) Enzimas vinculadas con la respiración

a) oxidasa b) catalasa

2) Descomposición de azúcares simples, ácidos orgánicos y otros 2.1) Requerimientos de oxígeno

OF (óxido-fermentación) Crecimiento en caldo tioglicolato

2.2) Producción de ácido, o ácido y gas

Fermentación de carbohidratos 2.3) Detección de enzimas y vías metabólicas a) RM-VP (rojo de metilo - Voges Proskauer) b) Gluconato c) O.N.P.G. (orto nitro ß-D-galactopiranósico) d) Esculina e) Hipurato

3) Fuente única de carbono a) citrato b) malonato c) hipurato para coliformes

4) Utilización de compuestos nitrogenados 4.1) Reducción de nitrato

a) asimilación b) denitrificación

4.2) Descomposición de carbohidratos aminoácidos y otros a) indol b) H2S c) Fenilalanina d) Lisina, arginina, ornitina e) Urea

5) Ensayos combinados a) TSI (Triple Azúcar Hierro) b) LIA (Agar Hierro Lisina) c) Bilis esculina

6) Detección de exoenzimas a) lecitinasa b) proteasas, coagulasa c) amilasas d) celulasas e) desoxirribonucleasas f) acción de microorganismos sobre la sangre (hemolisinas)

7) Misceláneos a) KCN b) Bilis c) producción de pigmentos

8) Test de crecimiento o inhibición a) Temperatura b) NaCl c) Antibióticos

Bibliografía: http://bilbo.edu.uy/~microbio/identific02.html

TABLA MODIFICADA DE COWAN´S & STEEL PARA IDENTIFICACION DE BATERIAS HETERÓTROFAS Tinción Gram (cultivo fresco) + + + + + + + + – – – – –

Forma coco coco coco coco bastón bastón bastón bastón bastón bastón bastón bastón coco Agrupación racimos racimos cadenas tetradas pares Crecimiento aerobio + + + + + – + + + + + + +

Crecimiento anaerobio – + + + + + + – – – + + –

Esporas – – – – – + + + – – – – – Movilidad – – – – – + o – + o – + o – + o – + o – + o - + – Catalasa + + – – – – + + + + + + + Oxidasa + + – + + Fermentación de glucosa a acido ó a acido+gas

– + + + + + (o –) + – – – + + –

O/F – O F F O Micrococcus X Staphylococcus X Streptococcus X Lactococcus X Enterococcus X Leuconostoc X Pediococcus X X Aerococcus X Lactobacillus X Clostridium X Bacillus X X

Alcaligenes X Pseudomonas X Enterobacterias X Aeromonas X Chromobacterium X Neisseria X



SEMINARIO DE “DNA ESTRUCTURA Y COMPLEJIDAD”

Objetivo.- Introducir al estudiante al estudio del DNA como el ácido nucleico importante en la manipulación de la información hereditaria y en la manipulación por la técnica de DNA recombinante PROCEDIMIENTO PARA LA REALIZACION DEL SEMINARIO 1.- El equipo de compañeros presentará una exposición sobre las características básicas del DNA 2.- Presentará diapositivas sobe la estructura química del DNA según lo propuesto por Watson y Crack 3.- Representaran la técnica de manipulación del DNA 4.- indicara las ventajas, de la manipulación de los ácidos nucleicos con la técnica del DNA en la terapéutica actual en el tratamiento de enfermedades genéticas 5.-Entregaran el trabajo, para ser evaluados por el profesor del laboratorio 6.- se les calificara con la información presentada en el seminario, la forma de contestar las preguntas realizadas por los compañeros y el tipo de presentación que hicieron. INTRODUCCION.

ADN RECOMBINANTE O CLONACIÓN CELULAR

La técnica del ADN recombinante se utiliza en estudios sobre la regulación de la expresión génica, en la regulación de la producción comercial de síntesis de proteínas como la Insulina o la hormona del crecimiento, en el desarrollo de organismos transgénicos y en la amplificación del ADN, es decir, en obtener un gran número de copias de un gen determinado. En este último caso, existe una técnica mejor, denominada con las siglas PCR.

La técnica consiste en introducir el gen seleccionado en el interior de un vector y éste, a su vez, dentro de una célula, denominada célula anfitriona. Aprovechando la maquinaria celular, el gen se expresa, sintetizándose así la proteína codificada en el gen. Además, al dividirse la célula, las nuevas células

formadas contienen ese gen que también sintetizan esa proteína. Se genera un grupo celular que contiene un genoma distinto.

Las etapas en la producción de ADN recombinante son las siguientes:

1. Preparación de la secuencia del ADN para su clonación 2. Preparación de un vector de clonación 3. Formación del ADN recombinante 4. Introducción del ADN recombinante en una célula anfitriona 5. Propagación del cultivo

Detección y selección de clones recombinantes

1. Preparación de la secuencia del ADN para su clonación

Es la parte esencial del proceso, ya que el ADN debe separarse y concentrarse.

• Partimos de células con núcleo, que deben ser lisadas (rotas). • Las proteínas estructurales, enzimas, ARN y restos moleculares deben

separarse del ADN. • El ADN obtenido se concentra y se fragmenta por acción de las enzimas

de restricción. • Se aísla el ADN que se desea clonar, por ejemplo, mediante

cromatografía líquida o por centrifugación. • Si el ADN debe expresarse hay que añadir los segmentos reguladores

de la expresión génica

2. Preparación de un vector de clonación

El vector es el portador de la secuencia de ADN que se desea clonar. Un vector debe presentar las siguientes características:

• Una pequeña secuencia de ADN fácil de aislar, como, por ejemplo, un plásmido.

