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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)
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