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MICROBIOLOGA INDUSTRIAL

BIOLOGA 17 sesiones 85hrs

MONOGRFICO

MICROBIOLOGA INDUSTRIAL CLAVE 1064

INTRODUCCIN La Microbiologa Industrial se ocupa fundamentalmente de las actividades tiles de los microorganismos. El trmino microorganismo se aplica a organismos tales como bacterias, hongos y levaduras, es decir procariotes y eucariotes con inclusin de algas microscpicas. Los microorganismos pueden ser considerados en trminos generales con dos criterios que son antagnicos. Uno corresponde a las actividades tiles que tienen algunos para obtener bienes o servicios y otro completamente distinto corresponde a los efectos perjudiciales que ocasionan que estn generalmente asociados a la produccin de enfermedades, tanto en el hombre como en los animales, y que tambin se pueden extender al deterioro producido sobre alimentos y materiales diversos. Las aplicaciones de los microorganismos datan de tiempo inmemorial. El hombre hizo uso de ellos sin saber que stos existan desde que invent o descubri al azar la manera de hacer cerveza, vinagre, vino o pan. La cerveza era conocida antes del 6000 a.C. por sumerios y babilonios, y en el antiguo Egipto exista ya verdadera produccin en 1700 a.C.; el vinagre se produca desde antes de esa fecha y el vino es tambin muy antiguo, ya que existe evidencia de su produccin antes del 2000 a.C. en Egipto y China, y finalmente el pan se conoce desde 4000 a.C. aproximadamente. Se puede afirmar que hasta comienzos del siglo XX existe muy poco o ningn control de los procedimientos utilizados para la elaboracin de esos productos o alimentos. En un anlisis cronolgico se pueden fijar 4 grandes etapas en el desarrollo de la Microbiologa Industrial: 1) hasta 1900; 2) 1900-1945; 3) 1945-1979 y 4) 1979 hasta el presente, y considerar el comienzo del siglo como el inicio de cierto control en los procesos de utilizacin de cultivos puros. A partir de 1900 comienza la etapa de produccin de una serie de productos nuevos que se suman a los conocidos desde la ms remota antigedad, y que son la levadura de cerveza, glicerol, cido lctico, acetona butanol y etanol. Hasta el 1945 poco se esperaba del futuro de la Microbiologa Industrial, ya que solamente unos pocos productos eran fabricados con microorganismos, y adems varios de esos productos podan obtenerse por otras vas, ya ms convenientes por razones econmicas, como etanol, cido lctico o acetona butanol. Con el advenimiento de la penicilina en 1945 y la necesidad de su produccin, se produce un impacto formidable sobre los procedimientos microbiolgicos, ya que se plantea el desafo de la produccin en gran escala en condiciones de mucho mayor control y con necesidad de operaciones ms complejas para la separacin y purificacin de los productos. Como consecuencia de los avances logrados en esos desarrollos se produce en pocos aos la aparicin de un gran nmero de nuevos productos, como otros antibiticos, aminocidos, esteroides, enzimas, biomasa aplicada a la alimentacin animal y humana (protenas unicelulares), nucletidos, etc.

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A partir de 1979 la Microbiologa Industrial recibe un nuevo y notable impulso que se suma al anterior cuando se concretan a nivel de procedimientos prcticos las posibilidades que ofrece la ingeniera gentica, disciplina surgida como consecuencia del avance de la Biologa Molecular. Este nuevo impulso posibilita la produccin industrial, basada en la utilizacin de microorganismos recombinantes, de sustancias nuevas nunca producidas antes por esa va como la insulina, hormona de crecimiento, interfern y otras de muy reciente aparicin en el mercado de productos relacionados con el rea de la salud. Con la evolucin cronolgica comentada se fue tambin produciendo una evolucin en los conceptos involucrados, ya que con el avance de los conocimientos y sobre todo con la necesidad de resolver problemas de produccin vinculados a procesos cada vez ms complejos, se fue haciendo necesaria la participacin de ingenieros y bioqumicos adems de los microbilogos, y se fue produciendo tambin la integracin de conocimientos provenientes de varias disciplinas. Se fue profundizando el estudio de los microorganismos de inters industrial, no slo en sus aspectos microbiolgicos, sino tambin en relacin a los requerimientos surgidos de las aplicaciones industriales de los mismos. Se fue as diferenciando la metodologa general empleada en la seleccin, mantenimiento y mejoramiento de los microorganismos, ya que estos aspectos deban orientarse a los productos de inters y al aumento de la productividad de las cepas empleadas y como consecuencia de la contribucin de otras disciplinas bsicas como la Qumica, se fueron incorporando tambin conceptos de termodinmica y estequiometra que se integraron con los de la cintica enzimtica para ser aplicados al crecimiento microbiano y a la formacin de productos. Con todos esos conceptos emanados de la Microbiologa, Qumica, Bioqumica y Tecnologa, se constituyeron las bases de la Microbiologa Industrial actual. OBJETIVO: Comprender y analizar las bases y los procesos de la Microbiologa Industrial basados en el uso de microorganismos, el conocimiento bsico y la aplicacin biolgica que corresponden al microorganismo como su seleccin, mantenimiento y mejoramiento, el diseo y formulacin de los medios, estequiometra y cintica del crecimiento microbiano y de formacin de producto y el tratamiento de efluentes.