• Contener distintos puntos de ataque a enzimas de restricción y que sean conocidos.

• Poder ser incluido en la célula anfitriona con facilidad. • Replicarse de forma independiente al ADN de la célula anfitriona. • Poseer un gen marcador con el que puedan identificarse y seleccionar

las células clonadas. Un ejemplo de marcador puede ser la resistencia a un antibiótico.

Las etapas del proceso consisten en:

1. Cortar el vector con enzimas de restricción, las mismas enzimas que se utilizaron para cortar el ADN que se quiere insertar.

2. Unir el vector y el ADN que se va a clonar mediante los llamados extremos cohesivos, o pegajosos, o escalonados.

Una vez que el ADN ha sido introducido en el vector se denomina ADN inserto, o simplemente, inserto.

Los tipos de vectores que se utilizan suelen ser plásmidos, virus como el fago l, cromosomas creados de forma artificial y quimeras.

3. Formación del ADN recombinante

En esta etapa se produce la unión covalente del vector y el ADN inserto mediante una ligasa. Así se realiza el sellado de la llamada Mella, Muesca o Nick.

4. Introducción del ADN recombinante en la célula anfitriona

Para la clonación (replicación del ADN recombinante) se necesita la maquinaria celular. Por ello, hay que introducir el ADN recombinante en una célula anfitriona.

Los tipos de células anfitrionas son:

• Células bacterianas: son las más utilizadas, ya que tienen una alta velocidad de replicación, un bajo coste de mantenimiento de las colonias y son fácilmente manipulables.

• Células eucariotas: aunque las células eucariotas son, en general, difíciles de mantener se usan levaduras y células tumorales:

o Levaduras: se utilizan en procesos relacionados con la investigación de la expresión y la regulación génica y la síntesis de proteínas eucariotas.

o Células tumorales: apropiadas en procesos de clonación, ya que la velocidad de replicación es muy alta y se mantienen los caracteres sin producirse cambios, pues son muy estables.

Los métodos para la introducción del ADN recombinante facilitan la entrada de grandes fragmentos de ADN, puesto que la membrana celular es selectiva y no permitiría la penetración de grandes moléculas

MÉTODOS UTILIZADOS PARA LA INTRODUCCIÓN DE ADN RECOMBIANTE

Estos métodos son físicos o químicos. Los más empleados son los siguientes:

• Transformación: es un tratamiento fisico-químico para bacterias. Se produce una variación de la permeabilidad de la membrana. En ese momento se dice que la célula es competente, ya que pueden penetrar los ADN recombinantes en el interior celular. Las células se hacen

competentes cuando en un cultivo celular a 0ºC, con presencia de Ca++, se produce un brusco cambio de temperatura, llegando a 37º-43ºC.

• Microinyección: método físico activo en el que se introduce el ADN recombinante en el interior celular con una micropipeta. Este método es utilizado cuando existe la necesidad de asegurarse que se ha introducido el ADN. Debido a la laboriosidad del proceso, sólo es utilizado sobre ovocitos o cigotos. Por contra, puede prescindirse del vector e introducir directamente el ADN seleccionado.

• Lipofección: El ADN recombinante se introduce en liposomas, que son pequeñas vesículas fosfolipídicas. Estos liposomas se unen con la membrana celular y el ADN contenido en su interior se introduce en la célula.

• Electroporación: método físico activo en el que una solución con células y ADN recombinante es sometida a descargas eléctricas de alto voltaje. Esto altera la permeabilidad de la membrana, permitiendo la entrada del ADN recombinante.

• Transfección: método físico activo de gran eficacia, donde el vector es un virus. El virus introduce el ADN recombinante mediante el mecanismo normal de infección viral.

• Microproyección o biobalística: método físico activo en el que se utiliza una micropistola que dispara microbalas de acero en las que va impregnado el ADN. Se utiliza sobre suspensiones celulares, cultivos celulares o "in vivo" sobre órganos como piel, hojas, etc.

5. Propagación del cultivo

Se induce la división de células anfitrionas, de forma que se producen también copias de ADN recombinante y, por ello, la clonación. Primero se efectúa una siembra en placas Petri con agar como medio de cultivo. Se dejan crecer las colonias. Cada una de ellas será seleccionada y transferida a distintos medios líquidos, donde seguirá aumentando el número de individuos de la colonia.

6. Detección y selección de los clones recombinantes

En los procesos de clonación se utiliza un gran número de células. Al final del proceso se hace necesario separar las células que contienen ADN recombinante de las que no lo contienen.

La detección y la selección de colonias se realiza en los medios de cultivo. En los procesos de clonación se obtienen células anfitrionas que no han incluido el vector, células recombinantes, es decir, que han incluido el vector con el ADN para recombinar, y células anfitrionas con vector que no lleva el ADN inserto.

Los métodos para detectar y seleccionar son:

• Método de hibridación: se utiliza una sonda marcada que hibrida con el ADN recombinante o con el ARN mensajero que se transcribe a partir de él.

• Método inmunológico: se detecta la proteína codificada en el ADN recombinante mediante anticuerpos específicos.

