Trabajo realizado por: Carlos Romero, Daniel Mingo y David García.

1 Biotecnología2 Historia 3 Aplicaciones

3.1 Biorremediación y biodegradación 3.2 Bioinformática 3.3 Bioingeniería

4 Ventajas y riesgos 4.1 Ventajas 4.2 Riesgos para el medio ambiente 4.3 Riesgos para la salud 4.4 Preocupaciones éticas y sociales

BIOTECNOLOGIA

1. BIOTECNOLOGIA

• La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medioambiente y medicina.

Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos

2. HISTORIA• 8000 a. C.: Recolección de semillas para replantación. Evidencias de que en Mesopotamia se utilizaba crianza

selectiva en ganadería.• 6000 a. C.: Medio Oriente, la utilización de levadura en la elaboración de cerveza. • 4000 a. C.: China, fabricación de yogur y queso por fermentación láctica utilizando bacterias.• 2300 a. C.: Egipto, producción de pan con levadura. • 1590: Invención del microscopio por Zacarías Janssen • 1665: Robert Hooke utiliza por primera vez la palabra célula en su libro Micrographia. • 1856: Gregor Mendel comienza un estudio de características específicas que encontró en ciertas plantas, las que

fueron pasadas a las futuras generaciones. • 1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología. • 1880: Se descubren los microorganismos• 1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología. • 1953 James Watson y Francis Crick describen la estructura doble hélice de la molécula de ADN. • 1965: El biólogo estadounidense Robert W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de levadura

compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel. • 1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio un gen completo. • 1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y

Herbert Boyer, de la Universidad de California, San Francisco. • 1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases. • 1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología. • 1982: Se produce insulina para humanos, la primera hormona obtenida mediante la biotecnología. Su nombre

comercial es Humulina, de la compañía Eli-Lilly • 1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos

transgénicos en Estados Unidos. • 2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma

humano.

3. APLICACIONES

• La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atención de la salud, la agricultura , usos no alimentarios de los cultivos Y cuidado medioambiental.

Se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.

BIOTECNOLOGIA ROJA

• También conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos

BIOTECNOLOGIA BLANCA

BIOTECNOLOGIA VERDE

• Es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial.

BIOTECNOLOGIA AZUL

• También llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.

3.1. BIORREMEDIACION Y BIODEGRADACIONLa biorremediación es el proceso por el cual son utilizados microorganismos para limpiar un sitio contaminado. Los procesos biológicos desempeñan un papel importante en la eliminación de contaminantes y la biotecnología aprovecha la versatilidad catabólica de los microorganismos para degradar y convertir dichos compuestos

3.2. BIOINFORMATICA

La bioinformática es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biológicos usando técnicas computacionales y hace que sea posible la rápida organización y análisis de los datos biológicos

3.3. BIOINGENIERIA

La ingeniería biológica o bioingeniería es una rama de ingeniería que se centra en la biotecnología y en las ciencias biológicas. Incluye diferentes disciplinas, como la ingeniería bioquímica, la ingeniería biomédica, la ingeniería de procesos biológicos, la ingeniería de biosistemas, etc. Se trata de un enfoque integrado de los fundamentos de las ciencias biológicas y los principios tradicionales de la ingeniería.

4. VENTAJAS Y RIESGOS

4.1. Ventajas

• Rendimiento superior.• Reducción de pesticidas.• Mejora en la nutrición.• Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.

4.2. RIESGOS PARA EL MEDIO AMBIENTE

Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada. Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genes que producen toxinas insecticidas. También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente.

4.3. RIESGOS PARA LA SALUD

Existen riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o de transferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas imprevistas.Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población humana o animal.

4.4. PREOCUPACIONES ETICAS Y SOCIALES.

• Reproducción asistida del ser humano. Estatuto ético del embrión y del feto. Derecho individual a procrear.

• Sondeos genéticos y sus posibles aplicaciones discriminatorias: derechos a la intimidad genética y a no saber predisposiciones a enfermedades incurables.

