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BT Unidad 01

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Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 1 
Tema Nº 1 
 
Objetivos de la materia 
 
 En el mundo hay una demanda creciente de alimentos y medicinas y por ende de mejoras sustanciales en 
el plano agropecuario. Esta situación ha generado nuevas disciplinas científicas. 
 
 Desde el punto de vista económico, para un país como la República Argentina, la producción de alimentos 
y el aprovechamiento de los recursos naturales renovables deberían adquirir gran importancia. La búsqueda de 
solución a ambas necesidades puede ser encarada empleando la tecnología microbiológica. El objeto de este curso 
será el de dar a los futuros ingenieros químicos los fundamentos y aplicaciones tecnológicas más importantes de la 
Ingeniería Bioquímica, Microbiología Industrial o Biotecnología. 
 
 El estudio de las innumerables actividades de los microorganismos y el de sus aplicaciones industriales 
constituye uno de los más interesantes desarrollos del conocimiento científico y tecnológico humano. Recién en 
los últimos 30 años se ha puesto en evidencia la importancia de las transformaciones bioquímicas provocadas por 
acción de los microorganismos utilizados desde la prehistoria. 
 
 Esta nueva disciplina científica es el producto de la fusión de otras como: 
• Microbiología y genética 
• Bioquímica y enzimología 
• Ingeniería Química 
aplicadas a la producción y utilización de los microorganismos y sus productos. 
 
 Un caro objetivo de este curso será el que los alumnos tomen conciencia de las posibilidades argentinas de 
desarrollo de una industria nacional de las fermentaciones autónoma y el que sepan difundir y defender esta 
alternativa de desarrollo y diversificación tecnológica. 
 
 En el mismo trataremos de presentar los principios de operación y control de las actividades microbianas 
que hasta hace poco se estudiaban de forma meramente descriptiva y más como un arte que como una ciencia. 
 
Breve historia de los procesos industriales de fermentación 
 
 Durante miles de años el hombre utilizó métodos biológicos para producir sus alimentos, para conservarlos 
y para elaborar productos como el cuero y los tejidos. Estos antiguos procedimientos familiares fueron 
transpuestos a la escala artesanal o industrial utilizando las mismas materias primas y mejorando los métodos 
domésticos. La obtención de bebidas alcohólicas fue seguramente uno de los primeros descubrimientos del 
hombre: fue mencionado de inscripciones asirias (2000 aC). La fabricación de cerveza a partir de cebada 
fermentada fue conocida por los egipcios que ya fabricaban el pan fermentado. Quesos y leches fermentadas como 
el yogurt se practica desde hace unos 1000 años en Europa y Asia. Unos 1000 años aC los indígenas de América y 
los chinos ya usaban ciertos hongos para curar heridas y también elaboraban bebidas fermentadas. 
 
 En la Edad Media se ensayaron nuevas técnicas para mejorar el gusto y la producción de pan, vinos y quesos 
sin imaginar que eran procesos debidos a la acción microbiana. 
 
 Todas estas técnicas empíricas utilizaban microorganismos, pero estos no fueron descubiertos hasta 1680 
por LEEUWENHOECK y éstos recién fueron científicamente estudiados por PASTEUR en el siglo XIX. 
 
A partir de entonces aparecen numerosos estudios referidos a los microorganismos, a la bioquímica de los 
seres vivos y a su utilización industrial. 
 
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Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 2 
 Algunas industrias especializadas como la cervecería o la fabricación de alcohol desarrollaron sus propios 
métodos que quedaron restringidos a problemas muy particulares. 
 
 Hasta 1941 no se entrevió la importancia de agrupar los métodos biológicos en vistas a una utilización 
técnica y practica basada en el hecho de que muchas operaciones tipo podían ser estudiadas matemáticamente 
para asegurar la transposición racional de los procedimientos de laboratorio a la escala industrial, tal como se hace 
en la Ingeniería Química. 
 
 Hasta la Segunda Guerra Mundial se habían desarrollado muchos procesos industriales basados 
fundamentalmente en las distintas fermentaciones alcohólicas y en la producción de ácidos acético, láctico y cítrico 
y glicerol, acetona y butanol. Hasta entonces los procesos típicos utilizados fueron el cultivo sumergido 
(anaeróbico) y el cultivo en superficie (aeróbico). En 1941, la necesidad militar apremiante de producir antibióticos 
y la imposibilidad de disponer de técnicos calificados capaces de trasponer los resultados de laboratorio a una 
planta de producción industrial hizo que en Estados Unidos se formara un equipo de microbiólogos, bioquímicos, 
ingenieros químicos e investigadores de disciplinas diversas patrocinados por las empresas Merck, Pfizer, Abbott, 
Squibb y Winthrop. El objeto era desarrollar un proceso industrial más rápido y eficiente que los anteriores y este 
método resultó ser el cultivo sumergido aeróbico en tanque agitado. Con el nuevo procedimiento, en 1943 se 
inaugura la primera fábrica de penicilina (ésta había sido descubierta por Alejandro Fleming en 1928 mientras 
trabajaba con cultivos de estafilococos en placas de agar-agar y observó que por contaminación accidental con el 
aire se desarrollaba un moho que destruía las colonias de estafilococos. A la acción del hongo se la llama antibiótica, 
al hongo se lo denominó Penicillium notatum y a la sustancia por él segregada y causante de la acción antibiótica, 
“penicilina”). 
 
