Defina el concepto de biotecnología. ¿Qué utilidad tienen los microorganismos en biotecnología? Cite ejemplos de productos biotecnológicos de utilidad en medicina y alimentación respectivamente que utilicen microorganismos en su elaboración, indicando en cada caso el tipo y papel de dichos microorganismos en la misma. [1,25 puntos]
La BIOTECNOLOGÍA es el uso de organismos vivos, o de partes de ellos como células o enzimas, para obtener productos o servicios útiles para el ser humano. Es una actividad antiquísima —el pan, el vino, la cerveza, el queso y el yogur son biotecnología y se practican desde hace milenios—, aunque hasta el siglo XIX se hiciera sin saber que en ella intervenían microorganismos. Se distingue hoy entre biotecnología TRADICIONAL, que aprovecha lo que los organismos hacen de manera natural, y biotecnología MODERNA, basada en la ingeniería genética, que permite diseñarlos.
LA UTILIDAD DE LOS MICROORGANISMOS en biotecnología es tan grande que son sus protagonistas indiscutibles, y por cinco razones concretas:
Su VELOCIDAD DE MULTIPLICACIÓN. Una bacteria puede dividirse cada veinte minutos, de modo que en pocas horas se obtiene una biomasa enorme y el proceso se escala con rapidez.
Su VERSATILIDAD METABÓLICA. Entre todos ellos son capaces de degradar y de sintetizar prácticamente cualquier compuesto orgánico, incluidos los que ningún organismo superior maneja: hidrocarburos, celulosa, quitina, compuestos aromáticos.
La SENCILLEZ Y BARATURA DE SU CULTIVO. Crecen en fermentadores sobre medios simples, a menudo subproductos agrícolas, y en un espacio reducido.
La FACILIDAD PARA MANIPULARLOS GENÉTICAMENTE. Su genoma es pequeño, tienen plásmidos que sirven de vector y aceptan ADN ajeno con facilidad, lo que los convierte en las fábricas ideales de proteínas humanas.
Y el hecho de que sus productos —enzimas, antibióticos, ácidos orgánicos, vitaminas— sean directamente los que interesan.
EJEMPLO EN MEDICINA: la INSULINA HUMANA RECOMBINANTE. El microorganismo es la BACTERIA Escherichia coli, un procariota, o bien la levadura Saccharomyces cerevisiae. Su papel es el de FÁBRICA: se le introduce, dentro de un plásmido recombinante, el gen humano de la insulina obtenido por retrotranscripción del ARN mensajero pancreático, y la bacteria lo transcribe y lo traduce como si fuera propio, gracias a la universalidad del código genético. Cultivada en fermentadores industriales produce insulina humana, que después se purifica, y con ella se trata la diabetes mellitus. La ventaja sobre la insulina de cerdo o de vaca que se usaba antes es que es idéntica a la humana, ilimitada y muy pura.
Otro ejemplo médico clásico, este sin ingeniería genética, es la PENICILINA: el microorganismo es el HONGO Penicillium notatum o chrysogenum, y su papel es el de PRODUCTOR NATURAL, ya que sintetiza el antibiótico como metabolito secundario para competir con las bacterias de su entorno; la industria se limita a seleccionar cepas de alto rendimiento y a cultivarlas.
EJEMPLO EN ALIMENTACIÓN: el YOGUR. Los microorganismos son dos BACTERIAS lácticas, Lactobacillus delbrueckii subespecie bulgaricus y Streptococcus thermophilus, procariotas las dos, que se inoculan en la leche pasteurizada y se mantienen a unos 42 grados. Su papel es el de AGENTE FERMENTADOR: realizan la fermentación láctica, degradando la lactosa de la leche a ácido láctico:
El ácido láctico baja el pH hasta unos 4,5, y eso precipita la caseína dándole al yogur su textura y su sabor, y a la vez conserva el alimento impidiendo el crecimiento de bacterias putrefactivas. Las dos especies, además, se estimulan mutuamente: el estreptococo consume el oxígeno y produce ácido fórmico que favorece al lactobacilo, y este libera aminoácidos que aquel necesita.
Otro ejemplo alimentario es el PAN, en el que el microorganismo es la LEVADURA Saccharomyces cerevisiae, un hongo unicelular, cuyo papel es realizar la fermentación alcohólica: el dióxido de carbono que desprende queda atrapado en la red de gluten y hace subir la masa, mientras el etanol se evapora en el horno.