• Modificación del genoma humano para "mejorar" la naturaleza humana• Clonación y el concepto de singularidad individual ante el derecho a no ser producto del diseño de

otros. • Cuestiones derivadas del mercantilismo de la vida y la posibilidad de que corporaciones patenten la

vida de seres humanos, es decir, que las empresas desarrolladoras, sean "dueñas" de personas a quienes se hayan reproducido mediante el empleo de la biotecnología

Hasta hace unos años, la biotecnología era una rama especial de la biología, pero actualmente, existen estudios específicos en este campo. En el caso de España el plan de estudios abarca asignaturas tales como:

Bioquímica (ingeniería bioquímica)Biorreactores

Biotecnología microbiana Genética molecular

Fisiología vegetalMicrobiología

Bioquímica (ingeniería bioquímica) • La bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos,

especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos que les permiten obtener energía y generar biomoléculas propias. La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la base química de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras.

• El comienzo de la bioquímica puede muy bien haber sido el descubrimiento de la primera enzima, la diastasa, en 1893 por Anselme Payen. Friedrich Wöhler publicó un artículo acerca de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente aceptada durante mucho tiempo, de que la generación de estos compuestos era posible sólo en el interior de los seres vivos.

Biorreactores• Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente

biológicamente activo. En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaeróbico. Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero inoxidable.

• En términos generales, un biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al organismo o sustancia química que se cultiva. En función de los flujos de entrada y salida, la operación de un biorreactor puede ser de tres modos distintos:

• Lote (Batch)• Lote alimentado (Fed-Batch)• Continuo o quimiostato

Biotecnología microbiana • Microbiología industrial o biotecnología microbiana es el ámbito de la

microbiología orientado a la producción de elementos de interés industrial mediante procesos en los cuales intervenga, en algún paso, un microorganismo. Por ejemplo, la producción de: alimentos (fermentación del vino, pan o cerveza) y suplementos dietéticos (como los cultivos de algas, vitaminas o aminoácidos); biopolímeros, como el xantano, alginato, celulosa, ácido hialurónico, polihidroxialcanatos; biorremediación de entornos contaminados o tratamiento de desechos; así como la producción de principios activos de interés en medicina, como la insulina y hormona del crecimiento o de sustancias implicadas en el diagnóstico, como las Taq polimerasas empleadas en PCR cuantitativa.

• La microbiología industrial es tan antigua como la manipulación de alimentos fermentados como el vino, pan o yogur. No obstante, durante el siglo XX su aplicación se diversificó con el ánimo de generar un gran número de compuestos químicos complejos de forma más sencilla y barata que mediante síntesis orgánica;

Genética molecular• La genética molecular (no confundir con la biología molecular) es el

campo de la biología que estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular. La genética molecular emplea los métodos de la genética y la biología molecular.

• Se denomina de esta forma para diferenciarla de otras ramas de la genética como la ecología genética y la genética de poblaciones. Un área importante dentro de la genética molecular es el uso de la información molecular para determinar los patrones de descendencia y por tanto, la correcta clasificación científica de los organismos, lo que se denomina sistemática molecular, mientras que al establecimiento de relaciones de parentesco se llama filogenia molecular lo cual se diferencia con el método de genes que aparecen en el mundo y el universo.

Fisiología vegetal• La fisiología vegetal es una subdisciplina de la botánica dedicada al estudio del

funcionamiento de los órganos y tejidos vegetales de las plantas.

• El campo de trabajo de esta disciplina está estrechamente relacionado con la anatomía de las plantas, la ecología (interacciones con el medio ambiente), la fitoquímica (bioquímica de las plantas), la biología celular y la biología molecular.

• Los fisiólogos botánicos estudian los procesos fundamentales tales como la fotosíntesis, la respiración, la nutrición vegetal, las funciones de las hormonas vegetales, los tropismos, los movimientos násticos, el fotoperiodismo, la fotomorfogénesis, los ritmos circadianos, la fisiología del estrés medioambiental, la germinación de las semillas, la dormancia la función de los estomas y la transpiración, estos dos últimos parte de la relación de las plantas con el agua.

Microbiología• La microbiología es la rama de la biología encargada del estudio de los

microorganismos, seres vivos pequeños (de mikros "pequeño", bios, "vida" y logos, "estudio"), también conocidos como microbios.