 Este primer desarrollo tecnológico hizo que surgiera esta nueva disciplina cuyo desarrollo era necesario 
para hacer posible la aplicación de los principios de la Ingeniería Química al empleo de las actividades microbianas 
a nivel industrial. 
 
 Entre los años 40 y 50 se hicieron grandes avances y se logró desarrollar el fermentador agitado con 
controles automáticos para mantener en su estado óptimo las variables operativas. Los procesos eran discontinuos 
y aeróbicos. 
 
 En las décadas del 70 al 80 se logra el desarrollo de los procesos microbiológicos aeróbicos continuos y se 
desarrollan dos áreas importantes: la producción de proteínas unicelulares o biomasa y la tecnología enzimática. 
La primera como respuesta a la necesidad de producir alimentos baratos en gran escala y la segunda debido a las 
posibles aplicaciones de las enzimas en la producción de alimentos y en medicina. Otros beneficios del desarrollo 
de esta nueva disciplina han sido su contribución al mejor entendimiento del metabolismo microbiano como 
aplicación del cultivo continuo (un microorganismo puede someterse a diferentes condiciones ambientales 
constantes durante largos periodos y se estudian los cambios celulares en función de las variaciones del ambiente) 
y el desarrollo de la cinética enzimática (estudio del problema general de la catálisis y del diseño de reactores). 
 
 En el futuro se ampliará el empleo de los microorganismos a la producción de nuevas fuentes energéticas 
utilizando recursos naturales renovables, ídem de materias primas alternativas para las industrias derivadas de la 
petroquímica, control y disminución de la contaminación ambiental, etc. 
 
 Finalmente, y para condensar ideas, puede afirmarse que el desarrollo de la Ingeniería Bioquímica o 
Microbiología Industrial puede dividirse en 4 fases bien diferenciadas: 
1º) El empleo de fermentaciones capaces de conducir a la producción de alimentos y bebidas basada en las 
actividades de microorganismos que se hallaban espontáneamente presentes. 
2º) El descubrimiento de la función que desempeñan los microorganismos en las fermentaciones y el conocimiento 
de técnicas basadas en el empleo de cultivos puros seleccionados condujeron a la segunda etapa, en ésta se 
desarrollaron procesos industriales de fermentación que no exigían aireación o sólo la requerían en poca 
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Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 3 
proporción y que permitieron obtener productos relativamente sencillos como alcohol, glicerina, mezcla butanol-acetona y levadura-alimento. 
3º) La tercera etapa se inicia con la producción de penicilina y se caracterizó por la búsqueda intensa y deliberada 
de microorganismos del suelo capaces de producir nuevos antibióticos valiosos y por la aplicación de los principios 
de la Ingeniería Química a la resolución de los problemas microbiológicos. 
4º) La etapa actual comienza en la década del 70 con el nacimiento de la Ingeniería Genética que pone a la biología 
ante lo que sin duda alguna constituye la mayor revolución del conocimiento humano: la posibilidad de 
reprogramar la información genética de un organismo, de tal forma que pueda cumplir con funciones 
características de otros organismos muy diferentes. Así, por ejemplo, es posible programar una bacteria para que 
produzca insulina humana, hormona imprescindible para el tratamiento de la diabetes. En un reactor biológico o 
fermentador de 10.000 litros es posible obtener al cabo de pocas horas la cantidad de insulina que requiere el 
procesamiento de los páncreas provenientes de la matanza de unos 40.000 novillos. Paul Berg de la universidad de 
Stanford, recibió el Nobel de química en 1980 por el desarrollo de los métodos de la Ingeniería Genética. 
 
Cronología de la Biotecnología 
 
 A continuación, una pequeña descripción de la cronología de la biotecnología y disciplinas relacionadas:
 
• 8000 a. C.: Recolección de semillas para replantación. Evidencias de que en Mesopotamia se utilizaba 
crianza selectiva en ganadería. 
• 6000 a. C.: Medio Oriente, utilización de levadura en la elaboración de cerveza. 
• 4000 a. C.: China, fabricación de yogur y queso por fermentación láctica utilizando bacterias. 
• 2300 a. C.: Egipto, producción de pan con levadura. 
• 2000 a. C.: asirios y Caldeos, Bebidas alcohólicas fermentadas. 
• 1500 a. C.: Grecia, Quesos. Leches fermentadas. Vino. 
• 1000 a. C.: Pueblos americanos. Bebidas alcohólicas fermentadas como el pulque a partir de Agave 
tequilana, como se aprecia en la imagen (tequila). Aplicación de hongos sobre heridas. Cultivo de algas 
comestibles como la espirulina (Spirulina maxima) en estanques. 
 
