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Question 1

Características de los microorganismos

Answer 1

Sólo se identifican los microorganismos que se pueden cultivar. El 80% de los microorganismos no son cultivables, por lo que su identificación depende del análisis metagenómico basado en el 16S rRNA. No solo hay géneros no cultivables, sino incluso filos.

Question 2

Verdadero sinónimo de Biotecnología.

Answer 2

Ergonomía: proceso que está diseñado para generar productos que sean más eficientes.

Question 3

Para producir algún compuesto utilizando microorganismos las primeras cosas que tenemos que saber son…

Answer 3

-¿Dónde los encontramos?
-¿Cuántos hay?
-¿Cómo puedo identificarlos y utilizarlos?

Question 4

Tipos de medio de cultivo

Answer 4

• Medio de cultivo definido: en el que se conoce la cantidad exacta de nutrientes que contienen.
• Medio de cultivo mínimo: en el que se aplica una cantidad mínima de nutrientes.
• Medios complejos e indefinidos: que hacen uso de residuos industriales.

Question 5

Características de los medios complejos indefinidos.

Answer 5

• Fuente de carbono/nitrógeno: residuos agrícolas o animales (mataderos).
• Fuente de vitaminas: preparados crudos de productos animales o vegetales.
• Fuente de hierro: compuestos inorgánicos.
• Buffer: creta o carbonatos.
• Antiespumante: mantecas o aceites vegetales.

Question 6

Condiciones de control durante el cultivo

Answer 6

-temperatura (psicrófilos < mesófilos < termófilos <
hipertermófilos)
-pH
-salinidad (halotolerante < halófilo < halófilo)
-O2: condiciona la eficacia del proceso de fermentación en biorreactores.

Question 7

cómo conservar las cepas?

Answer 7

• Transferencia periódica
• Lecho de aceite mineral
• Congelación mínima de medio, agua destilada o agua-agar en medios de crecimiento
• Secado
• Liofilización
• Ultracongelación

Question 8

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste la transferencia periódica ?

Answer 8

Transferencia periódica: Las variables de la transferencia periódica a nuevos medios incluyen la frecuencia de transferencia, el medio utilizado y la temperatura de mantenimiento; esto puede provocar un aumento de las tasas de mutación y la producción de variantes.

Question 9

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste el Lecho de aceite mineral?

Answer 9

Lecho de aceite mineral: Un cultivo madre crece en un medio y se cubre con aceite mineral esterilizado; puede almacenarse a temperatura de frigorífico.

Question 10

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste la congelación mínima de medio, agua destilada o agua-agar en medios de crecimiento?

Answer 10

Congelación mínima de medio, agua destilada o agua-agar en medios de crecimiento: Los cultivos lavados se almacenan bajo refrigeración; estos cultivos pueden ser viables durante 3 a 5 meses o más. No es fiable, puede provocar daños en las estructuras microbianas; con algunos microorganismos, sin embargo, puede ser un medio útil para el mantenimiento de los cultivos.

Question 11

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste el secado?

Answer 11

Secado: Los cultivos se secan en medio estéril ( stock de medio), en discos de papel de filtro estéril, o en gotas de gelatina; éstas pueden almacenarse en un desecador o a temperatura de refrigeración o congelarse para mejorar la viabilidad.

Question 12

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste la liofilización?

Answer 12

Freeze-drying (liofilización): El agua se elimina por sublimación en presencia de un agente crioprotector; el secado en un ámpula puede dar lugar a una viabilidad a largo plazo, habiéndose registrado casos de 30 años.
Es uno de los métodos mas utilizados

Question 13

Dentro de los métodos para conservar las cepas, en que consiste la ultracongelación?

Answer 13

Ultracongelación: Se utiliza nitrógeno líquido a -1960C, se han conservado cultivos de microorganismos durante más de 15 años.

Question 14

Fermentación

Answer 14

Cualquier proceso que implique el cultivo en masa de microorganismos, ya sean aeróbicos o anaeróbicos.

Question 15

Características en la producción de productos microbianos.

Answer 15

Para obtener el metabolito deseado, es crucial comprender la fase de desarrollo y las condiciones de producción. El punto de mayor producción puede no ser siempre el más rentable; a veces, el interés se centra en la facilidad de purificación. Además, en la biotransformación, el interés se centra en las reacciones llevadas a cabo por microorganismos. Las enzimas microbianas también pueden purificarse para aplicaciones industriales.

Question 16

Tipos de metabolismo microbiano

Answer 16

• Metabolismo primario: diseñado para permitir el crecimiento y la división celular.
• Metabolismo secundario: es donde normalmente se generan los bioproductos de interés.

Question 17

Conceptos relacionados con el crecimiento de microorganismos.

Answer 17

• Crecimiento: aumento del número de células o masa microbiana.
• Tasa de crecimiento: cambio en el número de células o masa por unidad de tiempo.
• Generación: intervalo para originar dos células a partir de una.
• Tiempo de generación: tiempo que dura una generación.

