BIOTECNOLOGÍA -GENERALIDADES
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Q.F. MÒNICA CHIPANA FLORES
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Q.F. MÒNICA CHIPANA FLORES
Biotecnología en respuesta a un mundo en crecimiento
¿Sabías qué...
• ... en 2050 habrá casi 3.000 millones de personas más en el
mundo?
• ... con este crecimiento, la demanda de energía y alimentos
se duplicará?
• ... sólo queda un 5% más de tierra cultivable?
• ... algunos recursos naturales, como el agua y el petróleo,
serán cada vez más escasos?
• ... el cambio climático afectará la agricultura, disminuyendo el
rendimiento de los cultivos?
La biotecnología agrícola ofrece herramientas para
responder a estos desafíos, brindando los medios para:
• generar más y mejores alimentos.
• crear nuevas fuentes renovables para combustibles, fibras y
plásticos.
• contribuir a una agricultura sustentable que optimice el uso del
agua y el suelo.
Definición
de
Biotecnología
Ciencia natural que estudia el origen y
las características de los seres vivos y
sus interacciones con el medio
ambiente.
Se refiere a 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.
Disciplina científica enfocada en el estudio, la
investigación, el desarrollo y la innovación de las
técnicas y procedimientos, aparatos y
herramientas que son empleados para la
transformación de materias primas en objetos o
bienes de utilidad practica.
Biología + Tecnología
La biotecnología es la tecnología basada en la biología,
especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia
de los alimentos, ciencias forestales, medicina y la
industria química.
Según el
de 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".
¿Qué es la biotecnología?
.
Nos encontramos frente a una
nueva “Revolución Industrial”
llamada Biotecnología, no basada
en hierro y acero sino en
microbios, que en manos de
científicos, se convierten en
minúsculas fábricas para producir
fármacos, compuestos químicos
industriales, combustibles o
alimentos.
HISTORIA DE LA
BIOTECNOLOGIA
La Biotecnología ha sido
utilizado por el hombre
desde los comienzos de
la historia:
8000 a.C: Recolección
de semillas para
replantación.
6000 a.C: Medio
Oriente, utilización de
levadura en la
elaboración de
cerveza.
4000 a.C: China, fabricación de
yogur y queso por fermentación
láctica utilizando bacterias.
Egipto
2300 a.C: Egipto, producción de pan con levadura.
Bacterias y levaduras.
Fermentar uvas y cebada.
Vino, cerveza y pan
Gregorio mendel
Monje austríaco.
Padre de la genética
1900, marcaron nacimiento de la Genética.
1856: Gregorio Mendel comienza un estudio de características
específicas que encontró en ciertas plantas de arvejas, las que fueron
pasadas a las futuras generaciones.
Luis pasteur
Biólogo y químico
francés.
En 1864,
desarrolló un
método llamado
pasteurización.
pasteurización
Procedimiento que consiste en
someter un alimento,
generalmente líquido, a una
temperatura aproximada de 80
grados durante un corto
período de tiempo enfriándolo
después rápidamente, con el fin
de destruir los microorganismos
sin alterar la composición y
cualidades del líquido.
La pasteurización no altera el
sabor ni composición de los
alimentos.
Los incas (1200-1535) podían conservar sus
papas mediante la liofilización (chuño) y su
carne mediante el salado o charque, así
mantuvieron unos 10-30 millones de habitantes
perfectamente vestidos y alimentados.
Padre de la biotecnología
1878 -1952
Ingeniero agrícola húngaro
1919 acuñó el término Biotecnología
Karl Ereky
1905 industrias alimentarias (Viena)
Profesor adjunto en la Universidad Técnica de József (Budapest)
1919 se convirtió en el ministro húngaro de Nutrición
1922 escribió un libro sobre la clorofila mecanismos y cómo puede ser utilizado para la alimentación animal.
1925 escribió un libro sobre proteínas de las hojas como fuente de alimento.
Karl ereky
Karl ekery
Biotecnología
Proceso mediante el cual las materias primas pueden ser mejoradas biológicamente para obtener productos de mayor utilidad.
Donde describe una tecnología basada en la conversión
de materias primas en un producto más útil.
Criadero de cerdos
1919 acuñó el término biotecnología
Biotecnología de la producción de carne, grasa y leche en una explotación agrícola a gran escala
Era moderna
Oswald Avery
Siglo XX genes
responsables de la herencia.
Médico y bacteriólogo
canadiense.
1944 descubrió que el ADN
es el material del que
los genes y
los cromosomas están
formados y de como estos
definen la sexualidad del ser
humano.