 
 
• Edad Media: Aparecen los gremios y se transponen desde la escala familiar a la artesanal procedimientos 
biológicos para producir y conservar alimentos y elaborar productos como el cuero y los tejidos. (vino, 
cerveza, pan, quesos, etc.) 
• 1590: Invención del microscopio por Zacarías Janssen 
• 1594: Livabius distingue entre fermentación (transformación de los azúcares de un jugo azucarado en 
alcohol), digestión (transformación de la materia orgánica en CH4 y otros gases anaeróbicamente y sin 
producción de olores: C6O6H12 3CH4 + 3CO2) y putrefacción (transformación de materia orgánica 
en ambiente anóxico con producción de malos olores). 
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Biotecnología 4 
• 1665: Robert Hooke utiliza por primera vez la palabra célula en su libro Micrographia. 
• 1680: Antonio Leeuwenhoek, nació en DELFT (Holanda) fue comerciante en géneros y luego empleado 
municipal. Desde 1673 (41 años) mantuvo correspondencia con la Real Sociedad de Londres 
(aproximadamente 200 cartas). Inventó el microscopio el que le permitió realizar valiosos descubrimientos 
entre los que destacan: las estrías de las fibras musculares, los glóbulos rojos, espermatozoides, circulación 
capilar de la sangre, protozoos, rotíferos, algas, nematodos, bacterias, levaduras, compara de manera 
precisa las dimensiones de estos “pequeños animalitos” a las de otros objetos (“…aproximadamente 1.000 
veces más pequeño que el ojo de una pulga adulta”). Muy adelantado en su época fue combatido por otros 
que negaban sus descubrimientos por carecer de sus instrumentos. Fue relegado al olvido. 
• 1684: Van Helmont pone en evidencia la producción de CO2 en las fermentaciones 
• 1773: Otto Federico Müller (1730 – 1784). Describe numerosas bacterias y las clasifica en géneros y 
especies según la Nomenclatura Binaria que Carlos Linné (sueco 1707 – 1778) terminaba de editar. 
• 1743 – 1794: Antonio Lavoisier demuestra que la levadura inicia la fermentación alcohólica: 
 
Azúcar alcohol + CO2 
Levaduras 
 
 
 CH3CH2OH 
Distingue fermentación de putrefacción H2 
 NH3, SH2 
 
 
 
• 1796: Eduardo Jenner (1749 – 1823) Descubre la vacuna contra la viruela. 
• Siglo XVIII: Lavoisier estudia las fermentaciones. 
• Siglo XIX: Se pone fin a una discusión entre los que proponían la generación espontánea y los que la 
rechazaban. Berzelius, Wölher y Liebig proponían que la levadura es un ser vivo, pero es el efecto y no la 
causa de la fermentación. El segundo de ellos tomaba como base la reacción entre dióxido de carbono y 
amoníaco (compuestos inertes), para producir urea (biológico) y agua: 
 
