Biotecnología 1Biotecnología 1

http://ciber-genetica.blogspot.com/

Dra. América N. Castañeda SortibránDra. América N. Castañeda SortibránDr. Carlos A. Guerrero-HernándezDr. Carlos A. Guerrero-Hernández

BIOTECNOLOGÍA

BiotecnologíaBiotecnología

DE ACUERDO CON LA ORGANIZACIÓN DE COOPERACIÓN Y DESARROLLO DE ACUERDO CON LA ORGANIZACIÓN DE COOPERACIÓN Y DESARROLLO ECONÓMICOS:ECONÓMICOS:

ES LA APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS CIENTÍFICOS Y DE LA ES LA APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS CIENTÍFICOS Y DE LA INGENIERÍA AL PROCESAMIENTO DE MATERIALES POR AGENTES BIOLÓGICOS INGENIERÍA AL PROCESAMIENTO DE MATERIALES POR AGENTES BIOLÓGICOS PARA PROVEER BIENES Y SERVICIOS.PARA PROVEER BIENES Y SERVICIOS.

Ingeniería Genética

Biología Molecular

Bioquímica

Microbiología

Inmunología

ÁREAS QUE SUSTENTAN A ÁREAS QUE SUSTENTAN A LA BIOTECNOLOGÍA MODERNALA BIOTECNOLOGÍA MODERNA

BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍA

CONOCIMIENTOCONOCIMIENTO CIENTIFICOCIENTIFICO

Bioquímica

Ingeniería BioquímicaMicrobiología

Biología Molecular

Biología Celular

Computación

Genética

Inmunología

Fisiología

HERRAMIENTAS BIOTECNOLOGICASHERRAMIENTAS BIOTECNOLOGICAS

Biosensores

Antisentido

Bioprocesos

Ingeniería de proteínasAnticuerpos monoclonales

Cultivo de células y tejidos

Ingeniería genética

MEDICINAMEDICINA

AMBIENTALAMBIENTAL

AGROPECUARIOAGROPECUARIORendimiento de cosechas

Salud animal

Calidad de alimentos

Diagnóstico Vacunas

Terapéutica

Biorremediación Monitoreo ambientalControl de la contaminación

APLICACIONESAPLICACIONES

HISTORIAHISTORIA

6000 AC: 6000 AC:

Arte de fermentar. Los Arte de fermentar. Los sumerios y babilonios usaban sumerios y babilonios usaban levaduras para fabricar levaduras para fabricar cerveza.cerveza.

4000 AC: 4000 AC:

Los egipcios descubrieron la Los egipcios descubrieron la manera de fermentar pan con manera de fermentar pan con la levadura cervecera.la levadura cervecera.

6000 AC: 6000 AC:

Arte de fermentar. Los Arte de fermentar. Los sumerios y babilonios usaban sumerios y babilonios usaban levaduras para fabricar levaduras para fabricar cerveza.cerveza.

4000 AC: 4000 AC:

Los egipcios descubrieron la Los egipcios descubrieron la manera de fermentar pan con manera de fermentar pan con la levadura cervecera.la levadura cervecera.

Siglo XIV DC: Siglo XIV DC:

Destilación de bebidas Destilación de bebidas alcohólicas. Uso de alcohólicas. Uso de bacterias de ácido acético bacterias de ácido acético para fabricar vinagre, de para fabricar vinagre, de bacterias de ácido láctico bacterias de ácido láctico para conservar la leche para conservar la leche (yogurt, por ejemplo).(yogurt, por ejemplo).

Siglo XIV DC: Siglo XIV DC:

Destilación de bebidas Destilación de bebidas alcohólicas. Uso de alcohólicas. Uso de bacterias de ácido acético bacterias de ácido acético para fabricar vinagre, de para fabricar vinagre, de bacterias de ácido láctico bacterias de ácido láctico para conservar la leche para conservar la leche (yogurt, por ejemplo).(yogurt, por ejemplo).

Generación espontáneaGeneración espontánea

• La generación espontánea antiguamente La generación espontánea antiguamente era una creencia profundamente era una creencia profundamente arraigada descrita ya por arraigada descrita ya por Aristóteles. La . La observación superficial indicaba que observación superficial indicaba que surgían gusanos del fango, moscas de la surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. húmedos, etc.

• Así, la idea de que la vida se estaba Así, la idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se estableció.restos de materia orgánica se estableció.

Generación espontáneaGeneración espontánea

• ¿Cómo pondrías a prueba esta hipótesis?¿Cómo pondrías a prueba esta hipótesis?