CONTENIDO PROGRAMTICO UNIDAD I ;

MICROBIOLOGA INTRODUCCIN: La Microbiologa Industrial puede definirse diciendo que es la parte de la Microbiologa que se ocupa de las aplicaciones industriales de los microorganismos. Desde otro punto de vista puede decirse tambin que los procesos de la Microbiologa Industrial constituyen aquellos procesos industriales catalticos basados en el uso de microorganismos. Con el notable impulso de la Biotecnologa producido en los ltimos aos y la inclusin y difusin de otros trminos como biotecnologa de avanzada, biotecnologa moderna, biotecnologa de punta, biotecnologa recombinante o tecnologa del DNA recombinante, biotecnologa e ingeniera gentica, biotecnologa y microbiologa industrial, y hasta biotecnologa negativa, etc., se ha complicado la comunicacin entre los distintos especialistas y la interpretacin adecuada de los trminos empleados. Para poder clarificar esos trminos pensamos que es conveniente definir y delimitar los campos de la Biotecnologa y de algunas disciplinas que la integran. La Biotecnologa es una actividad multidisciplinaria que comprende la aplicacin de los principios cientficos y de la Ingeniera al procesamiento de materiales por agentes biolgicos para proveer bienes y servicios. Los agentes biolgicos pueden ser clulas microbianas, animales, vegetales y enzimas. Se entiende por bienes a cualquier producto industrial relacionado con alimentos, bebidas, productos medicinales, etc., y por servicios a aquellos vinculados a la purificacin de aguas y tratamiento de efluentes. Esta definicin que es la ms conocida y aceptada por la mayor parte de los pases fue

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propuesta por la Organizacin para la Cooperacin Econmica y el Desarrollo (OECD). La Microbiologa Industrial se ocupa de produccin de bienes y servicios con clulas microbianas. Por lo tanto la Microbiologa Industrial representa una parte, seguramente la ms importante, de la Biotecnologa. La Ingeniera gentica comprende una serie de tcnicas que permiten obtener un organismo recombinante, o sea portador de un gen extrao proveniente de otras clulas, sean stas microbianas, vegetales o animales. Es una disciplina derivada de la Biologa molecular que est incluida en la Biotecnologa como herramienta fundamental para la obtencin de microorganismos especficos a ser utilizados en la produccin de bienes y servicios. El trmino tecnologa del DNA recombinante puede considerarse sinnimo de Ingeniera gentica. Si los trminos se aplican a procesos con cepas de Ingeniera gentica nicamente o a transplante de embriones o a micropropagacin vegetal por cultivos de tejidos o a produccin de especies vegetales mejoradas por cultivos de tejidos o a produccin de especies vegetales mejoradas por cultivos de anteras, cte., pueden confundirse mucho los conceptos cuando con toda justicia podemos incluir tambin en la biotecnologa de avanzada las nuevas tecnologas de produccin de alcohol, ya que son ms modernas o de avanzada con respecto a las anteriores. Si se desea hacer una diferencia, tal vez sera conveniente referirse a la Biotecnologa tradicional o convencional para denominar a los procesos conocidos con anterioridad al advenimiento de la Ingeniera gentica, y no convencional a los posteriores. OBJETIVO PARTICULAR Entender y comprender las definiciones y reas de aplicacin de la microbiologa y las disciplinas involucradas.

Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO. TEMAS Contenidos Objetivos de

Aprendizaje Situaciones de Aprendizaje

Evaluacin Observaciones

1-Definicin De Conceptos 2-Qu Es La Microbiologa? 3- Historia De La Microbiologia

Conceptuales: Entender y comprender las definiciones y reas de aplicacin de la microbiologa

Apertura: Planteamiento y razonamiento sobre del tema

Inicial: Exposicin particular

Bsqueda de Lecturas sobre los temas para el mejor entendimiento de los conceptos, ejemplos y aplicaciones

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Actitudinales: Utilizacin y desarrollo del pensamiento individual y de grupo para el anlisis del surgimiento de la microbiologa

Cierre: Resumen por tema con la explicacin dada por los alumnos

Final Cuestionamiento sobre el tema en grupo

UNIDAD 2;

