Aplicaciones de la Biotecnología con Microorganismos en Diversos Sectores

Biotecnología con Microorganismos: Aplicaciones Industriales y Ambientales

Los procesos de tipo industrial que utilizan microorganismos con características específicas, como la producción de sustancias de interés (alimentos, medicinas, etc.), un rápido crecimiento y la capacidad de cultivarse a gran escala, son fundamentales en la biotecnología. Estos procesos se llevan a cabo en fermentadores industriales, que son depósitos especiales donde ocurren las reacciones. A continuación, se detallan algunos ejemplos:

Industria Farmacéutica

• Producción de Antibióticos: Se seleccionan cepas de hongos y bacterias que producen una mayor cantidad de un antibiótico específico. Se desarrollan cultivos bacterianos de tipo industrial en fermentadores de gran volumen.
• Producción de Otras Moléculas de Interés: La producción a nivel industrial de vitaminas, enzimas, aminoácidos, etc., se puede realizar mediante cultivos de bacterias y hongos que las produzcan en grandes cantidades. En algunos casos, se utilizan microorganismos transgénicos, a los que se les han añadido genes extraños que se expresan en proteínas de interés.

Industria Alimenticia

• Producción de Vino, Cerveza y Sidra: Se realiza mediante la fermentación alcohólica de los azúcares presentes en el mosto de uva, cebada y otros cereales, y manzana, respectivamente. Levaduras como Saccharomyces cerevisiae, hongos unicelulares anaerobios facultativos, llevan a cabo este proceso, produciendo etanol y anhídrido carbónico.
• Producción de Pan: Se lleva a cabo mediante la fermentación alcohólica de azúcares a partir de la harina de cereales, también con la levadura S. cerevisiae. La cocción posterior de la masa elimina el etanol producido, mientras que las burbujas de anhídrido carbónico son las responsables de la textura esponjosa de la miga.
• Producción de Derivados Lácteos (Queso, Yogur, etc.): Se realiza mediante la fermentación láctica de los azúcares de la leche. Bacterias anaerobias de la leche, como las del género Lactobacillus, realizan este proceso. La fermentación produce ácido láctico, que acidifica la leche y produce la cuajada, a partir de la cual se elaboran los derivados lácteos. En los yogures, la solidificación es producto de la desnaturalización y pérdida de solubilidad de las proteínas, debido a la acumulación de ácido láctico y el consiguiente descenso del pH.
• Producción de Vinagre: Se denomina "fermentación acética", aunque en realidad no es una fermentación anaerobia estricta, ya que requiere oxígeno. Bacterias aerobias de géneros como Acetobacter degradan el etanol hasta ácido acético. Habitualmente, se utiliza vino, sidra, etc., como sustrato para este proceso, obteniendo así distintos tipos de vinagre.

Depuración de Aguas Residuales

En las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR), se utilizan microorganismos en el tratamiento biológico o secundario. Los microorganismos consumen la materia orgánica presente en las aguas residuales mediante la respiración celular aerobia, generando anhídrido carbónico en tanques abiertos. También llevan a cabo procesos de fermentación anaerobia de los lodos generados en el proceso de depuración. Estos procesos se realizan con microorganismos anaerobios en reactores cerrados de la depuradora, produciendo metano que se utiliza para generar electricidad, disminuyendo así la contaminación.

Biorremediación

La biorremediación es cualquier proceso que utilice microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para restaurar un medio ambiente contaminado a su condición natural. Puede emplearse para tratar contaminantes específicos del suelo. Por ejemplo, se pueden usar bacterias, en algunos casos transgénicas, que degradan hidrocarburos derramados en un suelo o en un medio acuático. Un ejemplo de tratamiento es la limpieza de derrames de petróleo mediante la adición de fertilizantes con nitratos o sulfatos para estimular la reproducción de bacterias nativas o añadidas, facilitando así la descomposición del petróleo crudo.

Control de Plagas en Agricultura

Se está empezando a utilizar microorganismos que actúan como bioinsecticidas, eliminando los insectos que provocan plagas en los cultivos sin afectar al ser humano. Se busca controlar de manera natural la aparición de plagas de insectos que perjudican las explotaciones agrarias, reduciendo así el uso de sustancias químicas como pesticidas y plaguicidas, que son perjudiciales para el resto de los seres vivos.

Ingeniería Genética

El uso de microorganismos como plásmidos, virus y bacterias en ingeniería genética es habitual. Se aprovechan los procesos que estos realizan de manera natural para manipular genes de otras células en el laboratorio.