Receta para obtener Receta para obtener “ratones” por generación “ratones” por generación

espontáneaespontánea

VAN HELMONT (1577-1644)VAN HELMONT (1577-1644)

EL MÁS GRANDE FISIÓLOGO DE LA ÉPOCA, INDICA LO SIGUIENTE PARA LA OBTENCIÓN DE EL MÁS GRANDE FISIÓLOGO DE LA ÉPOCA, INDICA LO SIGUIENTE PARA LA OBTENCIÓN DE RATONES:RATONES:

UN VASO LLENO DE TRIGO SE CUBRE CON UNA CAMISA SUCIA, PREFERENTEMENTE DE UN VASO LLENO DE TRIGO SE CUBRE CON UNA CAMISA SUCIA, PREFERENTEMENTE DE MUJER. “UN FERMENTO ORIGINADO EN LA CAMISA Y TRANSFORMADO POR EL OLOR DE MUJER. “UN FERMENTO ORIGINADO EN LA CAMISA Y TRANSFORMADO POR EL OLOR DE LOS GRANOS, CONVIERTE EL TRIGO MISMO EN RATONES.” ESTA METAMORFOSIS DURA LOS GRANOS, CONVIERTE EL TRIGO MISMO EN RATONES.” ESTA METAMORFOSIS DURA CERCA DE VEINTIÚN DÍAS, O SEA EL TIEMPO DE GESTACIÓN DE RATÓN Y NUESTRO CERCA DE VEINTIÚN DÍAS, O SEA EL TIEMPO DE GESTACIÓN DE RATÓN Y NUESTRO NATURALISTA SE ASOMBRE DE SU NOTABLE RAPIDEZ…NATURALISTA SE ASOMBRE DE SU NOTABLE RAPIDEZ…

Van Helmont (1577-1644)Van Helmont (1577-1644)

…”…”Ello, nos dice, es tanto Ello, nos dice, es tanto más admirable cuanto más admirable cuanto que los ratones que los ratones originados por el trigo y la originados por el trigo y la camisa no son pequeños camisa no son pequeños ni lactantes, ni ni lactantes, ni minúsculos, ni deformes, minúsculos, ni deformes, sino muy bien formados y sino muy bien formados y pueden saltar.”pueden saltar.”

Van Helmont (1577-1644)Van Helmont (1577-1644)

…”…”Ello, nos dice, es tanto Ello, nos dice, es tanto más admirable cuanto más admirable cuanto que los ratones que los ratones originados por el trigo y la originados por el trigo y la camisa no son pequeños camisa no son pequeños ni lactantes, ni ni lactantes, ni minúsculos, ni deformes, minúsculos, ni deformes, sino muy bien formados y sino muy bien formados y pueden saltar.”pueden saltar.”

Siglo XVII: Siglo XVII:

Anthony von Anthony von Leeuwenhoek (1632-Leeuwenhoek (1632-1723) descubre el mundo 1723) descubre el mundo microbiano con sus microbiano con sus microscopios primitivos.microscopios primitivos.

Siglo XVII: Siglo XVII:

Anthony von Anthony von Leeuwenhoek (1632-Leeuwenhoek (1632-1723) descubre el mundo 1723) descubre el mundo microbiano con sus microbiano con sus microscopios primitivos.microscopios primitivos.

Anton van LeeuwenhoekAnton van Leeuwenhoek

DescubrióDescubrióBacteriasBacteriasProtistasProtistasCélulas sanguíneasCélulas sanguíneas

Anton van LeeuwenhoekAnton van Leeuwenhoek

DescubrióDescubrióBacteriasBacteriasProtistasProtistasCélulas sanguíneasCélulas sanguíneas

Francisco Redi (1626 - Francisco Redi (1626 - 1697)1697)

Comprobó a través de Comprobó a través de un experimento con un experimento con larvas de moscas que larvas de moscas que estas no se generaban estas no se generaban de la carne, sino que de la carne, sino que provenían de los provenían de los huevos de los moscas huevos de los moscas que dejaban sobre la que dejaban sobre la carne.carne.

Francisco Redi (1626 - Francisco Redi (1626 - 1697)1697)

Comprobó a través de Comprobó a través de un experimento con un experimento con larvas de moscas que larvas de moscas que estas no se generaban estas no se generaban de la carne, sino que de la carne, sino que provenían de los provenían de los huevos de los moscas huevos de los moscas que dejaban sobre la que dejaban sobre la carne.carne.

Lázaro Spallanzani (1729-1799): Lázaro Spallanzani (1729-1799): Naturalista italiano, demostró que Naturalista italiano, demostró que al hervir caldos nutritivos y al hervir caldos nutritivos y guardarlos en recipientes sellados, guardarlos en recipientes sellados, estos no generaban estos no generaban microorganismos. Una vez microorganismos. Una vez expuesto al aire se llenaban de expuesto al aire se llenaban de microorganismos.microorganismos.Por lo tanto, concluyó que los Por lo tanto, concluyó que los microorganismos estaban en el aire microorganismos estaban en el aire y una vez abierto el recipiente los y una vez abierto el recipiente los microorganismos entraban a este.microorganismos entraban a este.

Lázaro Spallanzani (1729-1799): Lázaro Spallanzani (1729-1799): Naturalista italiano, demostró que Naturalista italiano, demostró que al hervir caldos nutritivos y al hervir caldos nutritivos y guardarlos en recipientes sellados, guardarlos en recipientes sellados, estos no generaban estos no generaban microorganismos. Una vez microorganismos. Una vez expuesto al aire se llenaban de expuesto al aire se llenaban de microorganismos.microorganismos.Por lo tanto, concluyó que los Por lo tanto, concluyó que los microorganismos estaban en el aire microorganismos estaban en el aire y una vez abierto el recipiente los y una vez abierto el recipiente los microorganismos entraban a este.microorganismos entraban a este.

Louis Pasteur (1802 – 1895)Louis Pasteur (1802 – 1895)Demostró que al hervir caldos Demostró que al hervir caldos nutritivos en un matraz de cuello nutritivos en un matraz de cuello de cisne, los microorganismos no de cisne, los microorganismos no alcanzaban a llegar, ya que al ser el alcanzaban a llegar, ya que al ser el cuello muy largo y curvado cuello muy largo y curvado dificultaba el paso del aire con los dificultaba el paso del aire con los microorganismos.microorganismos.

Así demostró que los Así demostró que los microorganismo no se formaban microorganismo no se formaban espontánea-mente en el caldo, sino espontánea-mente en el caldo, sino que provenían del exterior y eran que provenían del exterior y eran capaces de descomponer materia capaces de descomponer materia orgánica.orgánica.

Louis Pasteur (1802 – 1895)Louis Pasteur (1802 – 1895)Demostró que al hervir caldos Demostró que al hervir caldos nutritivos en un matraz de cuello nutritivos en un matraz de cuello de cisne, los microorganismos no de cisne, los microorganismos no alcanzaban a llegar, ya que al ser el alcanzaban a llegar, ya que al ser el cuello muy largo y curvado cuello muy largo y curvado dificultaba el paso del aire con los dificultaba el paso del aire con los microorganismos.microorganismos.

Así demostró que los Así demostró que los microorganismo no se formaban microorganismo no se formaban espontánea-mente en el caldo, sino espontánea-mente en el caldo, sino que provenían del exterior y eran que provenían del exterior y eran capaces de descomponer materia capaces de descomponer materia orgánica.orgánica.

Gregor Johan MendelGregor Johan Mendel

Fundó las bases de Fundó las bases de la Genética 1865la Genética 1865

Gregor Johan MendelGregor Johan Mendel

Fundó las bases de Fundó las bases de la Genética 1865la Genética 1865

Walter SuttonWalter Sutton

Descubrió los Descubrió los cromosomas, 1902cromosomas, 1902

Walter SuttonWalter Sutton

Descubrió los Descubrió los cromosomas, 1902cromosomas, 1902

Thomas Hunt Morgan

Fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1933 por la demostración de que los cromosomas son portadores de los genes, con lo cual comprobó teoría cromosómica de la herencia de Sutton y Boveri.

Gracias a su trabajo, Drosophila melanogaster se convirtió en uno de los principales organismos modelo en Genética.

3030

• 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 norteamericano R. W. Holley «leyó» por primera

vez la información total de un gen de la levadura compuesta por

77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.

•

1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió

reconstruir en el laboratorio todo un gen.

• 1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la

Universidad de Stanford, y Herbert W. Boyer, de la Universidad de California, San Francisco.

1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología.

Sir Alexander Fleming 1928

Descubrió la enzima antimicrobiana llamada lisozima y del antibiótico penicilina obtenido a partir del hongo Penicillium chrysogenum.Inhibe la formación de la pared celular a través del intercalar penicilina en la síntesis di no vo del peptidoglicano

19531953

• James Watson and Francis James Watson and Francis CrickCrick

• Descubrieron la estructura Descubrieron la estructura del DNAdel DNA

Rosalind Elsie FranklinRosalind Elsie Franklin

• A Franklin se le recuerda A Franklin se le recuerda principalmente por la principalmente por la llamada llamada Fotografía 51, la , la imagen del ADN obtenida imagen del ADN obtenida mediante difracción de mediante difracción de rayos X, que sirvió como rayos X, que sirvió como fundamento para la fundamento para la hipótesis de la de la estructura doble helicoidal del ADN en la publicación del en la publicación del artículo de artículo de James Watson y y Francis CrickFrancis Crick

Severo Ochoa (bioquímico español) recibió el Premio Nobel de Medicina en 1959 por sus trabajos sobre la síntesis del ARN en la Universidad de New York, dio el primer paso hacia el camino de sintetizar in vitro un ácido nucleico cuando logra aislar la polinucleotidofosforilasa, enzima capaz de sintetizar ácidos ribonucleicos.

En 1955 logra por vez primera en la historia la síntesis de un ácido nucleico

• 1970. El biólogo 1970. El biólogo molecular molecular estadounidense estadounidense Hamilton O. Smith Hamilton O. Smith identificó y purificó identificó y purificó una enzima de una enzima de restricción que cortaba restricción que cortaba por sitios específicos por sitios específicos las cadenas del ADN. las cadenas del ADN.

• La aplicación de estas La aplicación de estas enzimas abrió las enzimas abrió las puertas al análisis del puertas al análisis del ADN y a la inserción de ADN y a la inserción de diferentes fragmentos diferentes fragmentos en el  ADN, en el  ADN, permitiendo así la permitiendo así la creación de genes creación de genes nuevos o nuevos o recombinantes.recombinantes.

http://www.galeon.com/histoquim/W_Arber.jpg

http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1970_Smith.jpg

http://www.galeon.com/histoquim/W_Arber.jpg

Werner Arber, a principios de la década de 1960, trabajando en la Universidad de Ginebra, Suiza, descubrió que las bacterias agredidas por virus invasores liberan determinadas enzimas (llamadas enzimas de restricción) que los inactivan. Simultáneamente con este ataque molecular la bacteria libera otra enzima que al modificar químicamente las bases de la secuencia de su propio ADN,  evita que la enzima de restricción las identifique y corte produciendo su autodestrucción. Este proceso en dos pasos se denomina “sistema controlado de restricción-modificación” del hospedador

Imagen: Imagen: www.diariomedico.com/edición/noticia/0,245www.diariomedico.com/edición/noticia/0,245

8,420804.html8,420804.html

Imagen: Imagen: www.diariomedico.com/edición/noticia/0,245www.diariomedico.com/edición/noticia/0,245

8,420804.html8,420804.html

1978. El Premio Nobel de Medicina fue concedido a los microbiólogos Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith por el descubrimiento de las endonucleasas de restricción lo que condujo al desarrollo de la tecnología de ADN recombinante.

3939

• En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo lo que se Boyer producen el primer organismo lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética.considera el comienzo de la ingeniería genética.

• Stanley Cohen (a la izquierda) y Herbert Boyer (a la Stanley Cohen (a la izquierda) y Herbert Boyer (a la derecha) desarrollan el primer organismo derecha) desarrollan el primer organismo transgénico, mediante la inserción de un fragmento transgénico, mediante la inserción de un fragmento de DNA de rana en un plás- mido bacteriano, de DNA de rana en un plás- mido bacteriano, introducido en la bacteria Escherichia coli.introducido en la bacteria Escherichia coli.

4040

• 1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de 1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases. ácido nucleico compuesta por 206 bases.

• 1976: Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean 1976: Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología. Genentech, la primera compañía de biotecnología.

• 1982: Se produce insulina para humanos, la primera 1982: Se produce insulina para humanos, la primera droga derivada de la biotecnología. droga derivada de la biotecnología.

• 1983: Se aprueban los alimentos trasgénicos 1983: Se aprueban los alimentos trasgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos transgénicos en Estados Unidos. autorizan alimentos transgénicos en Estados Unidos.

Animales transgénicos1988: P. Leder y T. Stewart

Producen y patentan el ratón “Harvard”

19961996

• Ian WilmutIan Wilmut

• Clonaron por primera Clonaron por primera vez un mamífero de vez un mamífero de células adultas, la células adultas, la Oveja DollyOveja Dolly . .

4343

• 2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la 2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma humano. genoma humano.

• 2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el 2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo) Concepción, Chile (2 al 5 de marzo)

4444

• Es la tecnología de la manipulación y transferencia del Es la tecnología de la manipulación y transferencia del ADN de unos organismos a otros, que posibilita la ADN de unos organismos a otros, que posibilita la creación de nuevas especies, la corrección de defectos creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.

4545

• La Ingeniería Genética se basa en la clonación molecular.

• Un fragmento de DNA se recombina con un vector y se introduce en un hospedador adecuado.

• Los vectores de clonación más utilizados son los plásmidos y los bacteriófagos.

4646

•Las técnicas de la Ingeniería Genética se realizan con base en descubrimientos fundamentales en los campos de la genética molecular y la bioquímica.