FORMULACIN Y OPTIMIZACIN DE MEDIOS DE CULTIVO

INTRODUCCIN: Los medios pueden clasificarse, considerando la naturaleza qumica de los componentes, en 1) medios sintticos o medios qumicamente definidos, y 2) medios complejos en cuya composicin intervienen sustancias de origen animal o vegetal como peptonas, extracto de levadura, macerado de maz, harina de soja, etc. que aportan las sustancias fundamentales ya mencionadas, pero que son qumicamente indefinidas y de composicin variable No obstante que los microorganismos varan considerablemente respecto de los nutrientes que pueden necesitar es posible efectuar la distincin de las siguientes categoras de componentes: a) Macronutrientes, agregados en cantidades de gramos por litro que estn representados por las fuentes de C, N, S, P, K y Mg; b) Micronutrientes o elementos trazas representados por las sales de Fe, Mn, Mo, Ca, Zn y Co que se agregan a los medios en cantidades de miligramos o microgramos por litro; y c) Factores de crecimiento, que estn constituidos generalmente por componentes orgnicos suministrados en baja concentracin y que no son sintetizados ni metabolizados por las clulas, sino incorporados a estructuras celulares y de funcin metablica especfica, como vitaminas, algunos aminocidos, cidos grasos no saturados, etc.. La formulacin tiene que ver con los aspectos cuantitativos de los medios, es decir debe establecer las concentraciones de cada componente a ser utilizadas. Una primera aproximacin con respecto a las cantidades a utilizar de las diversas fuentes lo da el conocimiento de la composicin de biomasa del microorganismo a ser empleado. Una composicin elemental y tpica de la biomasa es (en % de peso seco): Carbono, 46-48; Nitrgeno, 7-12; Fsforo, 1-3; Azufre, 0.5-1.0; Mg, 0.5-1%. Es decir, que si queremos formular un medio para producir una determinada cantidad de biomasa debemos proveer las distintas fuentes que aseguren como mnimo las cantidades de elementos que deben ser suministrados. Pueden ocurrir situaciones en las cuales sea imperativo la optimizacin de los medios de cultivo. Entre ellas podemos mencionar las siguientes: 1) No existencia de informacin respecto a coeficientes de rendimiento de macro y micro elementos para el cultivo del microorganismo determinado. 2) Existencia de limitaciones nutricionales ocultas, especialmente de microelementos y factores de crecimiento. 3) Uso de medios de cultivo conteniendo elementos en exceso respecto de los requerimientos nutricionales del microorganismo en cuestin, que pueden causar inhibicin del crecimiento. 4) Ensayo de sustancias estimulantes, activadoras e inhibidoras del crecimiento y formacin del producto. 5) Empleo de fuentes nutricionales no convencionales. La metodologa ms elemental consiste en realizar experimentos, en los cuales se vara la concentracin del componente a ensayar mantenindose constante las concentraciones de los dems ingredientes. Para organismos aerobios generalmente se utiliza como sistema de cultivo erlen meyers

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agitados. En este caso, se analiza el efecto de la variable escogida sobre la velocidad de crecimiento y la concentracin de biomasa obtenida. Objetivo particular Conocer y entender la importancia de los medios de cultivo, el porque de sus formulas y las concentraciones de cada componente a ser utilizadas. La importancia del conocimiento del microorganismo a ser empleado y la biotecnologa implcita en los procesos. Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO TEMAS Contenidos Objetivos de



Conceptuales: Comprender la importancia del ciclo de vida de los microorganismos, las tcnicas involucradas en los procesos para su cultivo y sus formulaciones

Apretura Recapitulacin de temas anteriores e integracin gradual de conceptos y tcnicas

Inicial: Exposicin individual

Bsqueda de Lecturas sobre los temas para el mejor entendimiento de los conceptos, ejemplos y aplicaciones

Procedimentales: Aplicacin del razonamiento biolgico en la utilizacin de las tcnicas bsicas de un cultivo

Desarrollo: Exposicin y discusin sobre los temas de la unidad.

Formativa: Mesa redonda y discusiones en grupo

1- El Desarrollo De Las Tcnicas Y Procedimientos De Laboratorio, 2-Concepto De Cultivo Puro. 3-Protistas Procariticos; Bacterias 4- Que Son Los Medios De Cultivo 5- Cultivo , Reproduccin Y Crecimiento De Las Bacterias 6-Esterilizacin Y Asepsia 7-Que Es La Esterilizacin 8-Importancia De La Esterilizacin 9-Tipos De Esterilizacin

Actitudinales: Capacidad de anlisis conceptual y practico de las tcnicas

Cierre: Explicacin de los temas expuestos y sus conclusiones


UNIDAD 3;.

