El Rol Fundamental de los Microorganismos en la Farmacia, Biotecnología y Energía Sostenible

Microorganismos en la Industria Farmacéutica

Los antibióticos son compuestos químicos antimicrobianos sintetizados por hongos y bacterias.

Descubrimiento y Producción de Antibióticos

• Descubrimiento de la Penicilina: Alexander Fleming descubre la penicilina al contaminar accidentalmente una placa de Petri. Observó que el hongo secretaba una sustancia que destruía las colonias. La penicilina es efectiva en colonias de bacterias Gram positivas.
• Estreptomicina: Se descubre la estreptomicina, un antibiótico efectivo contra bacterias Gram positivas, Gram negativas y la tuberculosis.

Algunos hongos y bacterias generan cantidades mayores de las que necesitan. La producción ocurre en medios aerobios y requiere medios de cultivo baratos.

Enzimas Microbianas de Interés Industrial

Las principales enzimas utilizadas en la industria son:

• Las proteasas, que se utilizan en detergentes bioactivos.
• Las amilasas y glucoamilasas, que obtienen glucosa a partir de almidón.

Ingeniería Genética y Aplicaciones Biotecnológicas

Ingeniería Genética Microbiana

La ingeniería genética microbiana consiste en introducir el gen que controla la producción de una molécula específica en el genoma de una bacteria. Las bacterias dotadas de estos fragmentos de ADN se reproducen y clonan el gen recibido.

Utilidad en Medicina y Alimentación

Los microorganismos son muy útiles para la obtención de fármacos, vacunas y hormonas. Mediante estas técnicas se obtienen moléculas importantes para la medicina, como hormonas y vacunas contra el cólera, la rabia, etc.

Aplicaciones Alimentarias

Se cultivan microorganismos como suplemento proteico para los alimentos. Las levaduras y las bacterias son denominadas proteína unicelular. La mayoría de las vitaminas que se añaden a los alimentos se producen en los laboratorios por fermentación microbiana.

Fabricación de Plaguicidas

Otra aplicación es la fabricación de plaguicidas. Los plaguicidas tradicionales son tóxicos y tienden a acumularse en hojas, frutos o agua, con efectos negativos sobre el medio ambiente. Los bacilos producen una proteína insoluble en forma de inclusiones cristalinas que afectan a muchas larvas de insectos, ofreciendo una alternativa biológica.

Tratamiento de Aguas Residuales

Las aguas residuales contienen materia orgánica e inorgánica. El tratamiento se efectúa en varias etapas:

Fases del Tratamiento

1. Primero se efectúa la separación del agua de los materiales inorgánicos.
2. Luego actúan microorganismos que fermentan la materia orgánica:

• Tanques cerrados: Las macromoléculas se someten a digestión enzimática por fermentación. Estas bacterias, posteriormente, producen metano (bacterias metanogénicas).
• Tanques abiertos: Oxidan la materia orgánica en procesos anaerobios, en los que se obtiene CO2.

El agua después se expone a procesos de potabilización.

Para devolver las aguas al río, estas no deben contener materias inorgánicas, ya que su presencia produce la eutrofización del agua.

Biocarburantes y Sostenibilidad

Los biocarburantes son combustibles utilizados en automoción que tienen su origen en la degradación orgánica.

Tipos Principales de Biocarburantes

Biodiésel

El biodiésel es un combustible sintético que se obtiene por un proceso de esterificación de triglicéridos con alcoholes. Puede utilizarse aceite procedente de fritura doméstica, con lo que se elimina un residuo bastante contaminante. Resulta equivalente al gasóleo y es biodegradable.

Bioetanol

El bioetanol es alcohol etílico obtenido por fermentación de azúcares de cereales. Los cereales deben ser sometidos a hidrólisis, que genera glucosa y fructosa. La fermentación es realizada por levaduras.

Inconvenientes y Desafíos Ambientales

El uso masivo de biocarburantes presenta varios inconvenientes:

• Escasez y Precio: Escasez de materia prima y el consecuente incremento de precio.
• Deforestación: Se arrasan mayores extensiones de selva para crear zonas de cultivo.
• Impacto del Cultivo: El maíz, por ejemplo, emite a la atmósfera una cantidad de óxido nitroso que puede provocar un calentamiento 300 veces superior al CO2.
• Logística: La necesidad de transporte y la extensión de cultivo requerida exigiría una superficie 4 veces superior a la del planeta.