1953: describe la estructura doble hélice de la
molécula de ADN
James Watson
Biólogo estadounidense Francis Crick
Biólogo británico
Premio Nobel de Medicina 1962
Estructura
de ADN
Enzimas
bacterianas
que cortan el ADN
en sitios específicos
Diseñar moléculas de ADN
Construidas con fragmentos
provenientes
de diferentes organismos.
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.
BIOTECNOLOGÍA MODERNA
COHEN Y BOYER
Así, en el año 1973 se logró introducir en la bacteria Escherichia coli el gen humano que produce la insulina, enzima secretada por el páncreas y que es deficiente en los pacientes que sufren de diabetes.
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 derivada de la biotecnología. Su nombre
comercial 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.
2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer
Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de
Concepción, Chile.
Lo que hoy se conoce como ingeniería genética o ADN
recombinante, fue parte del hallazgo en 1970 hecho por
Hamilton Smith y Daniel Nathans de la enzima (restrictasa)
capaz de reconocer y cortar el ADN en secuencias
específicas, hallazgo que les valió el Premio Nobel de
fisiología y medicina, compartido con Werner Arber, en
1978.
Este descubrimiento dio origen al desarrollo de lo que hoy
se conoce como Ingeniería genética o Biotecnología,
que permite clonar cualquier gen en un virus,
microorganismo, célula de animal o de plantas.
Etapas importantes
Biotecnología Clásica que usa microorganismos para fermentar la leche, el
mosto o la masa para el pan.
Biotecnología Moderna que usa las enzimas
de restricción y otras técnicas más sofisticadas para aislar y cortar fragmentos de ADN de un
organismo e introducirlos en otro completamente diferente.
Biotecnología tradicional Empleo de organismos para la obtención de un producto útil para la industria.
Biotecnología moderna
Es la que emplea las técnicas de ingeniería genética.
La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre, e incluye la producción de proteínas recombinantes, el mejoramiento de cultivos vegetales y del ganado y el empleo de organismos para limpiar el medio ambiente.
+
A diferencia de la biotecnología tradicional, la biotecnología moderna surge en la década de los ’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto ingeniería genética, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. :
La biotecnología moderna avanza y, en la actualidad, son muchos los países que utilizan las técnicas de ingeniería genética para la obtención de diferentes productos que tienen aplicación en la producción de alimentos, de medicamentos, y de productos industriales.
biotecnología
Alcances Disciplinas
Salud
Agronomía
Ecología
Alimentación 1 • Microbiología
2 • Biología Molecular
3 • Ingeniería Genética
4 • Medicina
5 • Bioquímica
6 • Bioingeniería
Núcleos de la Biotecnología (Jhon Smith, 1996)
Evaluación de la seguridad del
producto
Normativas legales
Normativas Internacionales
Aspectos claves en la biotecnología
Ventajas de la biotecnología
Rendimiento superior. Mediante los OGM (organismo
genéticamente modificado) el rendimiento de los cultivos
aumenta, dando más alimento por menos recursos,
disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o
plagas.
Reducción de uso de pesticidas.
Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir vitaminas y
proteínas adicionales en alimentos así como reducir los
alérgenos y toxinas naturales.
Mejora en el desarrollo nuevos componentes para materiales.
Utilidad de la ingeniería genética para mejora de la salud.
Riesgos de la biotecnología
Propagación de genes. Los organismos genéticamente
modificados (OGM) podrían propagarse hacia parientes
silvestres contaminándolos y contribuir a su
desaparición.
Daño colateral. Los cultivos de OGM podrían acelerar las
mutaciones de insectos y plagas hacia formas
resistentes a las modificaciones hechas a las especies.
Efectos en la salud. Los OGM podrían introducir
alérgenos en el cuerpo humano.
Posible manipulación genética para mejoramiento de la
raza.
APLICACIONES
La biotecnología tiene aplicaciones en importantes
áreas industriales como lo son la atención de la
salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el
tratamiento de enfermedades; la agricultura con el
desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no
alimentarios de los cultivos, como por ejemplo
plásticos biodegradables, aceites vegetales y
biocombustibles; y cuidado medioambiental a
través de la biorremediación, como el reciclaje, el
tratamiento de residuos y la limpieza de sitios
contaminados por actividades industriales.
APLICACIONES
Biotecnología gris
Biotecnología verde Biotecnología blanca
Biotecnología roja
Biotecnología azul
Biotecnología roja: Éste término hace referencia
a la biotecnología aplicada en el área de la
medicina humana. Algunos ejemplos son el diseño
de organismos para producir antibióticos,
producción de insulina recombinante, 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 genética.