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FERMENTACION INTRODUCCIN Un proceso de fermentacin tpico es esencialmente un proceso que se lleva a cabo en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo son transforma dos por accin microbiana en metabolitos y biomasa. El microorganismo va aumentando en su concentracin en el transcurso del proceso al mismo tiempo que el medio se va modificando y se forman productos nuevos como consecuencia de las actividades catablicas y anablicas. Los dos fenmenos crecimiento y formacin de producto, tienen lugar durante el desarrollo del proceso simultneamente o no segn los casos. Efectores internos y externos El comportamiento de un microorganismo en crecimiento es el resultado de la interaccin que se produce entre el microorganismo y el medio ambiente en el reactor, y que en rigor es el resultado de los llamaos efectores intra y extra celulares. Los efectores internos estn representados por la dotacin gentica intrnseca del organismo considerado y por sus mecanismos de regulacin metablica. Estos ltimos pueden ser modificados por alteraciones del medio ambiente o ms precisamente por los efectores externos mientras que la existencia de un gen depende de la especie del microorganismo considerado. Un gen est o no est, slo su expresin puede modificarse. Con el fin de mejorarla productividad de un proceso de fermentacin las cepas empleadas pueden someterse a tratamiento fsico o qumico de mutacin que al alterar algn sector del genoma logran aumentar la produccin de un metabolito aunque tambin pueden disminuirla o incluso suprimirla. Tambin se puede dotar a un microorganismo de una capacidad gentica nueva cuando se efecta la insercin de sectores del genoma de una especie en un microorganismo, hacindose ste capaz de producir metabolitos que desde el punto de vista gentico de su especie no podra hacerlo. La obtencin de mutantes por el uso de agentes mutagnicos o por algn otro mecanismo bioqumico y la construccin de cepas nuevas por ingeniera gentica constituyen los recursos de la gentica microbiana, para mejorar la productividad de un microorganismo dado o para dotarlo de una capacidad productiva nueva. Es decir que los efectores internos pueden modificarse para lograr la optimizacin de un proceso fermentativo. siguiente, que corresponde al mejoramiento de los microorganismos de inters industrial. El comportamiento o expresin fenotpica, o sea lo que realmente se observa como respuesta del microorganismo al medio ambiente en el reactor es, adems, el resultado de la influencia de las variables de naturaleza fsica y qumica que constituyen los efectores externos. La preparacin de medios para el desarrollo de procesos de fermentacin es una etapa fundamental para asegurar la productividad de los mismos. Los componentes de los medios constituyen los efectores externos de naturaleza qumica que desempean un rol esencial en los procesos ya que deben cumplir con los requerimientos del crecimiento y de formacin de productos y adems suministrar energa para la sntesis de metabolitos y para el mantenimiento celular. Objetivo particular Comprender y conocer los procesos de la fermentacin y sus aplicaciones en productos de salud, alimentos, produccin vegetal y animal, insumos industriales, minera y servicios. Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO TEMAS

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Contenidos Objetivos de Aprendizaje

Situaciones de Aprendizaje


Conceptales Conocer los procesos que intervienen en la fermentacin de productos industriales

Apertura Recapitulacin de temas anteriores e integracin gradual de conceptos y tcnicas


Lecturas sobre los temas para el mejor entendimiento de los conceptos, ejemplos y aplicaciones

Procedimentales: Descripcin y exposicin en referencia a la fermentacin sobre productos de salud, alimentos, produccin vegetal y animal, insumos industriales, minera y servicios

Desarrollo: Exposicin y discusin sobre los temas de la unidad.


1-Mtodos de fermentacin 2-Requerimientos nutricionales 3-Disponibilidad de los componentes 4-Materias primas fundamentales 5-Formulacin 6-Optimizacin 7-Esterilizacin

Actitudinales: Planteamiento de cuestiones sobre la biotecnologa aplicada en la industria

Cierre: Explicacin de los temas expuestos y sus conclusiones


UNIDAD 4

MICROBIOLOGA AMBIENTAL Y APLICADA INTRODUCCIN Los microorganismos son capaces de promover cambios qumicos en muchos materiales. En el medio ambiente, su abundancia y su diversidad de capacidades qumicas los hacen responsables de muchos procesos esenciales. Algunos de estos descomponen o degradan los tejidos animales y vegetales muertos. Los productos qumicos reciclados de esta manera son utilizados como nutrientes para otros organismos. Otros sintetizan compuestos nitrogenados a partir del nitrgeno atmosfrico o carbohidratos a partir del dixido de carbono produciendo nutrientes para otros organismos, partiendo de compuestos presentes en la atmsfera. La flora microbiana presente en ambientes naturales es responsable de los numerosos procesos bioqumicos que proporcionan la continuidad de la vida como la conocemos sobre la tierra. Los microorganismos son responsables , en el suelo y en el agua, de la mineralizacin, proceso mediante el cual se liberan elementos de los compuestos moleculares orgnicos complejos y se ponen a disposicin de la nueva vida vegetal que a su ves soporta la vida animal. El estudio de los microorganismos en sus ambientes naturales es conocida como Ecologa microbiana, la gran preocupacin por la calidad del ambiente ha contribuido a creciente inters por la ecologa microbiana. Los microorganismos juegan un papel clave en la descomposicin de muchos residuos humanos e industriales que se vierten en masas de agua o suelo. La calidad y productividad

