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Biotecnologia Microbiana - UFGD

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Biotecnologia Microbiana
Thaline de Mattos Carbonaro
Spinks (1980) define Biotecnologia como a utilização de organismos vivos ou sistemas biológicos para a produção industrial.
Os agentes biológicos:
As células e os cromossomos
Os microrganismos
As enzimas e anticorpos
Os ácidos nucléicos e os genes
Biotecnologia Microbiana ou Microbiologia industrial 
área da Microbiologia que utiliza micro-organismos em processos industriais com objetivo de produzir bens e serviços.
Desempenham funções únicas e cruciais na manutenção de ecossistemas, como componentes fundamentais de cadeias alimentares e ciclos biogeoquímicos (Myers, 1996; Schimel, 1995).
Estima-se que menos de 10% dos microrganismos existentes no planeta tenham sido caracterizados e descritos (Staley, 1998).
Protozoários - Estima-se que apenas 10% dos protozoários são conhecidos
Ácaros - São conhecidos 45.000 espécies de ácaros. Este número representa apenas 5% do total de espécies existentes. 
Nematóides - invertebrados microscópicos que vivem nas películas de água formadas ao redor de partículas do solo. Estima-se que mais de 100.000 espécies de nematóides ainda estão para ser descritas (NSF, 1997)
Bactérias e Arqueas (Archaea) - são conhecidos menos que 1% das bactérias e arqueas existentes na biosfera.
Fungos - apenas 5% dos fungos existentes foram descritos.
A biotecnologia é baseada na busca e descoberta de recursos biológicos industrialmente exploráveis. Uma abordagem clássica das etapas do processo de busca e descoberta biotecnológica passa resumidamente por:
coleta de material biológico adequado;
seleção e triagem de materiais com os atributos desejados;
seleção final do(s) melhor(es) candidato(s) a partir de uma lista reduzida de opções, e;
desenvolvimento de um produto comercial ou processo industrial (Bull et al, 2000).
Métodos independentes-de-cultivo tendem a substituir métodos baseados em isolamento e cultivo para a realização de levantamentos e comparação da composição, diversidade e estrutura de comunidades microbianas (Hugenholtz & Pace, 1996; Hugenholtz et al., 1998a, b)
A diversidade genética e metabólica dos microrganismos tem sido explorada há muitos anos visando a obtenção de produtos biotecnológicos, tais como:
Produção de antibióticos (estreptomicina, penicilina, etc.);
Alimentos (e.g., cogumelos);
Processamento de alimentos (queijo, iogurte, vinagre, etc.);
Bebidas alcoólicas (vinho, cerveja, etc.);
Ácidos orgânicos (cítrico e fumárico);
Álcoois (etanol);
Alimentos fermentados (molho de soja);
Tratamento e/ou remediação de resíduos (esgotos domésticos, lixo), e;
Agricultura, na fertilização de solos (fixação biológica de nitrogênio), controle biológico de pragas e doenças (controle da lagarta da soja, da cigarrinha da cana de açúcar, de fitopatógenos como Rhizoctonia e outros). 
Produção de vinhos
Microrganismos na produção de cervejas
 A partir de grãos maltados: grãos de cevada germinados (enzimas que digerem o amido convertendo-o em açúcar)
 Maceração dos grãos
 Cozimento: enzimas degradam o amido a glicose que será fermentada
 pelas leveduras. Proteínas e aminoácidos (1 hora a 65-67 C)
 Adição de lúpulo (aromatizante e antimicrobiano)
 Fervura para liberar ação do lúpulo e coagulação de proteínas
Filtragem
 Resfriamento
 Fermentação: 
 alta fermentação: leveduras em todo o mosto (ales) – S. cerevisae
 baixa fermentação: no fundo do tanque (cervejas claras) – S. carlsbergensis
 Filtragem
 Isolamento das estirpes
 Testes de eficácia e ausência de toxicidade 
 Seleção das estirpes mais produtivas
 Modificação genética (nem sempre necessária) 
 Produção em fermentadores
 Extração dos compostos antimicrobianos:
 Solventes orgânicos
 Adsorção
 Precipitação química
 Purificação
 Testes continuados para busca de estirpes cada vez mais eficientes
Isolamento e seleção de microrganismos produtores de antibióticos
Alguns antibióticos produzidos comercialmente
Antibiótico			Microrganismo Produtor
Cloranfenicol			Síntese química: anteriormente produzido 
				via síntese microbiana por S. venezuelae (A)
Cicloserina			Streptomyces orchidaceus (A)
Eritromicina			Streptomyces erithreus (A)
Cefalosporina			Cephalosporium sp. (F)
Kanamicina			Streptomyces kanamyceticus (A)
Griseofulvina			Penicillium griseofulvin (F)
Bacitracina			Bacillus licheniformis (BFE)
Neomicina			Streptomyces fradiae (A)
Nistatina				Streptomyces noursei (A)
Penicilina				Penicillium chrysogenum (F)
Polimyxina B			Bacillus polimyxa (BFE)
Estreptomicina			Streptomyces griseus (A) 
Tetraciclina			Streptomyces rimosus (A)