Biotecnologías aplicadas
Cuando Bautista amasa pan casero con su abuela en Rosario, la masa queda chata y pesada. Dos horas después, tapada con un repasador en un lugar tibio, está el doble de grande y llena de burbujitas. Nadie la infló. ¿Quién hizo ese trabajo? Spoiler: son seres vivos que no se ven a simple vista. Al final de la página volvemos a esta masa.
Qué es la biotecnología
La biotecnología es el conjunto de técnicas que usan seres vivos (casi siempre microorganismos) o partes de ellos, como sus enzimas, para obtener productos o resolver problemas.
Hay dos grandes familias:
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Biotecnología tradicional: se usa desde hace miles de años, sin saber qué pasaba por dentro. Pan, yogur, vino, cerveza, queso, vinagre.
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Biotecnología moderna: se modifica el material genético de un microorganismo para que fabrique algo nuevo o en mayor cantidad. Ejemplos: la insulina producida por bacterias o enzimas de uso industrial.
La clave es la misma: cada microorganismo tiene vías metabólicas (cadenas de reacciones con enzimas) que transforman unas sustancias en otras. La biotecnología elige el microorganismo cuya vía produce justo lo que buscamos.
Definí qué es la biotecnología y mencioná dos ejemplos de productos cotidianos que se obtienen con la ayuda de microorganismos, como el yogur o el pan.
Definí qué es la biotecnología y mencioná dos ejemplos de productos cotidianos que se obtienen con la ayuda de microorganismos, como el yogur o el pan.
Fermentación: pan, yogur y bebidas
La fermentación es un proceso metabólico que obtiene energía de una molécula orgánica (como la glucosa) sin usar oxígeno. Rinde mucha menos energía que la respiración aeróbica, pero a los microorganismos les alcanza para vivir. Lo que nos interesa son sus productos finales.
| Tipo | Microorganismo | Sustrato | Productos | Ejemplo |
|---|---|---|---|---|
| Alcohólica | Levaduras (hongos unicelulares) | Glucosa | Etanol + CO₂ + energía | Pan, vino, cerveza |
| Láctica | Bacterias lácticas | Lactosa (que se degrada a glucosa) | Ácido láctico + energía | Yogur, queso |
En el yogur pasa algo parecido: las bacterias lácticas fermentan la lactosa de la leche y producen ácido láctico. Ese ácido baja el pH, las proteínas de la leche se coagulan y se espesa. También le da el gusto ácido.
Explicá qué es la fermentación y nombrá el microorganismo y el producto principal en la elaboración del pan y en la del yogur.
Explicá qué es la fermentación y nombrá el microorganismo y el producto principal en la elaboración del pan y en la del yogur.
Bautista quiere explicar a su curso cómo se produce pan casero. Redactá una explicación de cómo participan las levaduras: qué sustancias consumen, qué sustancias…
Bautista quiere explicar a su curso cómo se produce pan casero. Redactá una explicación de cómo participan las levaduras: qué sustancias consumen, qué sustancias producen y por qué la masa aumenta de volumen. Mencioná por qué se cuece después en el horno.
Fármacos, enzimas y combustibles
Con la biotecnología moderna, los microorganismos son verdaderas «fábricas».
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Fármacos. El antibiótico penicilina lo produce un hongo (Penicillium). Hoy se cultivan hongos y bacterias en grandes recipientes llamados biorreactores o fermentadores. La insulina para personas con diabetes se obtiene de bacterias a las que se les introdujo el gen humano de la insulina.
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Enzimas industriales. Microorganismos producen enzimas que se usan en detergentes (que degradan manchas de grasa o proteínas), en la industria láctea o textil.
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Combustibles. Las levaduras fermentan los azúcares de la caña de azúcar o del maíz y producen bioetanol, que se mezcla con la nafta. Otros microorganismos producen biogás (metano) a partir de residuos, y biodiésel a partir de aceites.
Qué hay que controlar en un biorreactor
Cada microorganismo funciona bien solo en ciertas condiciones, porque su vía metabólica depende de enzimas:
| Condición | Por qué importa |
|---|---|
| Temperatura | Las enzimas tienen una temperatura óptima: si es baja, la reacción es lenta; si es alta, se desnaturalizan. |
| pH | Cambia la forma de las enzimas y su actividad. |
| Nutrientes | Son la materia prima para crecer y para fabricar el producto. |
| Oxígeno | Algunos hongos necesitan oxígeno (aerobios); otros microorganismos fermentan sin él. Lo que haya en el recipiente decide qué vía se activa. |
| Esterilidad | Evita que otras especies compitan por los nutrientes o produzcan sustancias no deseadas. |
Bioetanol: ventajas y desventajas
El bioetanol se produce por fermentación alcohólica de los azúcares de la caña o del maíz (el almidón del maíz primero se degrada a glucosa).