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de las aguas naturales, el aire y el suelo estn relacionadas con su poblacin microbiana. Los ecosistemas microbianos funcionan en ambientes muy diferentes, cada especie de microorganismo prospera en su ambiente, solo cuando las condiciones sean favorables para su crecimiento y supervivencia, esto sujeto a la capacidad para ajustarse a las condiciones ambientales cambiantes dentro de la comunidad biolgica, estos microorganismos, al habitar un ecosistema, presentan muchos tipos diferentes de asociaciones e interacciones entre las especies, por lo que raramente se encuentran como cultivos puros, por lo tanto para el cultivo de alguno de ellos es necesario tcnicas para el cultivo puro para la identificacin de especies que existieran en un habitad dado. Los microorganismos que se utilizan en un proceso, pueden ser obtenidos por aislamiento a partir de fuentes naturales o de una coleccin de cultivos. A nivel industrial, en general, cada firma posee su propia coleccin de organismos, muchos de los cuales han sido mejorados a travs de tcnicas clsicas de mutacin o de ingeniera gentica. Sin embargo, estas cepas slo son empleadas por la industria que las posee, debido al gran valor comercial de las mismas. En algunos casos se dispone de organismos modificados genticamente para llevar a cabo reacciones especficas de biosntesis, degradacin o biocatlisis, los cuales estn protegidos por patentes. Esto significa que un gran porcentaje de organismos aislados o modificados no son disponibles para uso general en laboratorios. Objetivo particular Comprender y analizar los procesos de contaminacin y los tratamientos preventivos para la prevencin en el deterioro del medio ambiente Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO TEMAS

Objetivos de Aprendizaje

Situaciones de Aprendizaje


Conceptuales: Entender la importancia del la microbiologa ambiental, sus aplicaciones

Apertura: Planteamiento del tema y problemticas implcitas



Contenidos 1-Caractersticas De Los Sistemas Microbianos 2-Microbiologa De Los Suelos 3-Microbiologa De Ambientes Acuticos 4-Microbiologa Del Aire 5- Perspectivas

Procedimentales: Conocer la biotecnologa implcita en procesos industriales

Desarrollo: Descripcin del tema , exposicin y anlisis de artculos y lecturas previas


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Actitudinales: Anlisis de los vectores que determinan la contaminacin ambiental

Cierre: Resumen y discusin integral de lo revisado y expuesto


UNIDAD 5 ;

TRATAMIENTO DE EFLUENTES

INTRODUCCIN Las reas de aplicacin de la Microbiologa industrial son muy variadas y de ellas surge ha importancia y el impacto que tiene esta disciplina en la actualidad. Las reas principales son: salud, alimentos, produccin vegetal y animal, insumos industriales, minera y servicios. En primer lugar se debe destacar la importancia de la Microbiologa Industrial en el mantenimiento de la salud y tratamiento de enfermedades, fundamentalmente por su aplicacin en la produccin de compuestos de actividad farmacolgica y vacunas. En la industria de alimentos es tambin significativa la aplicacin de la Microbiologa Industrial en la produccin de bebidas, enzimas, saborizantes, productos lcteos, etc. La produccin agropecuaria se ve tambin favorecida en sus aspectos de produccin vegetal y animal por un conjunto variado de procesos microbiolgicos que se han enriquecido notablemente en los ltimos aos. El rea de aplicacin en minera est relacionada con la biolixiviacin o sea con la aplicacin de microorganismos en la extraccin de metales de minerales de baja ley. Finalmente el rea de servicios se refiere fundamentalmente a la aplicacin de microorganismos en la purificacin de efluentes, aspecto fundamental para el mantenimiento de la calidad de vida. El problema de los efluentes industriales y cloacales est ntimamente relacionado con la contaminacin ambiental, ya que constituye una de sus causas. La denominacin de efluentes industriales se aplica a un conjunto muy variado de residuos que se obtienen como consecuencia de la actividad industrial. Con el aumento de la poblacin y las necesidades creadas se fueron multiplicando los problemas que ocasionan los residuos generales, que lgicamente van en aumento con aqulla. No solo es el incremento lgico de las aguas cloacales si no tambin de los residuos industriales, que puede decirse son el castigo pagado por una nacin industrializada y la consecuencia de la civilizacin y su demanda por una alto standard de vida. Esto no es, por supuesto, un argumento contra la industrializacin, sino una consecuencia obligada de ella que hay que reconocer, y que fundamentalmente proviene de la falta de previsin al no incluir en las inversiones iniciales la planta de tratamiento de efluentes. Las industrias pueden generar residuos lquidos, slidos o gaseosos. Aunque estos ltimos ocasionan problemas graves como es el caso de gases muy txicos como el anhdrido sulfuroso o el cido cianhdrico, los efluentes lquidos y slidos son los que tienen mayor inters para la Microbiologa Industrial, dadas las posibilidades que ofrecen los mtodos biolgicos para el tratamiento o aprovechamiento de los mismos. Aunque existe una diferencia importante entre las aguas cloacales y los efluentes lquidos de la industria, el enfoque del problema es similar, ya que es necesario en ambos casos reducir a lmites bien determinados el contenido de materia orgnica de los mismos antes de que esos lquidos puedan ser arrojados a una corriente de agua. Las aguas cloacales o efluentes domiciliarios estn constituidos por una mezcla muy variada de sustancias y de microorganismos. Los efluentes industriales lquidos difieren de las aguas cloacales en que generalmente contienen muy pocos microorganismos y un nmero limitado de sustratos o a veces uno solo. Las diferencias de poder contaminante entre un efluente industrial y una agua cloacal, que estn directamente relacionadas con el contenido de materia orgnica que es medido generalmente en trminos de demanda de oxgeno biolgica (DBO) o qumica (DQO), pueden ser muy considerables. Si comparamos valores conocidos de algunos efluentes, como