Las aplicaciones de la biotecnología son
numerosas y suelen clasificarse en:
Biotecnología roja
La Oveja Dolly
Nacio el 5 de julio de 1996
Fue el primer mamífero clonado a partir de una célula
adulta.
Sus creadores fueron los científicos del Instituto
Roslana de Edimburgo (Escocia), Ian Wilmut y Keith
Campbell.
Su nacimiento no fue anunciado hasta siete meses
después, el 23 de febrero de 1997.
Fue en realidad una oveja resultado de una transferencia
nuclear desde una célula donante diferenciada a un
óvulo no fecundado y anucleado
Dolly desarrolla artritis comenzando a
caminar dolorosamente, siendo tratada
exitosamente con drogas anti-inflamatorias.
El 14 de febrero de 2003 (8 años), Dolly fue
sacrificada debido a una enfermedad
progresiva pulmonar.
Sin embargo, algunos han especulado que
había un factor agravante al deceso de
Dolly y era que tenía una edad genética de
seis años, la misma edad de la oveja de la
cual fue clonada.
Los restos disecados de Dolly son exhibidos en el Museo Real de Escocia.
La biotecnología blanca es la que aprovecha ésta nueva tecnología en los
procesos industriales. De industria biotecnológica, la más conocida quizás es la
farmacéutica, sin embargo, la biotecnología está presente en los combustibles,
en los detergentes, en la industria textil así como en la industria química
tradicional, entre otras.
Biotecnología blanca
En la producción de biocombustibles, y puesto que el petróleo esta en extinción, la biotecnología se ha impuesto grandemente ya que existen microorganismos capaces de transformar azúcares en etanol aprovechable por los motores de los coches, así como transformar la grasa o aceite en diesel. Y gracias al descubrimiento de estos microorganismos, ahora es posible auto-producir combustibles a partir de materias primas muy simples, como el trigo, así como de residuos urbanos o industriales.
Bioreactor con cultivo de microalgas productoras de biodiesel.
Biotecnología blanca: 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 (por ejemplo utilizando
oxidorreductasas).
La biotecnología verde, es la biotecnología de las plantas. Esto incluye la
mejora de variedades genéticas, que se adapten mejor al medio, así como la
nueva vertiente, que es la producción de moléculas de interés, como
fármacos.
En la agricultura, encontramos desde hace miles de años la biotecnología, ya
que siempre se han realizado mejoras genéticas por selección de aquellas
variedades más interesantes, por producir mayor cantidad de fruto por
ejemplo, así como otro tipo de modificaciones como son los injertos o la
polinización forzada entre especies diferentes.
Biotecnología verde
Sin embargo, hoy en día, es posible gracias a los nuevos conocimientos, introducir caracteres que hacen que la plantas puedan resistir a sequías, a un exceso de salinidad o de luz solar, así como a algunas plagas y demás aplicaciones.
Biotecnología 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.
Mejoramiento de cultivos
Maíz Arroz Trigo Papa
La biotecnología azul se basa en la explotación de los recursos del mar para la
generación de productos y aplicaciones de interés industrial.
El uso de materias primas de origen marino es la biotecnología azul de mayor
proyección en gran variedad de sectores. Dichas materias primas, en su
mayoría gelificantes, ya están siendo ampliamente utilizados en alimentación,
sanidad, depuración, etc.
Biotecnología azul
La medicina y la investigación son otros grandes beneficiarios del desarrollo de la biotecnología azul. También se aíslan de organismos marinos farmacos y otras moléculas útiles para diagnóstico e investigación.
Aequorea victoria Medusa bioluminiscente
La biotecnología gris o ambiental es la encargada de remediar todo tipo de
problemas ambientales como la contaminación. Existen microorganismos o
partes de ellos que son capaces de degradar productos químicos no
degradables y tóxicos, así como plásticos o vertidos de petróleo.
Por el contrario, se han encontrado bacterias capaces de producir sustancas
útiles y sostenibles con el medio ambiente (biodegradables) como plásticos o
se ha encontrado la forma de reutilizar los desechos urbanos para generar
bienes.
Biotecnología gris
Utensilio de bioplástico, degradables y hechos con restos biológicos Remediación de vertidos petrolíferos
Usos
Usos no alimentarios de los cultivos, como
por ejemplo plásticos biodegradables, aceites
vegetales y biocombustibles; y cuidado
medioambiental a través de la
biorremediación, como el reciclaje, el
tratamiento de residuos y la limpieza de sitios
contaminados por actividades industriales.
