BIOTECNOLOGÍA

BIOTECNOLOGÍA

• El prefijo “bio” se refiere tanto a bacterias, levaduras y otras células vivas, como a componentes de estas células.

• La “tecnología” es el conjunto de instrumentos, recursos técnicos o procedimientos empleados en un determinado campo o sector.

Es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, microbiología, entre otras)

Es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre, destinados aun uso específico.

BIOTECNOLOGÍA

El término Biotecnología incluye las tecnologías aplicadas en:Biología Molecular: ADN recombinante,Cultivo de células animalesCultivo de tejidos vegetalesInmunologíaMejoramiento animal y vegetalFermentaciónSistema de Enzimas entre otras

BIOTECNOLOGÍA

Fomenta la diversidad de vida vegetal y animal para asegurar la calidad de vida.

Como alternativa de solución al actual crecimiento de la población que está sobreexplotando los recursos de la Tierra.

Los expertos aseguran que sus innovaciones van a triplicar el rendimiento de las cosechas sin requerir tierras de cultivo adicionales, salvando así los bosques naturales y el hábitat de los animales.

BIOTECNOLOGÍAImportancia

Puede reducir o eliminar la dependencia en agroquímicos que pueden contribuir a la degradación del medio ambiente

Fomentan la preservación el suelo y los recursos hídricos.

Propone el uso de las plantas como biorreactores y como potenciales decontaminadores del medio ambiente.

BIOTECNOLOGÍAImportancia

Tecnología del ADN (Diagnóstico Molecular) PCR - REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA

La PCR utiliza la capacidad de las Enzimas polimerasas que catalizan la formación y reparación de ADN (y ARN), mediante un mecanismo que permite iniciar y parar su actividad en un punto específico de una hebra de ADN, para lo cual se emplean polimerasas obtenidas de arqueobacterias como Termophillus aquaticus que resisten temperaturas arriba de los 100°C.

Kary B. Mullis, de Cetus Corporation concibió el mecanismo del PCR, en la década de los 80,s recibió el Premio Nobel en 1993.

Se inició en la década de los 70s: Un grupo de tecnologías usadas para cambiar la composición genética de las células y mover genes a través de las fronteras de las especies para producir nuevos organismos.

Con ella se puede:Aislar genes, modificarlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural.

INGENIERÍA GENÉTICA O ADNr

1. Utilización de microoorganismos como Agrobacterium. Se usa la bacteria como"Ingeniero Genético“: conteniendo el inserto,infecta las células de la planta produciendo la recombinación genética.

2. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el inserto, sobre la célula.

3. Electroporación. Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear.

4. Polietilenglicol. Exposición de las membranas al PEG, facilita el movimiento de las moléculas de ADN.

5. Silicon Wiskers. Inyección con fibras microscópicas, que atraviesan las membranas con los insertos.

Ingeniería Genética SISTEMAS DE TRANSFERENCIA GENÉTICA

TECNICAS DE TRANSGÉNESIS

TECNICAS DE TRANSGÉNESIS

Biotecnología roja: La biotecnología aplicada en Medicina :Producción de antibióticosDesarrollo de vacunas más seguras Nuevos fármacosDiagnósticos molecularesTerapias regenerativas Desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.

CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍASegún área de aplicación

Biotecnología blanca: Biotecnología industrial, busca la obtención de microorganismos capaces de generar un producto químico o la utilización de sus enzimas como catalizadores o inhibidores industriales para :

Producir compuestos químicos valiososDestruir contaminantes químicos peligrosos Utilizar en la industria textilLa creación de plásticos biodegradables y biocombustibles

El ,principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción, tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales.

CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍASegún área de aplicación

CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍASegún área de aplicación

Biotecnología verde: Aplicada a procesos agrícolas:

Plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables Plantas resistentes a plagas y enfermedades.Plantas para expresar plaguicidas: maíz Bt.Implementación en campo de plántulas de especies forestales con micorriza

Se espera que produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial para mantener o aumentar sustancialmente los recursos naturales.

CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍASegún área de aplicación

Biotecnología azul: Biotecnología marina o de ambientes acuáticos. Sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios:Aumentar la oferta de productos del mar: cultivo de microalgas con mejor productividad y calidad.Control de la proliferación de microorganismos nocivos transmitidos por el aguaDesarrollo de nuevos medicamentos.Estudio de modelos para la descontaminación medioambiental o biorremediaciónBúsqueda de biomateriales y estructuras biodegradables…

ARROZ: altos niveles de tolerancia a diferentes condiciones ambientales de estrés.

Se insertaron dos genes fusionados uno permite la producción de arroz aún en condiciones de frio, sequía o altos niveles de salinidad (mediante la producción de trehalosa) y el otro incrementa la producción en 20%. La composición química de los granos no cambia.

El azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas biológicas: lípidos, enzimas y otras proteínas, en organismos en condiciones de estrés (PNAS Online, 27 nov. 2002).

Ingeniería Genética NUEVAS PLANTAS

• 1987 secreción de Beta-lactoglobulina en leche de ratón: facilita la digestión de los lípidos de las leche.

• Producción de proteína C humana en leche de cerdos: tratamiento de la hemofilia.• Hormonas de crecimiento humano en tejido de cerdo.

• Antitrombina humana III, anticoagulantesanguíneo secretada en leche de cabras transgénicas. • Cabras transgénicas para producirBioSteel : fibra hecha por el hombre con propiedades de tela de araña.

Ingeniería Genética: NUEVOS ANIMALES

ARROZ DORADO con beta caroteno utilizan genes de Narciso y Erwinia uredovora, pigmentos que se transforman en pro-vitamina A al ser ingeridos. (Gebelli, 2001).

ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol de soya.

ARROZ con aa esenciales.

Ingeniería Genética NUEVOS ALIMENTOS

Salmón transgénico por hormona de crecimiento. Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el promotor de la proteína de anticongelamiento de otra especie de pez. crece de 4 a 6 veces más rápido que un salmón no transgénico. Tiene un 20% en mejoramiento de la eficiencia de conversión del alimento.

Ingeniería Genética NUEVOS ALIMENTOS

(ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

“Aplicación de la ciencia y la tecnología a las plantas, sus partes, productos y modelos, con el fin de alterar materiales vivos o inertes para el desarrollo de conocimiento, bienes y servicios”

(OCDE: Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos)

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

Objetivos:Mayor productividad: resistencia a estrés biótico: plagas, virus, patógenos; tolerancia a estrés abiótico: sequía, salinidad, tolerancia a herbicidas. Optimiza la interacción planta-suelo, la absorción nutrientes, mejora metabolismo.

Mejora nutritiva: enriquecimiento de vitaminas, mejor sabor, alimentos nutracéuticos.

Características

ProducciónTolerancia ambientalResistencia a enfermedades y plagasHíbridosControl fitosanitario

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Aprovecha la diversidad metabólica de los microorganismos y la gran cantidad de genes que codifican proteínas que degradan agentes contaminantes del ambiente.

Los donantes de genes son cepas bacteriana aisladas de sitios contaminados con desechos: pesticidas clorados, ácido 2,4,5 triclorofenoxiacético (2,4,5-T), clorobencenos, toluenos, naftalenos, anilinas y otros HC: Pseudomonas , Alcaligenes.

Las bacterias utilizadas son clonadas con plásmidos derivados de otras bacterias o estos se han construido para la biodegradación diversos productos tóxicos

Emplea sistemas biológicos para la reducción de la polución de sistemas acuáticos y terrestres.

Se enfoca en suelos, residuos sólidos, tratamientos de aguas, aire y gases de desecho.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL: BIORREMEDIACIÓN

Ejemplos como: El uso de Agrobacterium tumefaciens para atacar plantas saprófitas de los cultivos

El uso de Burkholderia o Mycobacterium para "Eliminar" pesticidas del agua.

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Ralstonia metallidurans es una bacteria que "recoge" metales pesados del ambiente formando biopelículas de oro.

Cupriavidus metallidurans: bacteria que precipita oro.

La levadura Phanerochaetes chrysosporium útil para lograr biioremediar la contaminación por hidrocarburos polinucleares de tipo aromático, como el benceno, naftaleno, fluoreno, etc.