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una vinaza de destilera, suero de queseras o alpechn (un residuo de la industria del aceite de oliva) que presentan valores de DQO de 70,000, 35,000 y 150,000 mg l -1 respectivamente, con las aguas cloacales que suelen tener valores de 120 a 300 mg 1 -1 puede visualizarse la magnitud del problema que presentan algunos efluentes de la industria para su tratamiento. En base a la cantidad de materia orgnica que se desecha, es interesante comparar el poder contaminante de una industria con el de una poblacin en valores de nmero de habitantes equivalentes. Considerando que el poder contaminante de un habitante es de 70 g por da de DBO, y tomando como ejemplo un efluente que tenga 35 g 1 -1 de DBO como el suero de queso, con un volumen diario de ese efluente en una fbrica de queso de 1,000.000 litros, decimos que el grado de contaminacin equivale a una poblacin de 500,000 habitantes, lo que da una idea muy clara de la magnitud de la contaminacin ambiental que puede producir una sola fbrica si no se utiliza ese efluente. Las soluciones que pueden aplicarse para resolver el problema de la contaminacin ambiental derivados de los efluentes industriales, que son los ms perjudiciales, pueden ser: 1) Modificacin de operaciones y procesos en las plantas industriales, compatibles con la produccin y calidad de los productos a obtener, con el objeto de disminuir o minimizar los volmenes de los efluentes o la concentracin de materia orgnica en las descargas. 2) Tratamiento de los efluentes por mtodos fsicos, qumicos y biolgicos, con el fin de reducir la DBO de los mismos hasta los lmites fijados por las reglamentaciones vigentes. 3) Aprovechamiento integral o parcial de los efluentes para recuperar productos valiosos, que ofrezcan alguna rentabilidad interesante, Dada la complejidad que presentan muchos efluentes por su composicin qumica y la presencia de organismos diversos en la mayor parte de los casos, es conveniente para el estudio racional del tratamiento considerar varios aspectos fundamentales como ser: El conocimiento de estos aspectos en conjunto con la naturaleza de los sustratos presentes en los efluentes contribuyen en forma integrada al mejor dise del proceso y operacin de los distintos tipos de tratamiento. OBJETIVO PARTICULAR Comprender los aspectos fundamentales de los mtodos de tratamiento de efluentes, la metodologa para determinar la calidad del efluente, los mtodos de aprovechamiento, y la estrategia general para encarar el problema de la contaminacin. Horario:8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO TEMAS Contenidos Objetivos de



1- Microbiologa Del Agua Domestica 2- Contaminacin Del Agua Domestica

Conceptuales: Conocer los aspectos fundamentales del tratamiento de efluentes




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Actitudinales: Entender las interacciones microbianas, las reacciones biolgicas fundamentales, la estequiometra, y las relaciones cinticas bsicas.