2 NH3 + CO2 ↔ H2N-COONH4 y H2N-COONH4 ↔ (NH2)2CO + H2O 
 
Schwan dice que la fermentación es un fenómeno de naturaleza biológica. 
En el Siglo XVII Van Helmont apoya la generación espontánea, pero Fco Redi la refuta. En el Siglo XVIII 
Needham la apoya y Lázaro Spallanzani la refuta nuevamente. Hasta que en 1861 Louis Pasteur la destruye 
definitivamente a través de un experimento en el que expuso caldos hervidos en matraces provistos de un 
filtro que evitaba el paso de partículas de polvo hasta el caldo de cultivo, simultáneamente expuso otros 
matraces que carecían de ese filtro, pero que poseían un cuello muy alargado y curvado que dificultaba el 
paso del aire, y por ello de las partículas de polvo, hasta el caldo de cultivo. A cabo de un tiempo observó 
que nada crecía en los caldos demostrando así que los organismos vivos que aparecían en los matraces sin 
filtro o sin cuellos largos provenían del exterior, probablemente del polvo o en forma de esporas. De esta 
manera Pasteur mostró que los microorganismos no se formaban espontáneamente en el interior del 
caldo, refutando así la teoría de la generación espontánea y demostrando que todo ser vivo procede de 
otro ser vivo anterior (Omne vivum ex vivo), un principio científico que fue la base de la teoría germinal y 
que significa un cambio conceptual sobre los seres vivos y el inicio de la Bacteriología moderna. Anunció 
sus resultados en una gala de la Sorbona en 1864 y obtuvo todo un triunfo. 
• 1803: Thenard atribuye a las levaduras la producción de alcohol por la fermentación del azúcar. 
• 1815: Gay Lussac propone la fermentación alcohólica: C6H12O6 2CO2 + 2CH3CH2OH 
http://es.wikipedia.org/wiki/Micrographia
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• 1835: Cagniard-Latour y Kutzing y Schwann descubren que la levadura de cerveza se reproduce por 
gemación y a ello atribuyen su vida y acción sobre el azúcar. 
• 1853 – 1862: Los estudios de Pasteur sobre la fermentación alcohólica y la acción antagónica de unos 
microorganismos sobre otros fundan la Microbiología y la Antibioterapia. 
• 1856: Gregor Mendel comienza un estudio de características específicas que encontró en ciertas plantas, 
las que fueron pasadas a las futuras generaciones. 
• 1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología. 
• 1877: R. Koch: Técnicas de fijación y coloración de bacterias. 
• 1877: Lister: Aislamiento de bacterias lácticas, dilución en medio líquido. 
• 1880: Se descubren los microorganismos. 
• 1881: Koch y Wolffhügel: Esterilización por aire caliente. 
• 1881: Koch: Técnica de aislamiento en medio sólido (Gelatina). 
• 1882: Hesse: Empleo de Agar. 
• 1883: Koch Descubre el Bacillus anthracis, Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis. 
• 1884: Gram desarrolla la coloración que lleva su nombre. 
• 1884: Loeffer: Descubre el bacilo de la difteria (Corynebacterium diphteriae). 
• 1885: Escherich Colibacilo. 
• 1887: Perti. Caja de Petri. 
• 1889: Kitasato. Descubre el Clostridium tetani. 
• 1891: Welchy Nuttall: Clostridium perfringens y Clostridium welchii (gangrena). 
• 1896: Durham: Desarrolla el serodiagnóstico, aglutinando bacterias con antisueros específicos. 
• Fines del Siglo XIX: se fabrica en forma industrial la levadura de cerveza (pan). 
• 1905: Schaudin y Hoffmann: Treponema pallidum. 
• 1914 – 1918: Primera Guerra Mundial: Se utiliza el Agua de Javel (lavandina o hipoclorito de sodio: ClONa) 
para desinfectar las heridas. Se obtienen por fermentación acetona para fabricar pólvora y glicerina para 
la dinamita y por cultivo sumergido y anaeróbico: butanol, ácidos acético, láctico, oxálico y glucónico. 
Además, en Inglaterra se fabricó acetona para producir pólvora sin humo y en Alemania se fabricó glicerina 
para elaborar dinamita. 
• 1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología. 
• 1923: Los hermanos Pfizer en EE. UU. fundan la primera fábrica de ácido cítrico por cultivo en superficie de 
Aspergillus níger. En otros países se comienza a fabricar butanol y ácidos acético, láctico, oxálico y 
glucónico. 
• 1928: Alexander Fleming descubre la penicilina. 
• 1935: Stanley logra cristalizar el virus del mosaico del tabaco. 
• 1937: Krebs publica el Ciclo de Krebs. 
• 1941: Los laboratorios con sede en Estados Unidos Merck, Pfizer, Winthrop, Squibb y Abbot hacen estudios 
para producir industrialmente la penicilina debido a la gran demanda ocasionada por la Segunda Guerra 
Mundial. 
• 1943: Bajo el auspicio de Estados Unidos y de Merck, Pfizer, Squibb, Abbot y Winthrop se inaugura la 
primera planta para la producción industrial de penicilina se usó un reactor tanque agitado discontinuo y 
el cultivo era aerobio sumergido. 
• 1943: Se descubre que la estreptomicina (Streptomyces griseus) actúa sobre el Mycobacterium 
tuberculosis o bacilo de Koch. En años siguientes se descubren nuevos antibióticos (tetraciclinas, 
cloranfenicol, eritromicina, nistatina, etc.). 
• 1943: Jacques Monod basado en los trabajos de Michaelis y Menten establece los principios de la cinética 
de crecimiento de los microorganismos. 
• Décadas de 1940 – 1950: Se perfecciona el Reactor tanque agitado discontinuo para el cultivo aerobio 
sumergido y sus controles automáticos. 
• 1953: James Watson y Francis Crick describen la estructura doble hélice de la molécula de ADN. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Gregor_Mendel
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingeniero
http://es.wikipedia.org/wiki/1953
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Biotecnología 6 
• Década de 1960: Se fabrican derivados de corticoesteroides, vitaminas (Riboflavina o B2, ciano cobolamida 
o B12), aminoácidos (lisina y glutámico, formas L), enzimas (celulasa, catalasa, amilasa, invertasa), 
insecticidas biológicos (ejemplo a partir de Bacillus popilliae, etc.). 
• 1962: F. Jacob y J. Monod establecen los principios de la regulación bioquímica de la actividad celular. 
• Décadas de 1960 – 1970: Se producen industrialmente vitaminas, corticoides y aminoácidos. 
• 1965: El biólogo estadounidense Robert W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen 
de levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel. 
• 1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio un gen 
completo. 
• 1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de 
