aplicacion industrial de los halofilos

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HALOFILOS, APLICACIÓN INDUSTRIAL Microbiología Tecnología En Regencia De Farmacia Septiembre De 2014 CLARENA GUZMAN RUIZ ANGY CARVAJAL FERNANDEZ ELIZABETH ORTIZ MAZO PAOLA OQUENDO MANRIQUE JUAN CARLOS ROA

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Page 1: APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HALOFILOS

HALOFILOS, APLICACIÓN INDUSTRIAL Microbiología

Tecnología En Regencia De Farmacia Septiembre De 2014

CLARENA GUZMAN RUIZ ANGY CARVAJAL FERNANDEZ

ELIZABETH ORTIZ MAZOPAOLA OQUENDO MANRIQUE

JUAN CARLOS ROA

Page 2: APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HALOFILOS

CONTENIDO

• Introducción

• Objetivos

1. ¿Que son los Halófilos?

2. Productos especializados

3. Aplicaciones en alimentación y agricultura

4. Enzimas Halofilicas

5. Aplicaciones ambientales

6. Producción de biocombustible

7. Aplicaciones medicas

8. Usos educativos

9. Conclusiones

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• Desde tiempos inmemoriales, la sal ha sido utilizada parasazonar y preservar alimentos y aún hoy, continuamospracticando la conservación de bacalao, cecina, aceitunas yverduras en salmueras.

• La sal ha estado presente en la mayoría de las sociedadeshumanas por su importancia y utilidad en la industriaalimenticia, farmacéutica y la academia.

• Los Halófilos son quienes minimizan ese efecto salino en lasuperficie e interior del planeta, mantiene el balance de lasconcentraciones adecuadas para el planeta.

• Salt: sal , Pertaining: perteneciente

• Para pagar a las personas con sal en tiempos antiguos.Soldados Romanos.

• La sal es uno de los principales productos necesarios para lasubsistencia de la humanidad, sin embargo cuando seencuentra en altas concentraciones se puede convertir en unproblema ambiental.

INTRODUCCION

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OBJETIVOS

• Identificar a los halófilos comoparte del ambiente planetario y suimportancia en la industria

• Conocer las aplicaciones de loshalófilos en la agricultura, laalimentación y la farmacia.

• Comprender las diferentesfunciones halófilas que contribuyenal mejoramiento de nuestroecosistema.

• Conocer algunos avances científicosque se han generado a partir de loshalófilos y como han beneficiado ala humanidad.

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1. DEFINICION: ¿QUÉ SON LOS HALÓFILOS?

• Son bacterias amantes de la sal.

• Son organismos extremófilos; esdecir, adaptados a condicionesambientales muy difíciles desoportar para la mayoría de los seresvivos; en este caso, altasconcentraciones de sal.

• En la actualidad se conoce que lasbacterias halófilas requierenconcentraciones mayores a 10% desal, o cloruro de sodio (NaCl), paravivir, y que pueden tolerar hasta 34%de NaCl.

• Por ejemplo, pueden vivir en ambientesmás ácidos que el jugo de limón, soportartemperaturas mayores al punto deebullición del agua y muy elevadascondiciones de salinidad o de radiación.

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EJEMPLOS DE HALOFILOS

• Entre los ejemplos del mundo de losextremófilos que se pueden encontrar enescenarios hipersalinos, tenemos el algaverde Dunaliella salina, el eucarionte másextremo conocido, por tolerar unasalinidad de hasta 25% de NaCl.

• Animal más característico de los lagossalados: un crustáceo del género Artemia,comúnmente llamado pulga de agua.

• También podemos encontrar Halovirus,que se encargan de controlar laspoblaciones de haloarqueas.

Vibrio (V. cholerae, V. paraheamolyticus, V.

vulnificus).

En cuanto a los hongos son importantes

Aspergillus penicillioides y Aspergillus

terreus

Pseudomona salinaria,

Micrococcus sp,

Pediococcus halophylus,

Sarcina litoralis,

Halococcus sp.,

Haloferax spp.

Halobacterium spp.