Aplicada a los procesos industriales mediante el desarrollo de microorganismos para que produzcan materiales nuevos o el uso de sustancias biológicas activas producidas por estos.

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL

Lograr procesos y productos más económicos, menos complejos y con menor impacto ambiental (producción limpia), .

Es una actividad multidisciplinaria, aplicable a diversos sectores industriales como la industria química, textil, de alimentos, energía, farmacéutica y agroindustria entre otros.

Demanda recursos humanos calificados (científicos, ingenieros, gerentes, abogados, gestión)

BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

Requiere de regulaciones específicas ligadas a temas sociales, éticos y de percepción pública.

Necesita un marco jurídico adecuado en cuanto a derechos de propiedad industrial y patentes.

Ofrece oportunidades biotecnológicas para la solución de problemas de contaminación.

Genera constantes innovaciones en productos, terapias y procesos.

Son procesos fermentativos con células vivas realizados in vitro, cuyo fin es:

Crear nuevos organismos genéticamente modificados.

Desarrollar nuevas enzimas mediante distintos procesos de ingeniería de proteínas por mutagénesis dirigida.

Desarrollo de productos como fármacos, aditivos alimentarios, materiales biodegradables.

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL: Biocatálisis (catálisis enzimática)

Transgénico u Organismo Genéticamente Modificado (OMG): Aquel al cual se han transferido genes de otra especie totalmente diferente a través de un proceso artificial, el cual nunca sucedería en la naturaleza.

Generalmente, él o los genes insertados determinan la presencia de nuevas proteínas específicas que le confieren una nueva función o un nuevo rasgo.

ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS

Contribución a la seguridad alimentaria y producción de alimentos a precios más bajos.

Contribución a la lucha contra la pobreza y el hambre. Contribución a la lucha contra el cambio climático y a

la reducción de gases de efecto invernadero. Contribución a la producción rentable de

biocombustibles. Contribución a la obtención de beneficios económicos

sostenibles. Mayor adaptación a condiciones agroclimáticas

adversas (sequía, heladas).

CULTIVOS TRANSGÉNICOS Y DESARROLLO SOSTENIBLE

Incremento de rendimientos y calidad de los productos.

Reducción en el uso de insumos como herbicidas, insecticidas, fertilizantes por mayor resistencia a enfermedades y estrés ambiental.

Reducción del laboreo y la erosión

Genotipo es controlado porque sólo se transfiere el gen de interés.

Mejora del sabor y propiedades nutricionales

CULTIVOS TRANSGÉNICOS: Ventajas de producción

Riesgo de mutación y transferencia de genes con resistencia a antibióticos.

Falta de estudios y evaluaciones.

Daño de órganos internos

Alta probabilidad de enfermedades Alteraciones y debilitamiento del sistema

inmunológico

CULTIVOS TRANSGÉNICOS: RIESGOS PARA LA SALUD

Incrementos de la contaminación química.

Contaminación genética: transferencia de material genético por polinización, cruzamientos o dispersión.

Alteración de la biogeoquímica de los ecosistemas.

Pérdidas adicionales de biodiversidad

CULTIVOS TRANSGÉNICOS: RIESGOS ECOLÓGICOS

Leche GM (rBGH): Incrementa 7 veces la probabilidad de cáncer de mama en mujeres, y 4 veces cáncer de colon y próstata en varones (Wolfson, 1998Lech; Cummins, 2004)

Maíz starlink: Prohibido el 2000 por el riesgo de alergias a causa de la toxina Cry9C y desarreglos intestinales (Cummins, 2004)

Arroz dorado: Causante de alergias, resistencia a antibióticos e hipervitaminosis (Delgado, 2004)

ORGANISMOS TRANSGÉNICOS: RIESGOS

CULTIVOS Y ORGANISMOS TRANSGÉNICOS: RIESGOS SOCIO ECONÓMICOS

POBREZA

Monopolio de empresas transnacionales proveedoras de la tecnología

Dependencia de insumos externos tóxicos

Degradación de recursos naturales productivos

Altos costos de inversiónEndeudamientoVenta de tierras

Gracias….