Stanford, y Herbert Boyer, de la Universidad de California, San Francisco. 
• 1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases. 
• 1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología. 
• Décadas de 1970 – 1980: Enzimas. PUC. Cultivo continuo. Introducción de los principios de la Ingeniería 
Química al cálculo y diseño de reactores biológicos para el tratamiento de efluentes. 
• Década de 1980: Se producen polímeros microbianos (xantanos y dextranos) como aditivos alimentarios y 
como insumos de la recuperación secundaria de petróleo. Se desarrolla la cinética enzimática y se la aplica 
al modelado de reactores de producción de metabolitos y de tratamiento de efluentes. 
• 1982: Se produce insulina para humanos, la primera hormona obtenida mediante la biotecnología. Su 
nombre comercial es Humulina®, de la compañía Eli-Lilly 
• 1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan 
alimentos transgénicos en Estados Unidos. 
• Década de 1990: A partir de 1950, tienen lugar significativos descubrimientos: 
o El ADN es la sustancia genética. 
o La estructura del ADN. 
o El código genético. 
o El aislamiento del primer gen natural. 
o Avances importantes en: 
▪ Genética 
▪ Enzimología 
▪ Virología 
▪ Nacimiento de la Biología Molecular. 
Como consecuencia de esto Paul Berg de la Universidad de Stanford, EE UU, recibe el Premio Nobel de 
química en 1980 por haber desarrollado los métodos de la manipulación genética (INGENIERÍA GENÉTICA). 
Esta técnica permite transponer la barrera de las especies. 
• 2000: se completa la secuenciación de los genomas de la mosca Drosophila melanogaster y de la planta 
modelo Arabidopsis thaliana. 
• 2001: Se publica el primer borrador del genoma humano. En Argentina, se aprueban para su 
comercialización cultivos de algodón transgénico tolerante al herbicida glifosato y otro maíz resistente a 
insectos lepidópteros. 
• 2002: Se completa por primera vez el genoma del arroz. 
• 2003: Se completa la secuencia del genoma humano con un total de 2,85 mil millones de nucleótidos 
secuenciados, comprendiendo entre 20.000 y 25.000 genes estimados. Una empresa argentina, Bio Sidus, 
obtiene por primera vez una ternera (“Mansa”) que en su leche contiene hormona de crecimiento humana. 
• 2004: Secuencian el genoma del pollo. Argentina autoriza el primer maíz tolerante a herbicida, 
anticipándose por primera vez en una aprobación regulatoria a la UE. 
• 2005: En Argentina, se aprueban para su comercialización un maíz transgénico con tolerancia a glufosinato 
de amonio y resistencia a lepidópteros, y otro maíz transgénico tolerante a glifosato. Se cumplen 10 años 
de cultivos GM en Argentina. 
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Biotecnología 7 
• 2007: la empresa argentina Bio Sidus obtiene vacunos clonados y transgénicos que portan el gen que 
codifica para la insulina humana (conocidos como dinastía Patagonia), con el objeto de obtener la hormona 
a partir de su leche. Otro grupo de investigación local logra la gestación del primer clon equino de América 
latina. 
• 2008: científicos japoneses desarrollan la primera rosa azul. Científicos argentinos crean vacas que dan 
leche con hormona de crecimiento bovino (dinastía Porteña). 
• 2009: se secuencia el primer genoma bovino de una vaca Hereford. Clones de: camello y un toro campeón 
en el mundo. Argentina siembra algodón con características acumuladas (resistencia a insectos y tolerancia 
a herbicida) y supera los 20 millones de hectáreas de cultivos GM. La adopción representa el 100% de la 
soja, el 98% del algodón y el 82% del maíz. 
• 2010: Genomas completos de: frutilla silvestre, soja, durazno, manzano, ricino y de una gramínea del grupo 
del trigo y la cebada. Investigadores argentinos logran clonar espermatozoides. Científicos de Estados 
Unidos crean la primera célula controlada por un genoma sintético. En Argentina, investigadores clonan 
por primera vez un caballo. 
• 2011: Secuenciación del genoma de la papa realizado por un grupo de científicos de 14 países (incluyendo 
a investigadores del INTA Balcarce). Científicos argentinos secuencian por primera vez el genoma de un 
microorganismo que sobrevive en condiciones extremas en la Puna Argentina. En Argentina, se desarrolla 
el primer bovino genéticamente modificado del país, que en su edad adulta producirá leche semejante a la 
leche materna. 
• 2012: Genoma del gorila, del cerdo y el jabalí. La Administración de Alimentosy Fármacos de EE.UU. 
aprueba el primer medicamento producido por zanahorias genéticamente modificadas para uso en 
pacientes con enfermedad de Gaucher. Argentina autoriza la siembra comercial de maíces con cuatro y 
cinco genes acumulados para el control de malezas e insectos. 
• 2013: consorcio internacional logra descifrar el genoma del garbanzo. Además, un equipo de investigadores 
de diferentes países secuencia y ensambla el genoma del kiwi. 
• 2014: Secuencian el genoma del pino taeda, el genoma más grande secuenciado hasta el momento (es 
siete veces más grande que el genoma humano). En Brasil, la CTNBio aprueba la liberación comercial de un 
mosquito Aedes aegypti transgénico para combatir el dengue. Investigadores españoles desarrollan un 
trigo transgénico con bajo contenido en gliadinas que sería apto para consumo de personas celíacas; se 
llevarán a cabo ensayos clínicos para evaluarlo en personas con dicha enfermedad. 
• 2015: Científicos argentinos secuencian los genomas completos de una bacteria resistente al arsénico, que 
en el futuro podría ayudar a diseñar tecnologías para prevenir la contaminación con ese tóxico; y de una 
bacteria del malbec. También se caracterizaron todos los genes de la yerba mate, que alcanzan un total de 
32.355. Se clona por primera vez en Argentina un animal en extinción, se trata de la chita. 
• 2016: Se cumplen 20 años de cultivos transgénicos en Argentina. 
• 2017: En Argentina se aprueba la soja transgénica con tolerancia a los herbicidas a base de glufosinato de 
amonio e inhibidores de la enzima p- hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (HPPD) y el cártamo con expresión 
de pro- quimosina bovina en semilla. 
• 2018: Se suman la alfalfa con tolerancia al herbicida glifosato y menor contenido de lignina, que implica 
mejor calidad de forraje, y la papa con resistencia al virus PVY, entre otros a la lista de cultivos transgénicos 
aprobados en Argentina. 
 