• Métodos genéticos: que, a su vez, pueden ser: o Inserción del vector y el ADN recombinante en un gen de la célula

anfitriona que queda desactivado. Por ejemplo, si la colonia no produce enzima lactasa, es que el ADN recombinante se encuentra dentro del ADN bacteriano en ese gen.

o Vector con genes de resistencia a un antibiótico: en el medio se agrega el antibiótico y sólo crecerá aquella colonia que sea resistente a él, por tanto, que porte el ADN.

o Colonias con defectos nutricionales: se utilizan células anfitrionas mutantes que no puedan sintetizar, por ejemplo, un aminoácido. Para que la colonia sobreviva, el aminoácido debe ser añadido al medio de cultivo. Empleando un vector que lleve el gen correcto para la síntesis de dicho aminoácido, haciendo crecer las colonias celulares en medios carentes de él sólo crecerán las bacterias que lleven el ADN inserto.

TÉCNICA PROPÓSITO

Enzimas de Restricción

Cortan ADN en puntos específicos, hacen fragmentos de ADN

ADN Ligasa Une fragmentos de ADN

Vectores Virus o fagos: llevan ADN a las células y aseguran replicación

Plasmidos Clase común de vector

Marcadores Genéticos

Identifican a las células que han sido transformadas

PCR Amplifica la cantidad de ADN de muestras pequeñas

ADNc Hace una copia de ADN de ARN mensajero

Sondas de ADN Para identificar y marcar una pieza de ADN conteniendo cierta secuencia

Síntesis Génica Para hacer un gen de una base de datos

Gel Electroforésis

Para separar fragmentos de ADN

Secuenciación de ADN

Para leer la secuencia de bases de un segmento de ADN



”OBTENCIÓN, CARACTERIZACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE PENICILINA”

Objetivo.- Que el alumno identifique las necesidades que se requieren para la obtención de especies de mocroorganismos que producen penicilina INTRODUCCIÓN

La fabricación de penicilina es un ejemplo del proceso típico de obtención de antibióticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece al grupo del Penicillum chrysogenum y es particularmente activo sobre el estafilococo, estreptococo y neumococo, así como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa acción sobre los gram negativos.

A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos más. Estos compuestos son ácidos fuertes muy inestables, razón por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procaina. A continuación se da la fórmula de la penicilina. Otras formas de penicilina contienen grupos diversos situados en la zona entre corchetes.

PROCEDIMIENTO

1.- se siembra la muestra de tortilla en medios de cultivo : agar saboraud, caldo tioglicolato, agar Biggy y se dejan en 37°c por un tiempo de 24 a 72 horas

2.- Se observa el crecimiento de las colonias de microorganismos, si no hay crecimiento . se elimina. Pero si hay crecimiento realizar una tición de Gram

3.- identificar la coloración característica

4.- observar las hifas en caso de hongos, si son positivas

5.- sembrar en un medio de Saboraud por un periodo de 5 dias

6.- identificar el hongo el cual debe ser un Aspergillus,

7.- inocular en medios adecuados para su crecimiento

8.- resembrar hasta alcanzar una concentración determinada por nefelometría



OBTENCIÓN DE PENICILINA

Objetivo.- Realizar el procedimiento para obtener penicilina INTRODUCCION

La fabricación de penicilina es un ejemplo del proceso típico de obtención de antibióticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece al grupo del Penicillum chrysogenum y es particularmente activo sobre el estafilococo, estreptococo y neumococo, así como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa acción sobre los gram negativos.

A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos más. Estos compuestos son ácidos fuertes muy inestables, razón por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procaina. A continuación se da la fórmula de la penicilina. Otras formas de penicilina contienen grupos diversos situados en la zona entre corchetes.

El sistema de producción en 1943 era el conocido por el método de superficie; el hongo crecía en la superficie de una capa delgada de medio de cultivo puesto en bandejas o botellas. En 1944, con el desarrollo del método comercial de la fermentación sumergida, la disminución de las necesidades de espacio y de trabajo determinaron una enorme reducción del precio de coste.

Método de Obtención de penicilina por fermentación sumergida.

El inoculum o "simiente" para las grandes cubas de fermentación de 20.000 a 115.000 litros de capacidad se prepara por el desarrollo de un cultivo madre del hongo a partir de esporas liofilizadas que se encuentran en un sustrato de agar nutritivo. Varios litros del medio de cultivo, generalmente constituyendo del 5 al 10 % del contenido total, se preparan en una serie de depósitos de siembra y servirán para sembrar una gran cuba de fermentación.

Las cuatro fases principales de la fabricación de la penicilina son:

• Fermentación • Separación del micelio del caldo fermentado y extracción de la penicilina por

medio de disolventes. • Purificación con disolventes y formación de la sal sodica de la penicilina. • Ensayos de control, almacenamiento y venta.

El caldo de cultivo para la fermentación se obtiene por infusión acuosa de maíz, añadiendo de un 2 a un 3 % de lactosa, y también se adicionan compuestos inorgánicos conteniendo hidrogeno, oxigeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, nitrógeno y trazas de hierro, cobre y zinc. La adición de ciertos compuestos que favorecen el crecimiento del hongo debe evitarse, ya que podrían ser tolerados al administrar el producto, ni su eliminación seria económica. Después de ajustar el pH a 4,5-5,0, el medio de cultivo se pasa al fermentador, que esta equipado con un agitador vertical, con un sistema de introducción de aire esterilizado por filtración y con serpentines para mantener la temperatura deseada. El hongo se introduce por medio de conducciones estériles y con ayuda de aire a presión. Durante el crecimiento el medio se esteriliza con vapor a presión, y la temperatura se mantiene entre 23 y 25 ºC. El aire estéril permite el crecimiento del hongo aerobio, y la agitación facilita su uniforme distribución en el seno del liquido. Se requiere un volumen de aire por minuto y por volumen de medio de cultivo. El proceso se controla intervalos que oscilan entre 3 y 6 horas; al cabo de unas 50 a 90 horas el crecimiento se va haciendo mas lento, lo que indica que el hongo se ha desarrollado por completo. La masa se enfría a 5 ºC. a causa de la inestabilidad de la penicilina a la temperatura ambiente, y se separa el micelio en un filtro de tambor rotatorio.