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Ventaja: viene de plantas que captaron CO₂ al crecer, por lo que el balance de emisiones puede ser menor que el de la nafta fósil, y es renovable.
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Desventaja: usar tierras y cultivos para combustible compite con la producción de alimentos y puede presionar sobre los precios, y puede promover monocultivos o desmontes.
Compará el bioetanol que se obtiene de la caña de azúcar o del maíz con la nafta de origen fósil. Indicá qué vía metabólica microbiana se utiliza para producirlo y…
Compará el bioetanol que se obtiene de la caña de azúcar o del maíz con la nafta de origen fósil. Indicá qué vía metabólica microbiana se utiliza para producirlo y señalá una ventaja y una desventaja ambiental o social del uso de cultivos para obtener combustible.
Un laboratorio de La Plata produce un antibiótico con un hongo cultivado en grandes recipientes. Describí qué condiciones deben controlarse (temperatura, pH, nutrientes,…
Un laboratorio de La Plata produce un antibiótico con un hongo cultivado en grandes recipientes. Describí qué condiciones deben controlarse (temperatura, pH, nutrientes, oxígeno, esterilidad) y por qué cada una influye en la vía metabólica del microorganismo. Argumentá qué problemas podría haber si el cultivo se contamina con otra especie.
Biodegradación y biorremediación
Los descomponedores (bacterias y hongos) obtienen su alimento degradando materia orgánica. A eso se lo llama biodegradación: las enzimas de los microorganismos rompen moléculas complejas en otras más simples, que vuelven al ambiente.
Cuánto tarda depende de si hay microorganismos con las enzimas adecuadas:
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Se degradan rápido: restos de frutas y verduras, cáscaras de banana, papel (semanas o meses).
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Se degradan muy lentamente: la mayoría de los plásticos como las botellas de PET (cientos de años), el telgopor, el vidrio.
La biorremediación usa esa capacidad para limpiar ambientes contaminados. Por ejemplo, tras un derrame de petróleo en el mar se pueden aplicar bacterias que usan hidrocarburos como fuente de carbono y energía.
Ventaja frente a un método mecánico (barreras, absorbentes, recolección): puede degradar el contaminante disperso, incluso el que no se alcanza a recoger, y deja menos residuos. Limitaciones: es más lenta, depende de la temperatura, los nutrientes y el oxígeno, y no sirve con todos los contaminantes. Muchas veces se combinan ambos métodos.
Definí biodegradación y escribí un ejemplo de un material que se degrade con facilidad y otro que lo haga con mucha lentitud.
Definí biodegradación y escribí un ejemplo de un material que se degrade con facilidad y otro que lo haga con mucha lentitud.
Tras un derrame de petróleo en el mar, se emplean bacterias que degradan hidrocarburos. Explicá qué es la biorremediación, por qué estas bacterias pueden ayudar a…
Tras un derrame de petróleo en el mar, se emplean bacterias que degradan hidrocarburos. Explicá qué es la biorremediación, por qué estas bacterias pueden ayudar a limpiar el ambiente y qué ventaja y qué limitación podría tener respecto de un método puramente mecánico.
Residuos orgánicos: relleno, compost y biogás
Una ciudad produce toneladas de basura orgánica por día. Dos opciones:
| Relleno sanitario | Compost y biogás | |
|---|---|---|
| Proceso | Sepultado: poco oxígeno, degradación lenta, sobre todo anaerobia | Degradación controlada: aerobia (compost) o anaerobia (biodigestor) |
| Productos | Lixiviados (líquidos contaminantes) y gas metano que debe captarse | Compost (abono rico en nutrientes) y biogás (metano, usable como energía) |
| Ambiente | Ocupa mucho terreno, riesgo para napas, el metano es gas de efecto invernadero | Reduce volumen, devuelve nutrientes al suelo, menos emisiones si se capta el gas |
| Comunidad | Costo de terrenos y olores | Abono para plazas y huertas, energía, puestos de trabajo |
Una municipalidad debate dos opciones para tratar su basura orgánica: enterrarla en un relleno sanitario o producir compost y biogás con microorganismos. Compará ambas…
Una municipalidad debate dos opciones para tratar su basura orgánica: enterrarla en un relleno sanitario o producir compost y biogás con microorganismos. Compará ambas opciones en cuanto a procesos de biodegradación, productos obtenidos, impacto ambiental y beneficios para la comunidad. Elegí una y fundamentá tu postura con al menos tres argumentos.
Resumen
Volvé al principio: la masa de Bautista crece porque las levaduras fermentan los azúcares y liberan CO₂, que queda atrapado en la masa.