Definición de Biotecnología 
 
¿Qué definimos como Bioingeniería, biotecnología, Ingeniería Bioquímica o “nueva” Microbiología 
Industrial? Para poder ensayar una definición digamos para empezar que sus principios son: 
 
1. El estudio de las transferencias de movimiento, masa y energía a intervalos de temperatura 
inferiores a los 100ºC, generalmente a presión atmosférica y con fluidos viscosos. 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 8 
2. Numerosas operaciones tipo son comunes a la Ingeniería Química, pero a veces tienen campos de 
aplicación diferentes (ejemplo: la teoría de la filtración se aplica al estudio de la suspensión de 
lodos activados). 
3. Problemas técnicos como la esterilización (que puede incluir el uso de calor, de agentes químicos 
o radiaciones) deben ser considerados como nuevas operaciones tipo propias. 
4. Es necesario el conocimiento de la biología pues se estudia siempre el empleo de microorganismos 
y de materiales como las proteínas y las enzimas 
5. Técnicas más especializadas como la producción de vacunas exigen una formación más profunda y 
particular. 
A la luz de estas consideraciones podrían aceptarse como válidas las siguientes definiciones: 
• La primera que apareció en “chemical Engieneering” en 1947: “El ingeniero bioquímico es un 
ingeniero que posee una formación científica que abarca la matemática, la física y la química y que 
debe tener además un conocimiento teórico y práctico de las reacciones biológicas y 
microbiológicas”. 
• La segunda en “Applied Microbiology” en 1960, debida a Elmer Gaden: “La ingeniería Bioquímica 
es una disciplina estrechamente ligada al conjunto de los conocimientos científicos humanos, y por 
ello, contribuye al aumento de éstos”. 
 
El propósito de la Ingeniería Bioquímica es el de dar soluciones prácticas a los problemas que presenta la 
producción industrial de sustancias de origen biológico en forma rentable utilizando la acción de los 
microorganismos adecuados, convenientemente seleccionados. 
 
Una definición completa de Biotecnología sería la siguiente: 
 
“La Biotecnología es el uso integral de las ciencias naturales como la Microbiología, Bioquímica, Genética 
y Enzimología y la Ingeniería (Química, Mecánica, Electrónica, Informática, Civil) para su aplicación en los 
Biosistemas constituidos por células (vegetales, animales y microbianas o sus partes) en agricultura y ganadería; 
bioindustrias (farmacéutica, alimentaria) y saneamiento ambiental para proveer a la sociedad de bienes y 
servicios mediante soluciones prácticas y rentables”. 
 
Se puede dividir en dos categorías que son: la “biotecnología tradicional” y la “nueva biotecnología”. Las 
principales aplicaciones de la biotecnología tradicional incluyen la obtención de alimentos e ingredientes 
saborizantes, ácido cítrico, alcohol industrial, antibióticos entre otros. La nueva biotecnología incluye la ingeniería 
genética y la fusión celular para obtener organismos capaces de formar productos útiles. 
 
Microbiología Industrial 
 
 Las industrias de procesos bioquímicos aprovechan materiales diversos, como desechos de la industria 
alimentaria, para producir microorganismos o sustancias producidas por ellos de interés comercial. 
 
 Esto podríamos esquematizarlo así: MICROORGANISMOS (bacterias, hongos, levaduras, tejido celular, etc.) 
+ SUSTANCIAS NUTRITIVAS (C, H, O, N, S, P, metales, vitaminas, etc.) + CONDICIONES AMBIENTALES (pH, 
temperatura, agitación, oxígeno disuelto, etc.) = MICROORGANISMOS (biomasa) + PRODUCTOS (antibióticos, 
vitaminas, ácidos orgánicos, alcoholes, enzimas, efluentes depurados, etc.) + CO2 (si el proceso es aeróbico). 
 
