Ingenieria Biotecnologia

Introducción a la Ingeniería Bioquímica

Biotecnología

El creciente interés que en los últimos años ha despertado la biotecnología, tanto en los medios académicos como en la actividad económica, se ha traducido, entre otras cosas, en una proliferación de definiciones. Esta relativa abundancia es reflejo, por un lado, del carácter multidisciplinario de la biotecnología (Microbiología, Ingeniería Química, Bioquímica y Química) y, por el otro, de la dificultad que existe para fijar estrictamente sus límites. Todas las definiciones tienen en común que hacen referencia al empleo de agentes biológicos y de microorganismos.

Una definición amplia de biotecnología sería: Un conjunto de innovaciones tecnológicas que se basa en la utilización de microorganismos y procesos microbiológicos para la obtención de bienes y servicios y para el desarrollo de actividades científicas de investigación.

Se ha observado que la biotecnología no representa nada nuevo, ya que tanto la utilización de microorganismos en los procesos de fermentación tradicionales, así como las técnicas empíricas de selección genética y de hibridación, se han usado a lo largo de toda la historia de la humanidad. Esto ha llevado a distinguir entre la biotecnología tradicional y la nueva biotecnología. Equivocadamente se tiende a asociar los procesos de fermentación con la primera y la ingeniería genética con la segunda.

La ingeniería genética no es sino el más reciente y espectacular desarrollo de la biotecnología, que no sustituye ninguna técnica preexistente, sino que más bien enriquece y amplia las posibilidades de aplicación y los usos de las biotecnologías tradicionales.

Ingieria bioquímica

La Ingeniería Bioquímica se encarga de transformar los materiales biológicos para la generación de productos con valor social y comercial.

Por ello, analiza lo energético y medio ambiente.

La biotecnología completa la producción de los materiales biológicos mediante la bioconversión, utilizando sistemas biológicos tales como: microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y algas), enzimas (proteasas, lipasas, ligasas) y anticuerpos.

La actividad industrial que se realiza por medio de la biotecnología, constituye uno de los campos de desarrollo más importantes de esta carrera. El resultado de la aplicación de la Ingeniería Bioquímica ha sido benéfico para el ser humano, al generar mejoras en la salud y en lo social. Ha contribuido en la investigación y en la economía, tanto en el pasado como en el presente de la humanidad.

Otra área de la bioquímica corresponde al diseño y operación de sistemas donde intervengan agentes biológicos (por ejemplo enzimas). El campo profesional de este ingeniero es relativamente nuevo y la velocidad con la que se ha desarrollado es pasmosa. Baste señalar que en los llamados países del primer mundo el surgimiento de plantas biotecnológicas para la obtención de proteínas y hormonas específicas de difícil obtención por otros métodos, así como para la transformación genética de microorganismos y especies mayores con fines de aprovechamiento humano y del medio ambiente. Tiene una antigüedad aproximada de 30 años y su multiplicación y diversidad aumentan cada año.

La Ingeniería Bioquímica también se relaciona con la simplificación o creación de procesos en industrias de alimentos (jugos, vino, queso, conservadores, productos cárnicos, etc), la industria farmacéutica, la industria cervecera y la nutrición.

No debe confundirse con Ingeniería Biomédica, que manipula las interacciones químicas entre el organismo y los materiales artificiales. La especialidad más implicada en este fenómeno es la cirugía ortopédica: se trata de obtener prótesis articulares que generen el menor rechazo posible en el organismo y sean capaces de integrarse o adherirse de la manera más firme al huesoadyacente, consiguiendo duraciones superiores a las actuales. Se han desarrollado asimismo implantes para sustituir arterias fabricados en tejido acrílico que evita la formación de coágulos. Para proteger los implantes electrónicos se encapsulan en silicona, lo que facilita la integración tisular. lo cual su estudio es para un futuro acelerado .

Bioproceso

Un bioproceso involucra la transformación de un sustrato determinado en productos mediante microorganismos, cultivos de células animales o vegetales o por materiales derivados de estos como las enzimas, estos productos se obtienen o modifican mediante procesos que involucran cambios físicos o químicos de la materia. El transporte de materia y energía es fundamental para muchos procesos biológicos y ambientales.

El bioprocesado es una parte esencial de muchas industrias como de alimentos, químicas, farmacéuticas. La utilización de microorganismos para transformar materiales biológicos en la producción de alimentos fermentados tienen su origen en la antigüedad. Desde entonces el bioprocesado ha experimentado un gran desarrollo para un amplio abanicos de productos comerciales que abarcan desde materiales relativamente baratos, como el alcohol industrial y los disolventes orgánicos, hasta compuestos químicos especiales muy caros como antibióticos, proteínas terapéuticas y vacunas. Las enzimas utilizadas en las industrias y células vivas, como levaduras de pan y de la cerveza, son también productos comerciales de bioprocesamiento. (Dorán, 1998)

A diferencia de muchos procesos químicos, los bioprocesos no utilizan particularmente condiciones extremas de energía.Los fermentadores y reactores enzimáticos operan a temperaturas y presiones cercanas a las ambientales; se minimiza el suministro de energía en el procesado para evitar el daño a los productos sensibles al calor. Los efectos de energía son importantes porque los catalizadores biológicos son muy sensibles al calor y a los cambios de temperatura. En los procesos a gran escala, el calor desprendido durante la reacción puede causar la muerte de las células o la desnaturalización de las enzimas si no se elimina rápidamente. (Dorán, 1998)

Un bioproceso está compuesto de tres etapas principales:

La primera etapa se define como la preparación de la materia prima donde se realizan diferentes operaciones necesarias para llevar a cabo con éxito las biotransformaciones, entre esas operaciones se encuentran el tamizado, la reducción de tamaño, la hidrólisis y otras operaciones comunes a muchos procesos industriales

Existen también operaciones como la formulación de los medios de cultivo y los proceso de esterilización, que resultan específicas de la industria biotecnológica.

Posteriormente la etapa de la bioreacción en la cual se producen las transformaciones del sustrato para convertirlo

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