Haloarcula spp.,

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Lagos salinos Suelos salados Hábitats salinos y fríos

Hábitats salinos y alcalinos

Alimentos salados Hábitats poco comunes

Salinas de España y Salar de Atacama, Chile(15 - 30%)Lago Assal, en Djibouti, Somalia(27,7%)Lago salado de UTA, EE.UU(22%)Mar Muerto, Israel(28%)

Mar Rojo(25 a 30%)Alicante, España(2,4 - 12,7%)

Antártica, 300 lagos hipersalinos(28%)Vestfold Hills, lago salino frío(0 - 5 ºC)(0,5 - 20%)Valles Dry, suelo salino(12% a -40 ºC)

Lago Megadi, Kenia y Lago Wadi Natrum,Egipto(pH=9)(10%)Lago Venere, Isla Pantelleria, Italia(pH=9,7)(9 - 17%)

Pescado seco y salsa de soya(6,5 a 10%)Bacalao(19%)

Plantas deldesierto:Atriplexhalinus, Desierto del Neguev, Israel(0,5 - 20%)Animales del desierto: fosas nasales de iguanas(12 a 45 ºC)

Tabla 1. Ecología de los microorganismos halófilos, diferentes hábitats salinos.

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2. PRODUCTOS ESPECIALIZADOS

• Las arqueobacterias halófilas pueden obtener energía a partir de la luzmediante un proceso que no es la fotosíntesis. Cuando baja la tensión deoxígeno al evaporarse el agua la bacteria exporta a la membrana celular unaproteína llamada bacteriorrodopsina que lleva unido un grupo cromóforocarotenoido : el retinal que es de color púrpura.

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APLICACIONES INDUSTRIALES

• Sensores de luz• Óptica no lineal

• Procesamiento de datos óptico• Película fotocrómica

• Detección de fugas de gas• Biochips de señales eléctricas

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Método para la producción de hidroxiectoína

• Ectoina: expendedor de humedad en productos cosméticos. La Ectoina es un compuesto natural quese encuentra en varias especies de bacterias. Se trata de un soluto compatible e Importanteosmorregulador de los procesos de extremófilos.

• Marinococcus halophilus

• Pseudomonas stutzeri

• Halomonas elongata

• Dicho método del articulo se refiere a un polinucleótido aislado que comprende los genes de producción deEctoina e hidroxiectoína, preferiblemente con al menos dos copias del gen que codifica para la enzima Ectoinahidroxilasa, y cuya expresión está dirigida por al menos un promotor activo en condiciones de baja salinidad ytemperatura.

• Salinibacter ruber.

• Halófilas gram positivas

• Sulfato reductoras.

• Bacterias del orden Halanaerobiales

Capaces de acumular concentraciones muy elevadas de iones de K+ y Cl-

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APLICACIONES DE LA ECTOINA

• El activo puro Ectoina está recomendado para proteger la piel de las

alteraciones provocadas por los rayos UV del sol.

• Es ideal para preparar la piel a una exposición solar y para reducir la

deshidratación de la piel.

• Después de la exposición, repara la piel rehidratándola y evitando su

envejecimiento prematuro.

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SOLUTOS COMPATIBLES

• Moléculas orgánicas de bajo peso

molecular, muy solubles y generalmente

de carga neutra.

• “Solutos compatibles“: no interfieren

con el metabolismo celular, alcanzan

concentraciones muy elevadas, del

orden de 1 mol/kg de agua.

• Agentes que favorecen la conservación

de biomoléculas, células completas y

tejidos (dermofarmacia, cosmética y

agricultura)

• Interesantes desde la aplicación en latecnología de enzimas (biosensores,PCR, entre otros).

• ENFERMEDADES DE PECES YMOLUSCOS. Halomonas anticariensis,para comprobar si los mecanismospatogénicos de las bacterias que afectana peces y moluscos en los criaderos seactivan mediante este sistema.

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3. APLICACIÓN EN LA ALIMENTACIÓN

• Los halófilos han sidotradicionalmente importante en laproducción de ciertos alimentosfermentados, su aplicación en laindustria de productos alimenticiosha sido más reciente.

• Utilizando los poderes dedegradación de los halófilos. Noobviando que los halófilos tambiénse encuentran de forma natural enalgunos frutos.

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APLICACIÓN COSMETICA

Se han observado aplicacionesrecientes en soluciones en vegetales,para colorantes de alimentos en lamargarina, productos de panadería yalgunos alimentos preparados.

• En la actualidad nos sirvencomo estabilizadores para lasenzimas y también se aplica enlos productos cosméticos,desde las bacterias halófilasmoderadamente.