 La explotación industrial de los microorganismos es lo que constituye la industria de las fermentaciones. 
Enseguida se precisará el significado del término “fermentación”. Por ahora se dirá que para que una fermentación 
se produzca deben cumplirse los siguientes requisitos: 
• Tener un microorganismo idóneo para realizar el proceso o sintetizar el producto buscado. 
• Proveer un medio de cultivo que contenga las sustancias necesarias en calidad y cantidad. 
• Establecer, mantener y controlar las condiciones fisicoquímicas. 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 9 
Como resultado se obtendrá una cantidad de microorganismos superior a la inicial y el producto buscado. 
En una planta industrial lógicamente habrá tres áreas principales diferentes: laboratorio, fermentación y separación 
de biomasa por centrifugación y extracción de productos. 
 
Tratar de enumerar los productos posibles de obtener no es sencillo. Desde un punto de vista práctico se 
podría basar en la estructura química: 
• Ácidos orgánicos (acético, cítrico, láctico, glucónico, etc.) 
• Alcoholes y solventes (etanol, glicerol, butanol, acetona, 2-3 butanodiol, etc.) 
• Aminoácidos (glutamato de sodio, l-lisina, d-l-melionina, l-triptofano, l-valina, etc.) 
• Antibióticos (penicilina, terramicina, tetraciclina, nistatina, estreptomicina, etc.) 
• Esteroides (cortisona, hidrocortisona, testosterona, prednisona, etc.) 
• Vitaminas (ácido ascórbico C, ciano cobalamina B12, β-caroteno pro A, etc.) 
• Proteínas unicelulares (bacterias, levaduras, hongos, algas) 
• Otros (enzimas, alcaloides, insecticidas biológicos, metano, etc.) 
 
Se definirá ahora el término “fermentación”. Este viene del latín “fervere”, hervir. Caracteriza el principio 
de la tradicional fermentación alcohólica en que las burbujas de gas carbónico van continuamente a estallar a la 
superficie dando al mosto la apariencia de un líquido en ebullición. Se ha extendido su sentido englobando en el 
término a la sucesión de reacciones de oxido reducción a que la acción de microorganismos somete a compuestos 
orgánicos (o no) fuentes de carbono (o no) y energía en que los compuestos intermedios y/o finales actúan de 
donantes y aceptores de hidrógeno. Estos últimos constituyen los “productos de fermentación” que se acumulan 
en el medio. Estos productos son numerosos y provienensobre todo de la fermentación de los glúcidos y en este 
caso, la gran variedad de productos terminales se debe a los diversos modos de reducción del ácido pirúvico: 
 
Figura Nº1: Glicólisis 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 10 
 
Figura Nº2: Ciclo de Krebs 
 
Esta variedad de productos está ligada a la presencia o ausencia de ciertas enzimas en los microorganismos. 
Así, las bacterias lácticas que no poseen la piruvato-decarboxilasa producen ácido láctico mientras que las levaduras 
pueden decarboxilar el pirúvico para dar acetaldehído y luego etanol. 
 
 
 
Levadura (Saccharomyces cerevisiae) Bacterias Lácticas (Lactobacillus delbrücki) 
Figura Nª3: Fermentaciones del ácido pirúvico por levaduras y bacterias lácticas 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 11 
Actualmente, se generaliza aún más el término fermentación definiéndolo como “todo proceso en el que 
modificaciones de naturaleza química se producen sobre un sustrato gracias a las enzimas de origen microbiano”. 
Definiremos luego a las enzimas como los catalizadores biológicos. 
 
La actividad bioquímica de los microorganismos debido a la actividad de sus enzimas es particularmente 
importante: 1g de cuerpos celulares de Micrococcus ureae puede descomponer 1.200g de urea/hora: 
CO(NH2)2 + H2O CO2 + 2NH3 
 
1g de ciertas células bacterianas pueden desdoblar en galactosa y glucosa hasta 14.000g/h de lactosa. 
 
El termino microorganismos de los que existen millares de especies agrupa ampliamente en el sentido de 
la microbiología industrial lo que Sédillot en 1878 agrupó bajo el termino general de microbios. Las posibilidades 
de utilizar a los gérmenes industrialmente están ligadas a los siguientes criterios: 
 
1. Crecimiento rápido sobre sustratos baratos. 
2. Cultivo fácil y abundante. 
3. Producción abundante de enzimas. 
4. Obtención de las transformaciones buscadas de manera rápida y simple y con buenos 
rendimientos. 
5. Conservación en el tiempo de las características del microbio elegido. 
6. Que los productos sean fácilmente aislados y purificados. 
 