En el procedimiento antiguo, la penicilina se extraía del filtrado por adsorción sobre carbón vegetal. Se eluía con acetato de amilo, una vez concentrado el eluido se enfriaba a 0 ºC y se acidificaba hasta pH 2,0 con un ácido orgánico. En el proceso de extracción por disolvente, se omite el paso de adsorción con carbón activo y el liquido filtrado (llamado "beer") se ajusta a pH 2,5 con ácido fosfórico en la misma conducción. Se efectúa una extracción continua a contracorriente con acetato de amilo y luego con cloroformo, concentrándose en sucesivos extractores centrífugos tipo Podbielniak, y el liquido final se trata con tampón de fosfato y bicarbonato sódico para formar la sal sódica. Este producto se esteriliza por filtración y se elimina asépticamente98 del agua y demás disolventes por cristalización, con lo cual se obtiene penicilina cristalina, que una vez seca puede envasarse en bolsas de politeno, o en recipientes de vidrio o de acero inoxidable.

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS DEPARTAMENTO DE FARMACIA

PRÁCTICA NUMERO 5:

IDENTIFICACIÓN QUÍMICA DE LA PENICILINA

Objetivo.- Aplicar métodos físicos o químicos que nos ayuden a determinar que el producto obtenido en la practica numero 4 es penicilina INTRODUCCION La identificación de la penicilina es una tarea de el análisis farmacéutico, el cual establece los procedimientos y las técnicas adecuadas para su correcta identidad. En esta práctica se trabajará con los lineamientos que vienen marcados en la Farmacopea de los Estados unidos Mexicanos la cual sugiere, considerar como principio activo a dicho fármaco y como es un antibiótico, se debe considerar la importancia de su identificación PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA 1.- El liquido obtenido de la práctica anterior filtrarlo en frio 2.- Sembrarlo en medio de cultivo Czapeek-Dox 3.- Incubar de 3 a 4 dias 4.- Observar sus características morfológicas 5.- Extracción de la penicilina del liquido sobrenadante 6.- Enfriar a menos de 5ºC 7.- Añadir Acido fosfórico para levar a pH de 2 8.- Agregar éter em proporciòn !:5 com El Volumen del mosto 9.- Decantar La capa etérea 10.- Tratar La soluciòn buffer com carbono activado 11.- filtrar La solución y Lavar repetidamente las veces necesarias com éter 12.- Realizar el ensayo de identidad tomando 100mg de muestra con 1ml de NaOH y agregar 2ml de éter, evaporar a sequedad, disolver el residuo en 2ml de acido acético glacial y 1ml de solución de referencia de dicromato de potasio 13.-SE DEBE FORMAR UN PRECIPIT6ADO AMARILLO QUE INDICA PRUEBA POSITIVA PARA PENICILINA.


DEPARTAMENTO DE FARMACIA PRÁCTICA NUMERO : 5

SEMINARIO DE “BIOTECNOLOGÍA VEGETAL”

Objetivo.- Que el alumno comprenda la importancia de los manejos del DNA en las propiedades de las plantas, vegetales, y comestibles modificados para mejorar sus propiedades organolepticas DESARROLLO DEL SEMINARIO 1.- El equipo realizará una exposición de los conceptos más importante de la biotecnología vegetal 2.- plantearan la necesidad de conocer los tipos de vegetales, frutos y comestibles que han sido modificados por manipulación de DNA 3.- Representaran esquemáticamente las diversas técnicas para la manipulación de vegetales, plantas y comestibles para modificarles sus propiedades organolepticas 4.- Indicaran el proceso que se sigue para el mantenimiento de las condiciones físicas, químicas que se siguen para el desarrollo de la técnica de DNA recombinante en el mejoramiento de sus propiedades de las plantas, vegetales, etc 5.- harán una propuesta teórica para la manipulación del DNA y de las consecuencias en la planta 6.- Entregaran un reporte de la exposición presentada ante el grupo 7.- Se les evaluará según su exposición y el contenido de su seminario INTRODUCCION Desde el redescubrimiento de las leyes de Mendel la mejora de las plantas de cultivo dejó de ser meramente empírica y se convirtió en científica.. Las variedades se seleccionan por ciclos de polinización cruzada (hibridación) y selección. Se han ido creando variedades selectas que han terminado desplazando a las antiguas. Por ejemplo, el trigo de invierno es prácticamente la única variedad empleada en Occidente para la fabricación del pan.

Luego vino la introducción de la mecanización en la agricultura, junto con la aplicación de productos químicos (fertilizantes, plaguicidas, herbicidas). La Revolución Verde (años 60), con sus nuevas variedades híbridas y sus prácticas

intensivas con abonos y pesticidas llevaron a grandes aumentos de producción en muchos países que antes tenían graves problemas de suministros de alimentos (China, India, partes de Latinoamérica). Estamos entrando en una nueva era de la agricultura, de la mano de las nuevas biotecnologías (BT), con un papel central de la genética molecular. Ello se ha debido a un auge espectacular de los conocimientos básicos de biología vegetal y a la aplicación de las técnicas de Ingeniería Genética (I.G.).