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OTRAS APLICACIONES

• Grupo de extremófilos con un granpotencial biotecnológico.

• No sólo producen compuestos deenorme interés industrial, comoenzimas, biopolímeros o solutoscompatibles, sino que ademáspresentan unas propiedadesfisiológicas que facilitan su explotacióncomercial.

• Reduce al mínimo los riesgos decontaminaciones en el laboratorio,lo que permitiría su explotacióncomo fábricas celulares alternativasde la Escherichia coli para laproducción de proteínasrecombinantes.

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4. ENZIMAS HALOFILICAS

• Las enzimas halófilas son de particular interés porque son activos en entornoscon baja actividad de agua, se ha demostrado que las enzimas halófilas muestranimportantes niveles de actividad en medios orgánicos, potencialmentehaciéndolos una opción ideal para biocatalizadores en la presencia de disolventesorgánicos.

• Algunas enzimas se usan en la industria como proteasas, amilasas, esterasas ylipasas, entre otras.

Haloquadratum

Pyrocuccus furiosus

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ENZIMAS INDUSTRIALES

PROTEASAS

• Las Proteasas son enzimas que rompenlos enlaces peptídicos de las proteínas.Usan una molécula de agua parahacerlo y por lo tanto se clasificancomo hidrolasas. Son ampliamenteutilizados en las industrias dedetergentes y de los alimentos.

• La actividad proteolítica con potencialindustrial aplicación se hacaracterizado en Halobacterium spp.

AMILASAS

Producción de jarabe de maíz de alta fructosa(hidrólisis de almidón de maíz).

También se utilizan en la industria textilindustria en el proceso de tamaño y añadido ala lavandería detergentes. En ambos casos,esto se hace para degradar almidón añadido alas prendas.

Las amilasas se han caracterizado de muchascepas halófilas incluyendo halófilos comoHalomonas meridiana.

Serina peptidasa HtrA 2

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ESTERASAS Y LIPASAS

Las esterasas y lipasas son ampliamente utilizado como biocatalizadores debido a sucapacidad de producir compuestos ópticamente puros. Estos tipos de enzimas también hansido ingredientes útiles en detergentes de lavandería para la eliminación de manchas deaceite / grasa.

Una esterasa de Haloarcula marismortui ha sido recientemente purificado y caracterizado

Esterasa naftol

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5. APLICACIONES AMBIENTALES

• Alrededor del 5% de los efluentes mundiales sonde carácter hipersalino y los halófilos ayudan conel crecimiento y floración de esos ambientes asícomo en la Biorremediación y Biodegradaciónde elementos extraños.

• Estudios recientes para identificación de gruposHalofilicos que permitan optimizar el consumomasivo de agua en la industria del papel,textiles y en el proceso de refinería del petróleo.(Aprox 10 barriles de agua salina/1 barril deaceite producido).

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•Reportados como microorganismos halo tolerantes asociados con elconsumo de grasa y petróleo en los sitios de producción.

• Ej. Marinobacter spp. Degrada benceno, tolueno, etilbenceno, y xilenos ala vez que convierte el Benceno en CO2.

Degradación de hidrocarburos

• Tratamiento con Haloferax sp. Y Halorubrum. Especies las cuales ayudan con el tratamiento de aguas hipersalinas de efluentes industriales

•Algunos halófilos son del modelos Haloarchaeon como el Halobacterium sp. Que produce un gas único llamado gas vesicular, que en los organelos permite al microbio obtener una mayor capacidad en estado vertical.

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OTROS USOS

INDUSTRIA DEL CURTIDO

• Durante este proceso se empleauna alta cantidad de sal, para laremoción de piel y par aconservarla.

• los halófilos mas utilizados son:

• Pseudomona Aeruginosa

• Bacillus flexus

• Staphylococus aureus

INDUSTRIA TEXTIL

Eliminación de azo colorantes phenolicos yaniones toxicos .EL EFLUENTE es altamente toxico y salino conconcentraciones de sal del 15-20 %El Salinococcus iranensis y las Halomonas sonespecies que coadyuvan a decolorar loscolorantes azo y usar el fenol como fuenteprimaria de energía.