Los microorganismos utilizados en los procesos industriales se obtienen generalmente aislándolos del 
medio ambiente mediante diferentes técnicas. Una técnica que ha dado buenos resultados es el aislamiento por 
enriquecimiento. Se parte de un cultivo heterogéneo en un medio especial en el que solo pueden sobrevivir los 
que se adaptan mejor; con los sobrevivientes se inicia otra fermentación con el mismo medio y así se continua 
hasta obtener un cultivo puro (o mixto) capaz de crecer en las condiciones de pH, temperatura, etc. especificadas. 
También puede recurrirse a las colecciones, especialmente cuando se requieren microorganismos para hacer 
dosajes microbiológicos o estudios cinéticos. 
 
Nombre País Tipo de microorganismos 
ATCC (American Tipe Culture Collection) Estados Unidos Bacterias, actinomicetos, hongos, algas, 
protozoarios 
CBS (Central Bureau Voor Schimmelculture) Holanda Hongos y actinomicetos 
NCTC (National Collection of Type Culture) Inglaterra Bacterias, actinomicetos y hongos 
CCIU (Culture Collection of Indiana University) Estados Unidos Algas 
 
Cuadro Nº1: Principales colecciones microbianas 
 
El cuadro siguiente es una comparación entre los tiempos de división de diversas células vivas. Esto está a 
favor del empleo industrial de los microorganismos. 
 
Organismos Tiempo de división 
Levaduras y bacterias 15 a 120 min 
Algas 2 a 48 h 
Hierbas 1 a 2 semanas 
Pollos 4 semanas 
 
Cuadro Nº2: Tiempos de duplicación 
 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 12 
En contrapartida esta elevada velocidad de reproducción exige gran cantidad de oxígeno. Esta circunstancia 
necesita del aporte ingenieril tanto en la optimización de las etapas como para hacer los cambios de escala. 
 
Organismos Micro moles de O2 consumido/mg de materia celular seca x hora 
Células renales 8 – 10 
Células hepáticas 2 – 5 
Saccharomyces cerevisiae 100 
Escherichia coli 300 
Acetobacter 1000 
Cuadro Nº3: Demandas de oxigeno 
 
 Por otra parte, la variedad de enzimas elaboradas por un microorganismo es prodigiosa. Para E. coli más 
de 2.000. 
 
 Otro ejemplo es “Aspergillus orizae” algunas de las enzimas que se han aislado de este hongo son: 
α-amilasa, β-amilasa, maltasa, lactasa, proteinasa, peptidasa, dipeptidasa, lipasa, celulasa, sulfatasa, catalasa, 
amidasa, fosfatasa, etc. 
 
 Cada enzima está dotada de una actividad bioquímica específica, lo que permite concebir las inmensas 
posibilidades de la Bioingeniería del futuro. 
 
Ingeniería Genética 
 
 En la Naturaleza, la aparición de nuevas características genéticas se debe a dos fenómenos: 
- Mutaciones: Cambios del ADN, naturales o espontáneos, o bien inducidos por agentes químicos o físicos. 
- Recombinaciones: Incorporación de nuevos caracteres por conjugación de organismos del mismo género 
y especie. 
 
¿Cuál es la causa de la Barrera de las Especies? 
 
 Las Enzimas de Restricción. Cuando a una célula penetra material genético extraño (ADN), las enzimas de 
restricción lo destruyen. Esta “destrucción” consiste en cortar en sitios específicos al ADN. 
 
 La Ingeniería Genética consiste en fragmentar “in vitro” ADN de distintos orígenes mediante una misma 
enzima de restricción. Utilizar otras enzimas, ADN ligasas, para unir ADN de distintos orígenes. Este ADN se llama 
ADN-recombinante. Y finalmente introducir ADN-r en las células para que se “exprese”. 
 
 Ejemplo: “Insulina Humana” por Escherichia coli 
 
(Células de páncreas humano) + (Células de E. coli) ADN fragmentado 
 Enzimas de ADN ligasas 
 Restricción células 
 
 (Escherichia coli con ADN-r) INSULINA HUMANA 
 
 
 
 
Biotecnología 
 
 En resumen, podemos definir la Biotecnología de la siguiente manera esquemática: 
Tema Nº1 
Definición de Biotecnología 
 
 
Biotecnología 13 
 
 
LA BIOTECNOLOGÍA 
Es el uso integral de: 
 
 
Las Ciencias Naturales: La Ingeniería: 
Microbiología Química 
Bioquímica Mecánica 
Genética Electrónica 
Enzimología Informática 
Biología Civil 
 
 
 
para su aplicación en 
 BIOSISTEMAS vegetales 
 constituidos por células animales 
 microbianas 
o sus partes 
en 
 
 
 
Guerra biológica Agricultura Bioindustrias SANEAMIENTO 
 y Ganadería Farmacéutica AMBIENTAL 
 Alimentaria 
 
Para proveer a la Sociedad de 
BIENES Y SERVICIOS 
 
 
mediante soluciones PRÁCTICAS Y RENTABLES

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