A partir de ahora, la "revolución" agrícola va a depender menos de innovaciones mecánicas o químicas, y va a estar basada en un uso intensivo de saber científico y de técnicas moleculares y celulares.

Aunque la BT agropecuaria ha tardado en arrancar (ya estaba en marcha la I.G. aplicada a la producción de fármacos), su desarrollo está siendo espectacular, y se esperan grandes innovaciones con repercusiones comerciales en los próximos lustros.

Promesas de la BT agrícola:

aumentar productividad y reducir costes innovaciones y mejoras en los alimentos prácticas agrícolas más "ecológicas".

Pero además la manipulación genética de plantas tendrá un impacto en otros sectores productivos:

La punta de lanza y parte más espectacular de esta BT es la I.G. de plantas: la creación de plantas transgénicas a las que hemos introducido establemente ADN foráneo que puede ser no sólo de origen vegetal, sino de animales o de microorganismos.

Pero no podemos olvidar que la BT vegetal es más amplia, incluyendo otras técnicas, pero todos estos nuevos métodos a su vez sirven para que los programas tradicionales de mejora genética se realicen más racionalmente, con más efectividad y en menor tiempo.

Algunos de los avances de la BT vegetal:

Proyectos genoma de arroz (como modelo de monocotiledóneas) y de Arabidospis thaliana (modelo de dicotiledóneas). Se están obteniendo datos moleculares y genéticos sobre procesos básicos de las plantas. (por ejemplo, biología del desarrollo y diferenciación de órganos). Identificación de genes responsables de rasgos complejos, muchos de ellos de importancia agronómica. Clonación (aislamiento) de genes, que luego servirán para hacer I.G., introduciéndolos en otras plantas. La mejora tradicional se ha basado (y lo seguirá haciendo) en la obtención, evaluación y selección de alelos valiosos. Lo que aporta la BT es, p. ej., marcadores moleculares que permiten rastrear la segregación de estos alelos de una forma más rápida, racional y efectiva, por lo que los programas de mejora tradicional se ven potenciados. RFLP RAPD (ADN polimórficos amplificados aleatoriamente)

AFLP (polimorfismo de longitud de fragmentos amplificados)

Esto ya se está haciendo en muchas especies, incluso en leñosas (árboles). Conforme estos métodos se vayan automatizando, los programas serán más rápidos.

Además, su uso está aportando datos evolutivos valiosos: p. ej., la mayor parte los genomas de cereales poseen sintenia (colinearidad de su organización genómica), con claros indicios de eventos de reordenaciones. Lo que se descubra en una especie (p. ej., arroz) podrá investigarse fácilmente en otra. Incluso puede que cuando entendamos mejor la base genético-evolutiva de las diferencias adaptativas de los diferentes cereales, podamos los humanos hacer "evolución artificial", creando nuevas especies adaptadas a nuestros intereses.

No sólo podemos hacer I.G. para fines agrícolas, sino que también podemos transferir genes que hagan que las plantas fabriquen sustancias valiosas en la industria farmacéutica o química: plantas transgénicas convertidas en fábricas vivas (biorreactores) de sustancias de alto valor añadido.

El atractivo de esto es enorme, ya que podemos disponer de campos de tabaco, girasol, tomate, colza, etc., produciendo enormes cantidades de sustancias difíciles o caras de obtener por otros medios. Además, a diferencia de las fermentaciones industriales, aquí no hacen falta grandes inversiones ni trabajadores especializados. Ya hay ensayos a pequeña escala de plantas productoras de medicamentos:

encefalina seroalbúmina humana interferón humano vacunas comestibles (p. ej., tomate-vacuna antirrábica para animales)

Sin embargo, quizá lo más espectacular ha sido comprobar que las plantas pueden fabricar anticuerpos monoclonales funcionales. Incluso son capaces de ensamblar correctamente la IgA dimérica, con su cadena J y su componente secretor. Esto es muy interesante, ya que no es fácil de obtener. Por otros métodos. Se han hecho pruebas con éxito que demuestra que confieren protección mucosal pasiva en boca (contra caries), tracto intestinal, etc.

Posibilidad de protegernos comiendo fruta fresca transgénica (!)

Primeros ensayos de producción en plantas (colza, soja) de plásticos totalmente biodegradables (PHA, polihidroxialcanoatos a partir de genes bacterianos

TIPOS DE MANIPULACIONES Aditivas: el gen introducido codifica una nueva función. Sustractivas: el ADN introducido bloquea a un gen de la planta. antisentido interruptor a distancia (transwitch)

Durante los primeros años, la IG de plantas era aditiva: añadía uno o dos genes concretos. Pero tiene la limitación de que existen pocos genes individuales que logren mejoras por sí solos (resistencia a virus, a larvas de insectos, a ciertos herbicidas...)

Desde mediados de los 80 se comenzó la estrategia sustractiva: el ADN que se introduce inhibe o bloquea de alguna manera la expresión de un gen de la planta (p. ej. anular algún gen de algún rasgo no deseado).

Tecnología antisentido

Ejemplo: Inhibición gen de la poligalacturonasa en tomate: retrasa la maduración.

Insertamos un gen en orientación opuesta a la normal, lo que determina un ARN (antisentido) que se empareja con el ARN del gen homólogo normal de la planta. Ello parece que dificulta la traducción de este ARNm por los ribosomas, y favorece su degradación. De esta manera se puede anular o inhibir el fenotipo dependiente del gen que se quiere controlar.