UNIDAD 6

MICROBIOLOGIA EN ALIMENTOS INTRODUCCIN Desde el inicio de la vida, la principal preocupacin de todos los animales es obtener el alimento. Sin duda alguna, el ser humano de la prehistoria paso por periodos de festn y de hambre, ya que no saban como preservar los alimentos para su uso en un futuro. Sin embargo conforme se evoluciono hacia la era de la produccin de alimentos que empez hace aproximadamente 8 000 aos, se hizo imperativa la necesidad de preservar los productos alimenticios. Los primeros mtodos incluyeron la fuerte salinizacin para impedir la descomposicin de la carne, secar los vegetales y frutas para su preservacin. Estos mtodos se usaron por cientos de aos, pero hasta hace 100 aos era difcil que alguien entendiera en realidad la causa de la descomposicin de los alimentos. Por supuesto en la actualidad se sabe que los microorganismos usan los mismos alimentos que el hombre de tal manera que, en su mayor parte, la preservacin de los alimentos comprende la destruccin o el impedimento del crecimiento de los microorganismos presentes en los alimentos. El calentar o cocinar los alimentos es la principal tcnica que se usa para destruir a los organismos contaminantes, aunque la adicin de grandes concentraciones de sal y el uso de la radiacin tambin son efectivos para algunos alimentos. Los mtodos de preservacin de alimentos que no matan a los microorganismos pero que son efectivos al impedir su crecimiento, incluyen el congelamiento y la desecacin. Parece Paradjico que los microorganismos pueden preservar o descomponer los alimentos, por ejemplo, las bacterias cido-lcticas se utilizan en la preservacin de una amplia variedad de alimentos, esto debido a que metabolizan los carbohidratos disponibles en los alimentos produciendo cido lctico como el principal producto terminal de la fermentacin, este disminuye el pH hasta casi 3.5 4 que es demasiado cido para el crecimiento de la mayor parte de bacterias patgenas. En la preservacin de alimentos con qumicos como el cido benzoico, que es efectivo solo en su forma disociada y funciona con un pH cido, el cido srbico se usa para evitar el crecimiento de hongos y levaduras y algunas bacterias, el cido propinico, al igual que los anteriores es ms efectivo en un medio cido y se utiliza como inhibidor de algunos hongos. Dentro de los procwsos de preservacin de alimentos se encuentran otros procesos como la desecacin, el enlatado, las bajas temperaturas, la radiacin entre otros Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO Objetivo particular Entender y comprender la importancia e interacciones de los procesos biolgicos de preservacin de

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los alimentos en la industria alimentaria , TEMAS Contenidos Objetivos de



Conceptuales: Comprender los procesos y la

ancia de los croorganismos en

la preservacin de alimentos

importmi




Procedimentales: Entender los procesos de preservacin utilizados en los alimentos



1-Importancia De Los Microorganismos 2-La Flora Microbiana De Los Alimentos 3-Control De Los Microorganismos En Los Alimentos 4-Examen Microbiolgico De Los Alimentos 5-Perspectivas

Actitudinales: Anlisis de la utilizacin de los diversos preservadores y su funcin en los alimentos



UNIDAD 7


INTRODUCCIN

La Microbiologa Industrial se ocupa de produccin de bienes y servicios con clulas microbianas. Por lo tanto la Microbiologa Industrial representa una parte, seguramente la ms importante, de la Biotecnologa. La Ingeniera gentica comprende una serie de tcnicas que permiten obtener un organismo recombinante, o sea portador de un gen extrao proveniente de otras clulas, sean stas microbianas, vegetales o animales. Es una disciplina derivada de la Biologa molecular que est incluida en la Biotecnologa como herramienta fundamental para la obtencin de microorganismos especficos a ser utilizados en la produccin de bienes y servicios. El trmino tecnologa del DNA recombinante puede considerarse sinnimo de Ingeniera gentica. Consideramos que los trminos biotecnologa de avanzada, biotecnologa moderna, no son adecuados. Cualquier tecnologa o biotecnologa avanza y se moderniza. Si los trminos se aplican a procesos con cepas de Ingeniera gentica nicamente o a transplante de embriones o a micropropagacin vegetal por cultivos de tejidos o a produccin de especies vegetales mejoradas por cultivos de tejidos o a produccin de especies vegetales mejoradas por cultivos de anteras, etc., pueden confundirse mucho los conceptos cuando

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con toda justicia podemos incluir tambin en la biotecnologa de avanzada las nuevas tecnologas de produccin de alcohol, ya que son ms modernas o de avanzada con respecto a las anteriores. Si se desea hacer una diferencia, tal vez sera conveniente referirse a la Biotecnologa tradicional o convencional para denominar a los procesos conocidos con anterioridad al advenimiento de la Ingeniera gentica, y no convencional a los posteriores. Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO Objetivo particular Entender y conocer los criterios para la aplicacin de la microbiologa en la industria, los procesos biotecnolgicos y su importancia, TEMAS Contenidos Objetivos de



