Microorganismos y Biotecnología
1. Concepto de Biotecnología
La biotecnología abarca todos aquellos procesos tecnológicos que utilizan los organismos vivos, sus capacidades metabólicas o sus derivados para generar productos de interés para el hombre o solucionar problemas medioambientales.
2. Aplicaciones Industriales de los Microorganismos
2.1. Industrias Alimentarias
La fabricación del vino
Para la fabricación de bebidas como el vino y la cerveza, es necesaria la fermentación alcohólica que lleva a cabo la levadura Saccharomyces cerevisiae.
La fabricación de la cerveza
La cerveza es el resultado de una fermentación alcohólica llevada a cabo por las levaduras Saccharomyces cerevisiae o S. calsbergensis. Se obtiene de la malta, que son las semillas de la cebada germinadas.
La fabricación del vinagre
El vinagre es el resultado de un proceso respiratorio en el que las bacterias acéticas (de los géneros Acetobacter y Gluconobacter) producen ácido acético a partir de etanol.
La fabricación de productos lácteos
El queso o el yogur son alimentos cuya elaboración se basa en la actividad microbiana. Las bacterias que se encuentran en la leche llevan a cabo una fermentación láctica, que transforma los azúcares de la leche en ácido láctico.
2.2. Industrias Químicas
Los microorganismos intervienen en la elaboración industrial de diversos productos químicos, como ácidos orgánicos, disolventes, conservantes, colorantes, etcétera.
Compuestos orgánicos
Muchos procesos industriales se dirigen a la producción de ácidos orgánicos, como el ácido cítrico, que se utiliza como conservante en bebidas y alimentos.
2.3. Industrias Farmacéuticas
La obtención de productos de interés para la salud humana constituye una de las áreas de aplicación biotecnológica más avanzada, y va desde el desarrollo de vacunas a la producción de antibióticos y nuevos fármacos.
Producción de vacunas
Las primeras vacunas frente a diversos organismos patógenos, principalmente virus y bacterias, se fabricaron a partir de microorganismos vivos atenuados. Sin embargo, su utilización suponía un riesgo potencial para la salud. Posteriormente, se desarrollaron las primeras vacunas de organismos inactivos, es decir, patógenos muertos por la acción del formaldehído u otras sustancias. La tendencia actual es utilizar vacunas recombinantes, obtenidas por ingeniería genética y constituidas por antígenos de superficie, polisacáridos capsulares o toxoides.
Producción de antibióticos
En 1929, Alexander Fleming estudiaba las características de la bacteria Staphylococcus aureus, que causa diversas enfermedades en la piel. Observó, en unas placas contaminadas por el hongo Penicillium chrysogenum, que el crecimiento de la bacteria patógena se inhibía. El descubrimiento de la sustancia bactericida que produce dicho hongo, la penicilina, fue uno de los hitos en el tratamiento de enfermedades causadas por bacterias patógenas. Su comercialización no se inició hasta los años cuarenta del siglo XX, hacia el final de la Segunda Guerra Mundial.
Producción de esteroides
La cortisona, un esteroide muy empleado para tratar el picor y la irritación en la piel, se obtiene tras un proceso de bioconversión en el cual el hongo Rhizopus nigricans puede hidroxilar un precursor de la cortisona y generar así el producto.
Búsqueda de nuevos fármacos
La insulina, una proteína esencial para el tratamiento de la diabetes, se produce actualmente a partir de bacterias clonadas, con lo que se logra una insulina purificada idéntica a la del páncreas humano.
3. Biotecnología Aplicada a la Agricultura
El sector agrícola es uno de los campos donde el uso de técnicas biotecnológicas derivadas de la ingeniería genética ha permitido mejorar la producción de transgénicos, biofertilizantes o insecticidas biológicos.
4. Biotecnología Ambiental
La actividad humana genera una gran cantidad de productos contaminantes que alteran las características fisicoquímicas o biológicas del aire, el suelo y el agua. El deterioro ambiental repercute en la calidad de vida, debido a la pérdida de biodiversidad y de bienes culturales y al agotamiento de los recursos.
4.1. Biorremediación
La biorremediación es una parte de la biotecnología ambiental que aprovecha la diversidad de los microorganismos y su potencial metabólico para el tratamiento de residuos o la eliminación de contaminantes orgánicos o inorgánicos.
4.2. Eliminación de residuos
Depuración de aguas residuales
El tratamiento de los residuos líquidos se realiza en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Este proceso se basa en la eliminación de materia orgánica y otros contaminantes por comunidades microbianas complejas, en reactores biológicos.