Tecnología del interruptor a distancia (transwitch)

Ejemplo: supresión del gen CHS en petunia, lo que produce flores blancas o variegadas.

Introducir trozos del gen a bloquear, pero en su orientación normal, lo cual interfiere con el procesamiento del ARN del gen homólogo completo de la planta.

Estas técnicas de silenciamiento génico permiten obtener gamas desde casi total anulación de la expresión hasta valores intermedios, dependiendo de la posición del transgén.

Veamos ejemplo de estas manipulaciones sustractivas para retrasar la maduración excesiva de los frutos.

1. Inhibiendo la poligalacturonasa (PG)

Estrategia de Calgene para su Tomate FlavrSavr ™, que ya se vende en los EEUU.

Gen antisentido bloquea al gen endógeno de PG. En ausencia de PG no hay degradación de las cadenas de poligalacturónico de la piel del tomate, por lo que sigue conservando su aspecto fresco varias semanas después de cosecharlo. Los demás aspectos de la maduración (los positivos) no se modifican. Se puede dejar el tomate en la mata más tiempo sin miedo a que se estropee luego, y ello permite que pasen más sustancias que confieren sabor y hacen el fruto más apetecible.

La empresa Zeneca ha hecho algo parecido, pero con técnica transwitch.

2. Controlando la ruta biosintética del etileno

El etileno es una hormona vegetal gaseosa que controla muchos procesos (germinación, senescencia y caída de hojas y flores, respuesta al estrés, etc.). En cierto tipo de frutos (climatéricos) controla, además su maduración: al inicio de ésta el aumento de etileno induce cambios en color, textura, aroma y sabor, que hacen que el fruto sea apetecible.

El problema: frutos que se estropean y hay que tirarlos porque no aguantan lo suficiente hasta llegar al consumidor (En el tercer mundo esto supone 50% pérdidas) Esto actualmente se resuelve cortándolos de la mata cuando aún están verdes. Pero con ello se pierde sabor y otras cualidades valiosas. En tomate se ha logrado retrasar la maduración regulando dos procesos distintos: Control por bloqueo del gen de la ACC sintasa o de la ACC oxidasa). Cuando se inhibe el 95% de la ACC oxidasa, el fruto madura sólo sus cualidades positivas, pero se evita el reblandecimiento y estropeado. El fruto se recoge y se mantiene más tiempo. Si queremos darle su aspecto normal, antes de venderlo lo gaseamos con etileno. Esto mismo se ha logrado este año con el melón de raza Canteloupe (piel amarilla): el melón lo podemos dejar en la mata sin absición, madurando más lentamente, con lo que mejora su sabor. Se puede recoger con la corteza verde, pero si queremos venderlo con su aspecto amarillo, lo gaseamos con etileno. Aguanta más tiempo una vez recolectado: lo podemos guardar en buen estado más tiempo, y permite transportarlo a mayores distancias.



SEMINARIO DE “BIORREACTORES”

Objetivo.- Que el alumno diferencie los diversos tipos de reactores y el funcionamiento de cada uno de ellos , usando estos como una herramienta útil en la obtención de los metabolitos de importancia DESARROLLO DEL SEMINARIO 1.- El equipo realizará una exposición de los conceptos más importante de los birreactores 2.- plantearan la necesidad de conocer los tipos de nutrientes y el tipo de equipo que se va a usar según el metabolito y los microorganismos que se van a usar para lograr la obtención de dichos metabolitos de interés 3.- Representaran esquemáticamente los diversos biorreactores que hay en la industria 4.- Indicaran el proceso que se sigue para el mantenimiento de las condiciones físicas, químicas que se siguen para el desarrollo de una fermentación 5.- harán una propuesta teórica para la fermentación del hongo Aspergillus notatum, como productor de penicilina 6.- Entregaran un reporte de la exposición presentada ante el grupo 7.- Se les evaluará según su exposición y el contenido de su seminario INTRODUCCIÓN

Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. 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 anaeróbico. Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados de acero inoxidable.

Un biorreactor puede ser también un dispositivo o sistema empleado para crecer células o tejidos en operaciones de cultivo celular. Estos dispositivos se encuentran en desarrollo para su uso en ingeniería de tejidos.

En términos generales, un biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al elemento que se cultiva. En función de los flujos de entrada y salida, la operación de un biorreactor puede ser de tres modos distintos:

1. Lote (Batch) 2. Lote alimentado (Fed-Batch) 3. Continuo o quimiostato

Diseño de Biorreactores

El diseño de biorreactores es una tarea de ingeniería bastante compleja. Los microorganismos o células son capaces de realizar su función deseada con gran eficiencia bajo condiciones óptimas. Las condiciones ambientales de un biorreactor tales como flujo de gases (por ejemplo, oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, etc.), temperatura, pH, oxígeno disuelto y velocidad de agitación o circulación, deben ser cuidadosamente monitoreadas y controladas.

La mayoría de los fabricantes industriales de biorreactores usan recipientes, sensores, controladores y un sistema de control interconectados para su funcionamiento en el sistema de biorreacción (ver PLC).

La misma propagación celular (fenómeno conocido en inglés como Fouling) puede afectar la esterilidad y eficiencia del biorreactor, especialmente en los intercambiadores de calor. Para evitar esto, el biorreactor debe ser fácilmente limpiable y con acabados lo más sanitario posible (de ahí sus formas redondeadas).