Question 18

tipos de fermentadores

Answer 18

1) Lift-Tube (Tubo elevador): La diferencia de densidad de las burbujas de gas incorporadas al medio provoca la circulación del fluido.
2) Fermentación en estado sólido: crecimiento del cultivo sin presencia de agua libre añadida.
3) Reactor de lecho fijo: microorganismos en la superficie del material de soporte; el flujo puede ser ascendente o descendente.
4) Reactor de lecho fluidizado: microorganismos en superficies de partículas suspendidas en corriente líquida o gaseosa; flujo ascendente
5) Unidad de cultivo de diálisis: los productos de desecho se difunden fuera del cultivo. El sustrato puede difundirse a través de la membrana hacia el cultivo.
6) Cultivo continuo (quimiostato): el medio entra y el exceso de medio se desecha con células residuales.

Question 19

Mejora de cepas por generación de mutantes. Por qué?

Answer 19

Las cepas naturales no suelen ser muy productoras, por lo que es necesario optimizar las fermentaciones para que los microorganismos produzcan la mayor cantidad posible del metabolito. Para esta optimización, suelen controlarse variables de cultivo como la cantidad de nutrientes, el pH, la temperatura y la oxigenación. Sin embargo, la mejora de las cepas mediante la generación de mutantes (“mejora de la cepa” → mutar y seleccionar) es más habitual.

Question 20

tipos de procedimientos para la mejora de cepas a través de la generación de mutantes

Answer 20

1) Mutaciones químicas: análogos de bases (5-bromouracilo y 2-aminopurina), agentes alquilantes (etilmetanosulfonato), hidroxilantes (óxido nitroso) e intercalantes (Bromuro de etidio).
2) Agentes físicos: las radiaciones no ionizantes (UV → dímeros de pirimidina) o las radiaciones ionizates (rayos X → eliminación de bases / roturas / entrecruzamientos )
3) Fusión de protoplastos

Question 21

En que consiste la fusión de protoplastos ?

Answer 21

Cuando creamos nuestra cepa mutante para aumentar la producción de un compuesto específico y la seleccionamos, si ha sido creada por mutaciones aleatorias puede tener otras vías afectadas que disminuyan su tasa de crecimiento. Para tener una velocidad de crecimiento ante las condiciones optimas de cultivo parecidas a la cepa original pero mantener la mutación que hace que se obtenga el producto de interés en mayor cantidad, se realiza la fusión de protoplastos.
La fusión de protoplastos permite la creación de híbridos bacterianos al combinar características de cepas parentales diferentes. Esto puede conducir a cepas con propiedades deseables que no se encuentran en una sola cepa original.

Question 22

Como se hace la fusión de protoplastos?

Answer 22

• Cultivo las cepas bacterianas de interés (cepa mutante y wild type)
• Se tratan las cepas con enzimas (lisozimas) para remover la pared celular: se obtienen los protoplastos-células sin pared celular.
  Bacterias Gram+: membrana citoplasmática interna+ pared celular (peptidoglicano)
  Bacterias Gram-: membrana citoplasmática interna + pared celular + membrana externa ( fosfolípidos y proteína)
• Mezcla de los protoplastos en un medio especial. Para inducir la fusión se puede usar campos eléctricos, PEG o ambos.
• Se promueve la regeneración de la pared celular, colocándolas en un medio de cultivo especial que contenga todos los requerimientos nutricionales.
• Selección de los híbridos de interés para identificar y aislar las células que han tomado material genético de ambas cepas. Esto puede requerir la introducción de marcadores genéticos o el uso de medios selectivos.

Question 23

Tipos de manipulación genética

Answer 23

Cuando la producción no puede mejorarse mediante mutagénesis o se quiere mejorar la eficiencia y acortar el tiempo de obtención de la cepa de interés, puede realizarse la manipulación genética de microorganismos, lo que implica el uso de diferentes herramientas.
- Ingeniería de proteínas: mutagénesis dirigida por inserción de secuencias cortas de ADN.
- Biología combinatoria: transferencia de información genética entre diferentes organismos.
- La expresión génica también puede modificarse para obtener cepas de interés industrial.
Desviación de rutas metabólicas de metabolitos primarios o secundarios.

Question 24

Crecimiento de microorganismos (ambientes complejos)

Answer 24

-Biodegradación: proceso por el que los organismos vivos, como las bacterias, descomponen sustancias orgánicas complejas en compuestos más simples.
-Biorremediación: Consiste en utilizar organismos vivos, como las bacterias, para eliminar, neutralizar o reducir los contaminantes del medio ambiente.
-Biolixiviación: proceso en el que se utilizan bacterias u otros microorganismos para extraer metales valiosos de los minerales.
-Mejora de la producción de cultivos: Las bacterias también desempeñan un papel importante en la mejora de la producción agrícola.

Question 25

Ejemplo de la penicilina

Answer 25

La penicilina es un metabolito primario producido durante el crecimiento de Penicillium sp. justo cuando los niveles de lactosa y/o amonio disminuyen, mientras que el nivel de biomasa aumenta; es posible detener la fermentación en el momento necesario para obtener la máxima producción.