Conceptuales: Comprender los conceptos y la

portancia de la microbiologa aplicada

im




Procedimentales:Entender la participacin de

sos microbianos en la produccin industrial

los proce



1-Microbiologa Industrial 2-Microorganismos e Industria 3- Productos Industriales Bacterianos 4-Productos Industriales De Levaduras 5-Productos Industriales De Hongos Filamentosos 6-Productos Biolgicos Para La Inmunizacin 7-Microbiologia Del Petroleo Y La Mineria 8-Prespectivas

Actitudinales: Capacidad de anlisis, para interpretar los procesos y su aplicacin



UNIDAD 8

FUNG CULTURA INTRODUCCIN Cultivar un hongo macroscpico comestible entraa un proceso de seleccin de una determinada cepa y la simulacin de las condiciones ambientales propias de su nicho ecolgico original. Estas condiciones son similares o mejores que las de su hbitat natural,

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puesto que lo que se desea es optimizar el crecimiento del espcimen, tanto en biomasa, como en rapidez de crecimiento y calidad del producto. la modalidad y complejidad de la biotecnologa, estar en funcin del hongo o cepa del hongo a cultivar; es decir la biologa del espcimen determina la tecnologa. La esencia biotecnolgica del cultivo comercial de los hongos radica, en los procesos implcitos en el manejo y preparacin del substrato y del cultivo, principalmente en sus fases vegetativa y fructificativa. Es decir, la utilizacin de un medio slido en la que el producto principal es la biomasa area obtenida como cuerpos fructferos. De hecho, se requiere conocimiento biotecnolgico en la preparacin del substrato, lo que implica el establecimiento de un microambiente adecuado para el control de los parmetros y de las variables del entorno que permiten el buen desarrollo de la cepa inoculada. Una manera de concebir el componente biotecnolgico de esta tecnologa productiva es considerar un ncleo biotecnolgico rodeado por todo un conjunto de tecnologas perifricas, por ejemplo, la tecnologa de acondicionamiento fsico del substrato, la suplementacin qumica, la de esterilizacin y pasteurizacin, siembra, adecuacin de las naves, la cosecha del producto, en resumen, todos los procesos que se dan durante el cultivo de los hongos, presentan una sustentacin tecnolgica preestablecida. Horario: 8 A 13 Hrs, 2 sesiones Saln L 423 A Y JARDN BOTNICO OBJETIVO PARTICULAR Conocer y entender los procesos implcitos en la produccin de hongos comestibles, su importancia como un producto nutricional, analizar la viabilidad de la biotecnologa aplicada en las pequeas industrias, el manejo de las cepas silvestres y su aplicacin TEMAS Contenidos Objetivos de



1-Protistas Eucariticos Hongos 2-Importancia De Los Hongos 3-Morfologa 3-Reproduccin

Conceptuales: Comprender la importancia de los hongos en la industria, alimenticia, su importancia nutricional, etnomicologa y medicinal




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Procedimentales: Entender el manejo para la produccin de

s hongos lo



4-Fisiologa 5-Clasificacin 6-Los Hongos Mucosos; 7-Generalidades 8-Protozoos 9-La Importancia De Los Protozoos 10-Fisiologa 11-Perspectivas

Actitudinales: Anlisis de los hongos y su funcin en la naturaleza



Recursos didcticos Textos Revistas Artculos Diapositivas Actividades de aprendizaje Seminarios Investigaciones Participacin Visitas a Industrias Evaluacin Exmenes Seminarios Reportes de investigacin participacin Bibliografa Scriban, R. 1985. Biotecnologa. 2 ed. El Manual Moderno. Mxico, D.F. Trevan, M.D. 1990. Biotecnologa, Principios Biolgicos. Ed. Acribia, S.A. Espaa

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Higgins, I.J. 1988. Biotecnology, Principales and Applicationes. Blackwell Sientific Publicationes. Peppler, H.J. Editor. 1979. Microbial Tecnology. Fermentation Tecnology. Academic Press, New York. Miller, B.M. 1976 Industral Microbiology. Mc Graw Hill Book Company, New York. Joklik, K.W. 1991. Zinsser Microbiologa. 18. Ed. Panamericana, Mxico. Davis, B.D. 1980. Tratado de microbiologa. 2da. Ed. Salvat editores, Barcelona Espaa. Harwood, C.R. (Editor) 1989. Biotechnology Handbooks, Vol. I, II y III. Plenum Press, New York. Paul, E.A. Clark, F.E. 1989. Soil Microbiology and Biochemistry, Academic Press Inc.

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MONOGRFICO MICROBIOLOGA INDUSTRIAL CLAVE 1064MICROBIOLOGAOBJETIVO PARTICULARFORMULACIN Y OPTIMIZACIN DE MEDIOS DE CULTIVOFERMENTACION

INTRODUCCINEfectores internos y externosUNIDAD 4 INTRODUCCININTRODUCCIN

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