Se requiere de un intercambiador de calor para mantener el bioproceso a temperatura constante. La fermentación biológica es una fuente importante de calor, por lo que en la mayor parte de los casos, los biorreactores requieren de agua de enfriamiento. Pueden ser refrigerados con una chaqueta externa o, para recipientes sumamente grandes, con serpentines internos.

En un proceso aerobio, la transferencia óptima de oxígeno es tal vez la tarea más difícil de lograr. El oxígeno se disuelve poco en agua (y aún menos en caldos fermentados) y es relativamente escaso en el aire (20,8 %). La transferencia de oxígeno usualmente se facilita por la agitación, que se requiere también para mezclar los nutrientes y mantener la fermentación homogénea. Sin embargo, existen límites para la velocidad de agitación, debidos tanto al alto consumo de energía (que es proporcional al cubo de la velocidad del motor) como al daño ocasionado a los organismos debido a un esfuerzo de corte excesivo.

Los biorreactores industriales usualmente emplean bacterias u otros organismos simples que pueden resistir la fuerza de agitación. También son fáciles de mantener ya que requieren sólo soluciones simples de nutrientes y pueden crecer a grandes velocidades.

En los biorreactores utilizados para crecer células o tejidos, el diseño es significativamente distinto al de los biorreactores industriales. Muchas células y tejidos, especialmente de mamífero, requieren una superficie u otro soporte estructural para poder crecer y los ambientes agitados son comúnmente dañinos para estos tipos de células y tejidos. Los organismos superiores también requieren medios de cultivo más complejos.

El diseño en bioingeniería no es solo la aplicación de conceptos básicos y teóricos que conlleven a lograr un prototipo; para la realización integra de un modelo, otra gran parte, trata de la adaptación creativa y de la utilización del ingenio propio para lograr el objetivo de conjuntar el ambiente biológico de un cultivo vivo con el ambiente artificial de un dispositivo controlado; este es el resultado denominado biorreactor o reactor biológico. Un biorreactor es por tanto un dispositivo biotecnológico que debe proveer internamente un ambiente controlado que garantice y maximice la producción y el crecimiento de un cultivo vivo; esa es la parte biológica. Externamente el biorreactor es la frontera de protege ese cultivo del ambiente externo: contaminado y no controlado. El biorreactor debe por tanto suministrar los controles necesarios para que la operación o proceso (bioproceso) se lleve a cabo con economía, alto rendimiento (productividad) y en el menor tiempo posible; esa es la parte tecnológica.

Cultivos y Fermentaciones

Lo primero que hay que entender en el diseño de reactores biológicos es que contrario a los químicos, su cinética no esta determinada exclusivamente por la velocidad de reacción y las variables que la determinan. Aunque se puede describir de manera similar a la química, la cinética biológica también depende de características intrínsecas del organismo o cultivo tales como crecimiento y taza de división celular, así como, del tipo de operación que se lleve a cabo. Por eso, lo primero que se define en el diseño de un biorreactor es el propósito de utilización; es decir, que tipo de cultivo se va a utilizar, el modo de operar y/o el proceso de cultivo. El conjunto biorreactor-sistema de cultivo debe cumplir con los siguientes objetivos:

1. Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de cultivo. 2. Mantener constante y homogénea la temperatura. 3. Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. 4. Prevenir la sedimentación y la floculación. 5. Permitir la difusión de gases nutrientes a la velocidad requerida por el cultivo. 6. Mantener el cultivo puro. 7. Mantener un ambiente aséptico. 8. Maximizar el rendimiento y la producción. 9. Minimizar el gasto y los costos de producción. 10. Reducir al máximo el tiempo.

Una fermentación es un proceso biológico o bioproceso que consiste en la descomposición de la materia orgánica por microorganismos fermentadores (bacterias y hongos).

Un cultivo también es un bioproceso; pero generalmente se asocia a organismos o microorganismos superiores (en orden jerárquico) a las bacterias; los cultivos son casi todos del Reino Eucariota.

Clasificación de los Biorreactores

Clasificación Operativa

Tanto biorreactores como fermentadores se clasifican primeramente de acuerdo al modo de operación: discontinuo, semicontínuo, continuo. Esta es una clasificación operativa y se aplica a cualquier reactor, sea químico o biológico (biorreactor). En los reactores biológicos el modo de operación define el sistema de cultivo que es el mismo y delimita la clasificación procesal-productiva del bioproceso (cultivo). Al operar un biorreactor en una determinada categoría (discontínuo, semicontínuo, continuo), automáticamente queda determinado el modo de cultivo del sistema y se definen los parámetros y las características operativas y de diseño que intervienen en el proceso productivo del sistema.

Clasificación Biológica

Los sistemas biológicos deben interaccionar con el ambiente externo para poder crecer y desarrollarse; es por eso que los biorreactores se clasifican biológicamente de acuerdo al metabolismo procesal del sistema de cultivo: anaeróbico, facultativo, aeróbico. Los bioproceso de cultivo y las fermentaciones están basados en el metabolismo celular del cultivo. El metabolismo define los parámetros y características operativas-biológicas de diseño y de operación del biorreactor. Estas características son las que intervienen en la parte biológica del sistema y tienen que ver con el crecimiento, productividad y rendimiento del cultivo; por lo que, definen la clasificación biológica-procesal del sistema de cultivo.

