Microorganismos

7.1. IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LA INDUSTRIA

7.1.1. INDUSTRIAS EN LAS QUE INTERVIENEN LOS MICROORGANISMOS

La microbiología industrial es la disciplina que utiliza los microorganismos, generalmente cultivados a gran escala, para obtener productos comerciales de valor o para realizar importantes transformaciones químicas. La microbiología industrial se originó con procesos de fermentación alcohólica tales como los de la fabricación del vino y de la cerveza. Posteriormente se desarrollaron procesos microbianos para la producción de compuestos farmacéuticos (como los antibióticos), aditivos alimentarios (como aminoácidos), enzimas y compuestos químicos tales como el butanol y el ácido cítrico.

Todos estos procesos microbiológicos industriales se basaban en la potenciación de reacciones metabólicas que los microorganismos ya eran capaces de llevar a cabo, con el fin, en la mayoría de los casos, de aumentar la producción del compuesto de interés. En la investigación de estos procesos, la principal tarea del microbiólogo consiste en modificar el microorganismo, habitualmente por los métodos genéticos clásicos, o modificar el proceso de tal manera que se obtenga el más alto rendimiento del producto deseado.

Pero ahora, además de la microbiología tradicional, ha surgido una nueva era: la de la biotecnología microbiana. En biotecnología, los métodos para la manipulación de los genes han dado lugar a nuevos productos microbianos, la mayoría de los cuales no los producen los microorganismos de forma natural. La producción microbiana surge del hecho de que los microorganismos han sido sometidos a ingeniería genética para fabricar el producto deseado.

En biotecnología, el microbiólogo emplea los métodos de la ingeniería genética para, de hecho, crear nuevos organismos que contienen nuevas dotaciones de genes que les permiten fabricar productos nuevos, habitualmente de gran valor comercial. En esta parte, nos centraremos en los procesos microbiológicos industriales tradicionales, poniendo énfasis sólo en los problemas y requerimientos del cultivo de los microorganismos a gran escala industrial, en especial en productos industriales clave como son los antibióticos, alimentos, suplementos alimentarios y alcohol. También veremos el tratamiento de las aguas residuales, un importante aunque no siempre agradable, uso a gran escala de los microorganismos.

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CARACTERISTICAS DE LOS MICROORGANISMOS INDUSTRIALES

Existen una serie de características que comparten todos los microorganismos y que suponen ciertas ventajas para su uso en la industria. la más fundamental, el pequeño tamaño de la célula microbiana y su correspondiente alta relación de superficie a volumen. Esto facilita el rápido transporte de nutrientes al interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica. Así, la tasa de producción de proteína en las levaduras es varios órdenes de magnitud superior que en la planta de soja, que, a su vez, es 10 veces más alta que en el ganado.

Esta velocidad de biosíntesis microbiana extremadamente alta permite que algunos microorganismos se reproduzcan en tan solo 20 minutos (Escherichia coli). Los ambientes capaces de albergar vida microbiana son muy variados. Se han encontrado especies que viven a temperaturas comprendidas entre el punto de congelación del agua y el punto de ebullición, en agua salada y dulce, en presencia y en ausencia de aire. Algunos han desarrollado ciclos de vida que incluyen una fase de latencia en respuesta a la falta de nutrientes: en forma de esporas permanecen inactivos durante años hasta que el medio ambiente, más favorable, permita el desarrollo de las células.

Un microorganismo adecuado para su utilización industrial debe producir la sustancia de interés, pero hay muchos otros aspectos a considerar.

Los microorganismos se hallan capacitados para acometer una extensa gama de reacciones metabólicas y adaptarse así a muchas fuentes de nutrición. Versatilidad que hace posible el que las fermentaciones industriales se basen en nutrientes baratos.

1.-Un microorganismo de uso industrial debe producir la sustancia de interés;

2.-.-debe estar disponible en cultivo puro; (axénico)

3.-debe ser genéticamente estable

4.-debe crecer en cultivos a gran escala.

5.- Otra característica importante es que el microorganismo industrial crezca rápidamente

6.-produzca el producto deseado en un corto período de tiempo.

7.-El microorganismo debe también crecer en un relativamente barato medio de cultivo disponible en grandes cantidades.

8.- Además, un microorganismo industrial no debe ser patógeno para el hombre o para los animales o plantas.

9.-Otro requisito importante es la facilidad de separar las células microbianas del medio de cultivo; la centrifugación es dificultosa o cara a gran escala.

Los microorganismos industriales más favorables para esto son aquellos de mayor tamaño celular (hongos filamentosos, levaduras y bacterias filamentosas) ya que estas células sedimentan más fácilmente que las bacterias unicelulares e incluso son más fáciles de filtrar.

No todos los microorganismos tienen un uso industrial. Mientras que los microorganismos aislados de la naturaleza muestran el crecimiento celular como su principal propiedad fisiológica, los microorganismos industriales son organismos que se han seleccionado cuidadosamente para que produzcan uno o más productos específicos. Incluso cuando el microorganismo industrial es uno que se ha aislado por las técnicas tradicionales, se convierte en un organismo altamente "modificado" antes de entrar en las industrias a gran escala.

En gran parte, los microorganismos industriales son especialistas metabólicos capaces de producir específicamente determinados metabolitos y con gran rendimiento. Con el fin de lograr esta elevada especialización, las cepas industriales están alteradas genéticamente, por mutación o por recombinación. Habitualmente se reprimen o se eliminan las vías metabólicas menores y frecuentemente existe en ellas un desequilibrio metabólico.

Los microorganismos industriales pueden presentar muchas propiedades celulares y bioquímicas alteradas. Aunque las cepas industriales pueden crecer satisfactoriamente bajo las condiciones altamente especializadas

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