• Es la ciencia de la biología dedicada a estudiar los organismos que son sólo visibles a través del microscopio: organismos procariontes y eucariontes simples. Son considerados microbios todos los seres vivos microscópicos, estos pueden estar constituidos por una sola célula (unicelulares), así como pequeños agregados celulares formados por células equivalentes (sin diferenciación celular); estos pueden ser eucariotas (células con núcleo) tales como hongos y protistas, procariotas (células sin núcleo definido) como las bacterias]. Sin embargo la microbiología tradicional se ha ocupado especialmente de los microorganismos patógenos entre bacterias, virus y hongos, dejando a otros microorganismos en manos de la parasitología y otras categorías de la biología.

Personajes influyentes en la biotecnología

• Gregor Mendel - Describió las leyes de Mendel, que rigen la herencia genética.

• Pasteur - Realizó descubrimientos importantes en el campo de las ciencias naturales, principalmente en química y microbiología - Describió científicamente el proceso de pasteurización y la imposibilidad de la generación espontánea y desarrolló diversas vacunas, como la de la rabia.

• Watson y Crick - Descubridores de la estructura del ADN. • Beadle y Tatum - Descubridores de que los rayos X producían

mutaciones en mohos y tras varios experimentos llegaron a la hipótesis "un gen, una enzima".

Gregor MendelGregor Johann Mendel ( 20 de julio de 1822 – 6 de enero de 1884) fue un monje agustino católico y naturalista nacido en Heinzendorf, Austria (actual Hynčice,República Checa) que describió, por medio de los trabajos que llevó a cabo con diferentes variedades del guisante (Pisum sativum), las hoy llamadas leyes de Mendel que rigen la herencia genética.

Louis Pasteur• Louis Pasteur (27 de diciembre de 1822 - 28 de septiembre de

1895) fue un químico francés cuyos descubrimientos tuvieron enorme importancia en diversos campos de las ciencias naturales, sobre todo en la química y microbiología. A él se debe la técnica conocida como pasteurización.

• Sus contribuciones en la química orgánica fueron el descubrimiento del dimorfismo del ácido tartárico, al observar al microscopio que el ácido racémico presentaba dos tipos de cristal, con simetría especular. Fue por tanto el descubridor de las formas dextrógiras y levógiras que desviaban el plano de polarización de la luz con el mismo ángulo pero en sentido contrario.

Generación espontánea

Demostró que todo proceso de fermentación y descomposición orgánica se debe a la acción de organismos vivos y que el crecimiento de los microorganismos en caldos nutritivos no era debido a la generación espontánea.

Para demostrarlo, expuso caldos hervidos en matraces provistos de un filtro que evitaba el paso de partículas de polvo hasta el caldo de cultivo, simultáneamente expuso otros matraces que carecían de ese filtro, pero que poseían un cuello muy alargado y curvado que dificultaba el paso del aire, y por ello de las partículas de polvo, hasta el caldo de cultivo.

Watson y Crick

Descubridores de la estructura molecular del ADN en 1953. Recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1962 "por sus

descubrimientos concernientes a la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su importancia para la transferencia de información en la materia viva".

Beadle• George Wells Beadle (1903 - 1989) nace

en 1903 en Nebraska, Estados Unidos. Estudió Ciencias en la Universidad de Nebraska, obtiene el doctorado en la Universidad Cornell, Nueva York, en 1931, inmediatamente después comienza a trabajar en el Instituto de Tecnología de California, hasta 1936 en el que se le nombra profesor adjunto de Genética de la Universidad Harvard. Posteriormente es nombrado profesor de Genética de la Universidad Stanford después ejerció como profesor de Biología de la Universidad de Pasadena. En 1956 presidió la American Association for the Advancement of Science (AAAS). Falleció en 1989

Tatum• Edward Lawrie Tatum (1909-

1975) fue biólogo y químico estadounidense, galardonado con el premio Nobel. Nació en Boulder, Colorado. Estudió Química, Biología y Microbiología en la universidades de Chicago y Wisconsin, su doctorado versó sobre nutrición y metabolismo de las bacterias. Posteriormente se trasladó a Utrecht, Holanda, para desarrollar una beca sobre Química Bacteriológica. En 1937 es destinado al Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Stanford y a partir de 1957 trabajó de profesor en el Instituto Rockefeller de Nueva York.