Clasificación Biológica-Operativa

Ambas clasificaciones; la biológica y la operativa, son procesalmente interdependientes y en su conjunto afectan el diseño final del biorreactor. Al conjuntarse ambas clasificaciones, se conjuntan también la función operativa y la biológica para establecer entre ambas un propósito de utilización, el modo de cultivo y el bioproceso. Siendo el propósito de utilización, el destino de cultivo del biorreactor; para qué tipo de cultivo va a ser utilizado el biorreactor; el modo de cultivo es sinónimo de sistema de cultivo y el bioproceso es en sí, todo el proceso.

Biorreactores y tipos de cultivo

Los sistemas biológicos que determinan el metabolismo celular de cultivo y el modo procesal-biológico del sistema son:

Células y microorganismos anaeróbicos

Bacterias en su gran mayoría, son microorganismos de metabolismo degradativo (catabólico); generalmente unicelulares, estos microorganismos son autónomos y nutricionalmente independientes (autótrofos); sus células (cuerpos) no respiran (no utilizan la glucólisis para la respiración celular), en cambio, utilizan vías alternas, donde una molécula orgánica, producida durante el proceso metabólico (catabolismo), es utilizada como aceptor de electrones, en un proceso bioquímico conocido como respiración oxidativa; esta molécula es reducida a producto orgánico en un proceso comúnmente denominado fermentación.

Células y microorganismos facultativos

Son ambivalentes, tienen la capacidad de vivir o sobrevivir entre ambientes: aeróbico (presencia de oxígeno) y anaeróbico (ausencia de oxígeno); son microorganismos de metabolismo mixto por lo que, pueden tanto degradar (catabolismo) como construir (anabolismo) materia orgánica, a partir de diferentes sustratos (materia prima), tanto orgánicos como inorgánicos. Pese a su versatilidad, sus mayores representantes son microorganismos que presentan relaciones parásitas o simbiontes tales como: hongos y levaduras, por lo que no son muy extensos.

Células y microorganismos aeróbicos

Pertenecen en su mayoría al Reino Eucariota – pero también los hay procariota – son microorganismos y células que respiran (utilizan la glucólisis como forma de respiración celular); por lo que su metabolismo es constructivo (anabólico) y deben obtener sus nutrientes de diferentes fuentes. Sus principales grupos están representados por: bacterias y microorganismos aeróbicos, plantas y animales; cuyas células se puedan cultivar en suspensiones celulares o bien, en diferentes arreglos artificiales o modificadas.

A continuación alguna de los posibles sistemas de cultivo que se pueden realizar y el tipo de biorreactor asociado a cada uno:

Cultivos Microbianos Anaeróbicos - Fermentador Bacterial (CO2)

Los microorganismos de metabolismo anaeróbico son los más simples de todos, tan solo necesitan de un medio de cultivo adecuado, agitación vigorosa y cierta cantidad de CO2 (dióxido de carbono) disuelto (COD) para crecer y multiplicarse.

Cultivos Microbianos Facultativos – Fermentador Bacterial

Los microorganismos facultativos toleran la presencia oxígeno en bajas concentraciones y además de un sustrato adecuado, sólo requieren agitación moderada y un medio de cultivo para crecer y desarrollarse.

Cultivos Microbianos Aeróbicos – Fermentador Bacterial (O2)

Los microorganismos aeróbicos necesariamente requieren la presencia de oxígeno (aire) disuelto (OD) para sobrevivir; además, agitación moderada y un medio de cultivo rico en nutrientes para poder crecer y desarrollarse.

Cultivos Celulares Aeróbicos y Facultativos – Fermentador Micótico (CO2)

Los cultivos celulares se diferencian de los bacteriales (microbios) en que no son microorganismos procariota, son eucariota. Son microorganismos aeróbicos o facultativos pertenecientes al Reino Fungi (hongos y levaduras), generalmente llamados micóticos, requieren de la presencia de CO2 disuelto en el medio como sustrato limitante de la velocidad de reacción y generan estructuras reproductivas muy particulares.

Cultivos Celulares Aeróbicos Estrictos – Fermentador con Aireación (O2)

El cultivo de microorganismos celulares (no bacteriales) aeróbicos estrictos requiere la presencia de oxígeno disuelto en el medio de cultivo para el metabolismo celular; así como una adecuada agitación

DESARROLLO DEL SEMINARIO 1.- El equipo realizará una exposición de los conceptos más importante de los birreactores

2.- plantearan la necesidad de conocer los tipos de nutrientes y el tipo de equipo que se va a usar según el metabolito y los microorganismos que se van a usar para lograr la obtención de dichos metabolitos de interés 3.- Representaran esquemáticamente los diversos biorreactores que hay en la industria 4.- Indicaran el proceso que se sigue para el mantenimiento de las condiciones físicas, químicas que se siguen para el desarrollo de una fermentación 5.- harán una propuesta teórica para la fermentación del hongo Aspergillus notatum, como productor de penicilina 6.- Entregaran un reporte de la exposición presentada ante el grupo 7.- Se les evaluará según su exposición y el contenido de su seminario

BIBLIOGRAFIA BASICA 1.- Bu'Loc, John. Biotecnología básica / Zaragoza : Acribia, 1991. 8420007048 2.- Jagnow, Gerhard. Biotecnología : Zaragoza, Espa na : Acribia, 1991. 842000698X 3.- Ward, Owen P. Biotecnología de la fermentación:. Zaragoza, España. : Acribia, 1991. 8420007064 4.- Rittmann, Bruce E. Biotecnología del medio ambiente . Aravaca, Madrid : McGraw-Hill Interameri 5.- Lindsey, K, Biotecnología vegetal agrícola. Zaragoza, España : Acribia, 1992. 8420007250

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