A este uso específico de plantas en la
biotecnología se llama biotecnología vegetal.
Además se aplica en la genética para
modificar ciertos organismos.
Medio ambiente
Riesgos para el medio ambiente
Otros riesgos ecológicos surgen del gran
uso de cultivos modificados genéticamente
con genes que producen toxinas insecticidas,
como el gen del Bacillus thuringiensis. Esto
puede hacer que se desarrolle una
resistencia al gen en poblaciones de insectos
expuestas a cultivos GM. También puede
haber riesgo para especies que no son el
objetivo, como aves y mariposas, por plantas
con genes insecticidas.
SALUD
Vacunas (desarrollo de vacunas por procedimientos que utilicen ingeniería genética).
Reactivos de diagnóstico: Desarrollo de reactivos por técnicas inmunológicas (enzimo-inmunoensayos o por ingeniería genética).
AGRÍCOLA
Diagnóstico de fitopatógenos en plantas de interés
económico.
Desarrollo de agentes de control biológico y plantas.
Desarrollo de plantas transgénicas resistentes a las
plagas, enfermedades y herbicidas. Modificación del
contenido celular en macromoléculas.
Métodos de mejoramiento de especies a través de
técnicas no convencionales.
Aceleración en la obtención de híbridos.
Utilización de marcadores moleculares.
Identificación y caracterización de genes de interés.
PRODUCCIÓN DE INSUMOS INDUSTRIALES
Mejoramiento y
control de calidad de
las industrias de
alimentos, incluyendo
derivados lácteos,
vinos y cervezas.
Tratamiento biológico
de efluentes.
Algodón Bt en Ghana
Publicado el : 23-08-2015
Han finalizado con éxito los ensayos de campo de algodón Bt en el norte
de Ghana, África, en seis localidades diferentes en las que se cultivó
algodón biotecnológico junto con el convencional para estudiar su
comportamiento. Las plantas de algodón Bt lograron reducir en más de la
mitad el uso de insecticidas.
Las plantas convencionales recibieron seis aplicaciones de insecticidas
mientras que las transgénicas sólo dos. Los resultados de los ensayos
evidencian cómo el algodón Bt podría ayudar a los agricultores locales
reduciendo el uso de fitosanitarios, con el ahorro económico y de mano de
obra derivado.
A los beneficios del ahorro de aplicaciones de insecticidas se le suma que
los agricultores están menos expuestos a productos químicos tóxicos,
reduciendo así los riesgos para la salud y el medio ambiente. Aunque los
ensayos de campo han mostrado resultados positivos, todavía quedan
procesos normativos que superar para que se produzca la comercialización
del algodón Bt en Ghana.
“Los agricultores están ansiosos por plantar estas semillas con altos
rendimientos y una mayor rentabilidad.
Ensayan a campo caña de azúcar GM desarrollada en
Australia
Publicado el : 23-08-2015
Los ensayos se realizarán en Queensland entre agosto de 2015
y mayo de 2020.
La agencia regulatoria para OGM de Australia (OGTR, por Office
of the Gene Technology Regulator) acaba de autorizar a la
Universidad de Queensland a realizar ensayos a campo
confinados con caña de azúcar GM. Esta caña, modificada
genéticamente para contener una mayor cantidad de azúcar, fue
desarrollada por científicos de la misma universidad, liderados
por el Dr. Luguang Wu, de la Facultad de Agricultura y Ciencias
Alimentarias.
Los ensayos se realizarán para evaluar el desempeño
agronómico de las plantas transgénicas obtenidas y para
seleccionar aquellas líneas que contengan un mayor contenido
de azúcar.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
WEB:
Rodríguez R., Calva G., Ramos G., Aspectos aplicados de la
biotecnología.
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10365805
Peña M., La biotecnología: fundamentos, aplicaciones y retos
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10146308
Osorio, Mario Andrés, La biotecnología
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10311380
Tresguerres, Martínez, Vicente, Navas, Biotecnología aplicada a la
medicina
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10149808
Díaz, Alberto, Biotecnología en todos lados: en los alimentos, la
medicina, la agricultura, la química…
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=11087840
Quezada, F., Biotecnología para el uso sostenible de la
biodiversidad: capacidades locales y mercados
potenciales
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10
174312
ProArgentina, Biotecnología
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/detail.action?docID=100
92778&p00=Biotecnologia
Lucas C., Emilio, Biotecnología
http://site.ebrary.com/lib/bibliounjbgsp/reader.action?docID=10
311262