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CONTAMINACION POR NITRATO

• El Haloferax mediterranei de los pozosespañoles ha sido considerado comodesnitrificado y aumentando elaumento de sal usando NO3, NO2, yamoniaco como remediación de altasconcentraciones de nitrato enpresencia de sal.

• Si no es removido este tipo decontaminante puede traer problemasal consumo humano causando elllamado síndrome post parto o “babyblue”.

ACUICULTURA

Las algas Halofilicas son excelentes en laproducción de carotenoides. BacteriasHalofilicas han sido usadas eficientemente pararemover glicerol de medios D.salinacarotenogenesis. Para optimizar los cultivos quese hacen en el agua o cerca de ella paraalimentos o similares.

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6. PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES

• El potencial de los ambientes hipersalino es adecuado y grande para el crecimiento de microalgasque usan dióxido de carbono, luz solar y agua para crear biomasa y biocombustible.

• Debido a esta gran importancia el transporte agrícola y de carácter rural utilizan el biodiesel parallevar sus productos de un lado a otro. Los esfuerzos mundiales han apuntado porbiocombustibles ya que constituyen una porción sustancial en el sector del transporte en elfuturo.

• Otros investigadores exploran el uso de microbios Halofilicos para producir aceite; mientras quelas semillas de soya producen alrededor de 50 galones de aceite por año y la canola 130 galones,algunas algas producen 4000 galones por acre por año.

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7. APLICACIONES MEDICAS

Los productos halófilos en la industria farmacéutica y

médica es significativo.

Los bioplásticos: Los polihidroxialcanoatos (PHA) son un

grupo heterogéneo de poliésteres empleados para:

almacenamiento de carbono por las células microbianas.

•Son utilizados como un reemplazo para termoplásticos y

son biodegradables, biocompatibles, y resistentes al agua.

•Interés médico y comunidad farmacéutica: suturas

quirúrgicas, recambio óseo, y medicamento de liberación

retardada.

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8. USOS EDUCATIVOS

• Los Halófilos extremos se hancomercializado con éxito en lasuniversidades y estudiantes desecundaria, la seguridad de muchoshalófilos extremos, incluyendo tantoarqueas halófilas y algas, hanimpulsado el desarrollo de productospara el mercado de la educacióntemprana, estos productosproporcionan a los estudiantesacceso a técnicas básicasmicrobiológicas, informacióngenómica.

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IMPORTANCIA EN NUESTRA CARRERA

• En la industria farmacéutica son importantes porque durante las últimasdécadas se ha demostrado que las comunidades microbianas puedenencontrarse en muchas condiciones adversas, como temperatura, pH ysalinidad, entre otras. Estos microorganismos extremófilos poseencaracterísticas bioquímicas y metabólicas que les permiten vivir en hábitatspoco comunes, resultando ser microorganismos muy útiles para el desarrollode nuevos procesos biotecnológicos.

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• Desde el punto de aplicación farmacéutica los halófilos siguen un cursopositivo puesto que han llevado al rediseño e innovación de otros productosmedicinales y creación de nuevos que permitan el mejoramiento de la calidadde vida así como la cura de muchas enfermedades y la conservación decosméticos y alimentos.

• Durante la elaboración de este trabajo se pudo valorar el peso científico quetienen estos microorganismos y como su interacción con otros compuestospuede lograr excelentes resultados y des esta forma adaptarlos a la necesidadde la población.

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9. CONCLUSIONES

•Los halófilos se encuentran en todo el planeta y enespecial en constas marítimas y piscinasprofundas en el mar. Igualmente en minas de sal ysalinas solares (evaporar el agua y obtener sal).

•Se logró identificar los organismos halófilos comoproveedores de oportunidades significativas para labiotecnología. Como resultado de los cambios naturalesy los promovidos por el hombre, los ambienteshipersalinos van en aumento.

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REFERENCIAS Y CIBERGRAFIA

• http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1315-25562004000100004&lang=es

• http://www.medigraphic.com/pdfs/lamicro/mi-2002/mi02-3_4g.pdf

• http://www.cyd.conacyt.gob.mx/264/articulos/vidas-microscopicas-mundos-salados.html

• http://www.agroterra.com/blog/actualidad/investigadores-construyen-un-biosensor-para-luchar-contra-las-enfermedades-de-peces-en-acuicultura/23126/

• http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_en_cadena_de_la_polimerasa

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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION