Metagenómica biodiversidad y nuevos productos biotecnológicos.

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Metagenómica: biodiversidad y nuevos productos biotecnológicos CHANCHAMAYO - PERU 2013 ALUMNO: Helmer Arturo Ramirez Vega
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  • 1. Metagenmica: biodiversidad y nuevos productos biotecnolgicos CHANCHAMAYO - PERU 2013 ALUMNO: Helmer Arturo Ramirez Vega

2. INTRODUCCION La metagenmica es una ciencia que surge como una rama de las ciencias genmicas, la cual se refiere al estudio del metagenomas de un nicho en particular. Se puede definir como el total de ADN de una muestra ambiental. Hasta el momento, se han investigado metagenomas de diversos ambientes, incluyendo ecosistemas acuticos, minas, suelos agrcolas y forestales, entre otros. Lo relevante de estos estudios es que cada uno de ellos ha mostrado diferentes aspectos para estudiar y analizar. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA Hoy en da las industrias poseen distintas motivaciones para probar el enorme recurso que es la diversidad microbiana no cultivable. Diversas industrias estn interesadas en explorar el recurso de los microorganismos no cultivables que han sido identificados a travs de ambientes genmicos a grandes escalas. Existe una poltica global para promover la biotenologia industrial como el futuro de las sociedades modernas industrializadas. 3. OBJETIVO GENERAL Conocer la metagenmica, sus aplicaciones, su biodiversidad, sus nuevos productos biotecnolgicos y la metogenomica microbiana para darle su debida aplicacin en el curso de microbiologa de alimentos, adems de analizar los aspectos beneficiosos en la industria alimentaria como recurso microbiano no cultivable que se encuentra en ambientes genmicos. OBJETIVOS ESPECFICOS: Conocer la importancia de la metogenomica en la ecologa microbiana, molculas, enzimas y ambientes nuevos para los diferentes productos biotecnolgicos que se pueda aplicar en la industria alimentaria. Conocer la aplicacin tecnolgica de la biotecnologa para sistemas biolgicos, en seres vivos y productos para uso especifico. Identificar parte de la biodiversidad en las diferentes formas de vida que existe sobre la tierra. Conocer como se trabaja la metogenomica, y asu amplia variedad de tcnicas y estrategias de trabajo, para llegar a conocer los productos que producen microorganismos en comunidad natural. OBJETIVOS 4. Como manifestara el investigador estadounidense Stephen Jay Gould (1941-2002): En la Tierra no vivimos en la Era del Hombre o de los humanos, vivimos hoy, y siempre, en la Era de la Bacterias. Las bacterias (Reino procariota) son, y siempre han sido, la forma de vida predominante en la Tierra. Se cree que fueron los primeros habitantes del planeta, hace 3.500 millones de aos, lo que significa que son 2.000 millones de aos ms antiguos que los organismos eucariotas. Los procariotas son fundamentales para el planeta porque fabrican y mantienen la composicin de la atmsfera y del suelo, convierten elementos clave como carbn, nitrgeno, y azufre en formas accesibles para otros seres vivos y, contribuyen a formar la mayor biomasa del planeta. MARCO TEORICO HISTORIA: 5. la metagenmica es un conjunto de tcnicas de investigacin, con muchos enfoques y mtodos relacionados, y un campo de investigacin. En griego, meta significa trascendente. En su enfoque y mtodos, la metagenmica supera el doble problema del cultivo y la diversidad genmica de la mayora de los microbios, LOS ESTUDIOS METAGENOMICOS La extraccin del ADN directamente de los microbios viviendo en un ambiente particular. La muestra mixta de ADN se puede analizar directamente, o clonado en una forma sostenible en bacterias de laboratorio, Es una ciencia muy nueva, pero ya ha producido una riqueza de conocimiento acerca del mundo microbiano debido a sus radicalmente nuevas formas de realizar la microbiologa. LA METAGENOMICA DEFINICION: 6. LA METAGENOMICA SE ENCARGA DEL ESTUDIO DE: Estudio de genes: Celulosas, proteasas,et c. Rutas metablicas. Anlisis de organismos y comunidades. 7. Identificar los diversos microorganismos que habitan en un ambiente dado. Reconstruir los caminos metablicos, para ayudar a predecir la funcin de microorganismos no cultivados. Hallar nuevas enzimas y compuestos bioactivos. OBJETIVOS DE LOS ESTUDIOS METAGENOMICOS: 8. 1. Ecologa microbiana - fisiologa, ciclos de nutrientes 2. Nuevos molculas - importancia global (Proteorodopsinas) 3. Interaccin hospedero microorganismo (simbiosis / patogenicidad) 4. Acceder a ambientes nuevos / difciles (extremos) 5. Nuevas enzimas / productos biotecnolgicos IMPORTANCIA DE LA METOGENOMICA 9. CMO SE TRABAJA EN METAGENMICA: Se obtienen una muestra de un ambiente particular (suelo, agua de mar, la boca de un ser humano, etc.) y se realiza una extraccin de ADN de todos los microbios presentes en la muestra. Una vez que el ADN es extrado se lo secuencia para estudios comparativos o para bsquedas de genes en particular. Se induce una replicacin de ADN del microorganismo para crear una Biblioteca Luego, el tratamiento de la biblioteca de genomas (metagenoma), depende del objetivo de bsqueda basado en la secuencia gentica completa -el patrn de bases nitrogenadas (A, C, G, T) en las cadenas de ADN de los microorganismos descubiertos en la muestra. Los proyectos de metagenmica basados en la funcin, exploran los productos que producen los microorganismos en una comunidad natural. De esta forma es posible extraer directamente ADN a partir de una comunidad microbiana e identificar nuevas protenas y meta bolitos. 10. Es la variacin de todas las formas de vida sobre la tierra. Las diferentes plantas, animales y microorganismos que conforman la vida. Los genes de estos organismos La naturaleza y su biodiversidad son una fuente excepcional de actividades beneficiosas para la salud, la industria y el ambiente. Los ecosistemas de nuestro planeta albergan una gran diversidad biolgica que an no ha sido evaluada. El nmero de especies descritas est en torno a 2 millones, pero se estima que quedan por descubrir como mnimo otros 50 millones. La mayor parte de esta biodiversidad reside en los bosques tropicales. BIODIVERSIDAD BIODIVERSIDAD Y BIOTECNOLOGIA 11. La potencia de los productos biotecnolgicos radica en su efecto de accin despus de la limpieza, lo cual le permite continuar biodegradando por un largo periodo de tiempo. El desarrollo de productos biotecnolgicos supone fuertes inversiones en material de ltima tecnologa y en formacin del personal adecundolo a estas tecnologas, mientras que la aceptacin de los productos desarrollados es muy lenta por el mercado frente a los productos "clsicos". Normalmente cualquier producto en base a qumica clsica es mucho ms barato que uno basado en enzimas y/o microorganismos, aunque el producto qumico clsico es mucho ms contaminante y nocivo tanto a nivel de personas como de medioambiente. PRODUCTOS BIOTECNOLOGICOS 12. APLICACIONES INDUSTRIALES EN LA METOGENOMICA: La metagenmica tiene el potencial para impactar substancialmente la produccin industrial ya que actualmente cuenta con las herramientas disponibles para monitorear la biodiversidad de los linajes bacterianos. Industria de detergentes Procesamiento de textiles Cuero Alimentos Hornear Jugos de frutas Carnes Bebidas alcohlicas Papel Medicina Pruebas analticas Enzimas teraputicas Limpieza de heridas Fabricacin de drogas 13. Biocataltico ideal Las enzimas necesitan funcionar eficientemente de acuerdo a parmetros de rendimiento. Cualquier aplicacin industrial tiene que ser designada con ciertas limitaciones enzimticas en mente. En vez de disear un proceso para adaptarlo a una enzima mediocre, se utilizan microorganismos no cultivables junto a tecnologas in vitro. BIOCATALITICO IDEAL: 14. Novedad Industrias que fabrican productos bsicos a granel, poseen la necesidad de encontrar nuevas secuencias enzimticas para evitar infringir los derechos de propiedad intelectual. Diversidad mxima Las industrias farmaceticas y de productos qumicos estn enfocadas en buscar conjuntos de mltiples biocatalticos para construir una caja de herramientas para biotransformaciones. Reduccin de costos Aumenta eficiencia de proceso. Mejora la recuperacin de productos. Reduce el uso y eliminacin de qumicos txicos. FORTALEZA Y DEBILIDADES DE CADA ENZIMA: 15. Enzimas que hidrolizan protenas en pequeos pptidos y amino cidos. Recursos donde se obtienen: PROTEASAS: Plantas Animales Microorganismos Bacillus licheniformis, o B. Amyloliquefaciens Aspergillus flavus Las proteasas representan el porciento ms alto del mercado de enzimas mundial. 1959 : se mercadea la primera proteasa bacteriana. 1965: comienzan a utilizarlas las principales fbricas de detergentes. 16. La metagenmica es un campo nuevo en el que se persigue obtener secuencias del genoma de los diferentes microorganismos, bacterias en este caso, que componen una comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. La posibilidad de secuenciar directamente los genomas de microbios, sin necesidad de cultivarlos abre nuevas posibilidades que suponen un cambio de rumbo en la Microbiologa. Este hecho es una revolucin cientfica debido a su alto rendimiento y el bajo coste. Permite acceder al genoma sin ver a los microorganismos ni cultivarlos. Microbiologa del futuro: Lo interesante de este estudio es que el hecho de obtener la secuencia de una gran cantidad de microorganismos de medios no impactados por los humanos. As se puede lograr estudiar y almacenar el ADN de estos microorganismos en bibliotecas de ADN donde est toda la informacin gentica constituyendo una reserva gentica de gran inters. Microorganismos puros: 17. La metagenmica persigue obtener secuencias del genoma de los diferentes microorganismos, bacterias en este caso, que componen una comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. Este ADN del metagenoma representa a todos los genomas de las bacterias que conforman la poblacin. Banco de ADN: Una vez que el ADN de dichas clulas se encuentra libre, se debe separar del resto de la muestra. Una vez aislado, hay que manipular este ADN genmico que es relativamente grande. Se debe cortar en fragmentos ms pequeos mediante el empleo de unas enzimas conocidas como endonucleasas de restriccin. Posteriormente, los fragmentos se ligan a los vectores. Estos vectores, que portan los fragmentos de ADN metagenmico, se introducen en organismos de fcil cultivo y expresin. 18. BIOTECNOLOGIA ROJA BIOTECNOLOGIA BLANCA BIOTECNOLOGIA VERDE Se aplica a la utilizacin de biotecnologa en procesos mdicos. Algunos ejemplos son el diseo de organismos para producir Antibiticos, el desarrollo de vacunas ms seguras y nuevos frmacos. Se aplica a los usos de la biotecnologa en la industria textil, en la creacin de nuevos materiales, como plsticos biodegradables y en la produccin de biocombustibles. Su principal objetivo es la creacin de productos fcilmente degradables. Un ejemplo de esto es la ingeniera gentica en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicacin externa de los mismos, como es el caso del Maz Bt. APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGIA: 19. Se conoci la Metagenmica: biodiversidad y nuevos productos biotecnolgicos aunque esta es aun una ciencia muy nueva, pero ya ha producido una riqueza de conocimiento acerca del mundo microbiano debido a sus radicalmente nuevas formas de realizar la microbiologa. Se conoci el campo de estudio de la metagenmica, el cual se refiere al estudio de genes, tales como la celulosas, proteasas, etc. asimismo tambin se encarga de las rutas metablicas y el anlisis de organismos y comunidades. Se analizo la importancia de los productos biotecnolgicos el cual es que estos se caracterizan por su seguridad, ya que sustituyen a los productos qumicos custicos y peligrosos convencionales, no emite vapores txicos, no contiene ningn producto cido ni alcalino ni disolventes derivados del petrleo o clorados, es de pH neutro y por tanto no es irritante ni corrosivo y no es nocivo para el medioambiente. CONCLUSIONES 20. Borderies P. Pharmacogenetics. BioImpact February 2005. Available at: http://www.bioimpact.org/ (access verified 04.07.2006) . BIRTRIM 2007. Microbiologa De Los Alimentos. 1ra Edicin. Editorial Acribia. S.A. 81-92 pp. GARRETT 2007. Microbiologa De Los Alimentos. 3ra Edicin. Editorial. Acribia. S.A Zaragoza Espaa. 576-590 pp. HANDELSMAN, J. (2004). Metagenomics: application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiology and Molecular Biology Reviews 68: 669-685. RONDON, M., M. GOODMAN Y J. HANDELSMAN (1999). The earth's bounty: assessing and accessing the soil microbial diversity. Trends in Biotechnology 17: 403-409. Tyson, G.W., J. Chapman, P. Hugenholtz, E.E. Allen, R.J. Ram, P.M. Richardson, V.V. Solovyev, E.M. Rubin, D.S. Rokhsar y J.F. Banfield (2004). Community structure. Nature 428: 37-43. BIBLIOGRAFIA