INTRODUCCION A LA BIOTECNOLOGIA

MSc.Angel Narváez

LA BIOTECNOLOGIALa biotecnología puede ser definida como la aplicación controlada y deliberada de agentes biológicos sencillos, como células vivas o muertas, o componentes celulares en operaciones técnicamente beneficiosas, para la elaboración industrial de productos

CARACTERISTICAS… De la célula al producto final

Los inicios de la Biotecnología se remontan a más de 8,000 años atrás, cuando antiguas civilizaciones comenzaron a usar microorganismos vivos, aun sin ser concientes de esto, para producir alimentos y bebidas, tales como el pan, el queso, la cerveza y el vino

Da las herramientas tecnológicas a los científicos para manipular materiales de tipo biológico y el interior de las células, modificando ambientes y estructuras, alterando su funcionamiento, al mejorar procesos biológicos

AREAS DE ACCIÓNINGENIERIA GENÉTICA BIOREMEDIACIÓN INDUSTRIA FARMACEUTICA Y ALIMENTOS PRODUCCIÓN DE MICROORGANISMOS AGROPECUARIABIOETICA

LA INGENIERIA GENÉTICALa ingeniería genética se basa en la introducción de material genético manipulado en una célula, de tal modo que pueda replicarse y ser transferido a los descendientes de la misma

ADN RECOMBINANTE

En el año 1972 un trabajo realizado por el Dr. . Paul Berg consiguió formar artificialmente nuevas combinaciones de material hereditario mediante el corte de la molécula de ADN con unas enzimas llamadas de restricción y luego procediendo con la inserción de moléculas de ácidos nucleicos producidas fuera de la célula en un organismo, utilizando para esto un virus o plásmidos bacterianos como vectores, conociéndose estos procedimientos como la técnica del ADN recombinante

LIMITESLA EUGENESIA es el estudio del mejoramiento de la raza humana por medios genéticos

   ¿Cómo controlamos los avances de la ingeniería genética. ?

GRANJAS EXPERIMENTALES DE MANIPULACIÓN GENÉTICA.Lugar: Costwolds - Inglaterra.¿Creación de Quimeras?

¿Para qué?

Implicancias Biológicas¿Problemas?¿Beneficios prácticos?

Manipulación genética y clonaciónLa manipulación de genes. Es la modificación del material hereditario de las especies, para obtener una corrección o una mejoría del ADN, con la finalidad de encontrar la cura a las enfermedades genéticas (a través de la terapia génica)O para “mejorar” genéticamente una especie.La clonación es un tipo de reproducción artificial, donde los seres así creados pueden ser originados a partir de cualquier tipo de célula masculina o femenina.

CLONACIÓN NATURAL

Puede definirse cómo la creación de individuos genéticamente idénticos al organismo progenitor.

La reproducción asexual común entre los animales inferiores como las bacterias, algas verde azuladas, protistas y helechos constituyen una verdadera clonación natural ya que el material genético se divide en dos

ORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE

TRANSGÉNICOS Hoy en día se puede modificar microorganismos por ejemplo para crear hielo artificial (obtenido a partir de la especie Pseudomona syringae).Ó para eliminar la contaminación de petróleo en el mar,Creación de plásticos biodegradables, Plantas que se iluminan cuando necesitan agua por la acción de la enzima luciferaza propia de luciérnaga. Frutos que resisten a las heladas por inserción del gen de un pez del ártico llamado comúnmente “Platija”, Algodón coloreado que evitaría el teñido post-cosechaLechones con un gen humano, el factor VIII para la coagulación sanguínea en los hemofílicos

TRANSGENICOSLos OMG (organismos modificados genéticamente) son: microorganismos, plantas y animales que surgen como producto de una modificación en la estructura de sus genes con la finalidad de transferirle una característica ajena pero de utilidad

RIESGOSNo se conoce la magnitud de los riesgos ambientales y las consecuencias evolutivas del empleo de los OMG y cada vez es mayor el uso.

INTERROGANTESEstamos alterando el proceso evolutivo con la creación de OMG?¿Qué peligros ofrece la producción industrial de OMG?¿Cómo se podría regular su uso indiscriminado?

MICOORGANISMOS MODIFICADOS

Alcaligenes eutrophus produce plástico biodegradable.Peseudomona syringae produce nieve artificial.Pseudomona sp. , Alcaligenes sp. Rhizobium sp. se alimentan de petróleo.

PROYECTO GENOMALos 2 billones de células del cuerpo de los seres humanos tienen a su vez un aproximado de 30 mil millones de unidades o nucleótidos identificados por las letras A, G, C, T, conforman el código de nuestro ADN y estas letras a su vez constituyen entre 80,000 a 100,000 genes capaces de producir proteínas vitales para el ser humano.

El Proyecto genoma humano

El Proyecto genoma humano fue ideado para descifrar o mapear las secuencia específica de los nucleótidos que constituyen los genes, analizando las secuencias de ADN para comprobar la función de cada gen y descubrir el origen de las mas de 3000 enfermedades hereditarias

GENOMAS MODIFICADOS O EN PROCESO Haemophylus influenzae, causa de las infecciones del oído, el primero de unas cinco decenas de microbios ya secuenciados.Saccaromyces cerevisiae, una levadura muy estudiada (1996.Escherichia coli, la bacteria intestinal omnipresente(1997).Mycobacterium tuberculosis, causa de la tuberculosis (1998).Caenorhabditis elegance, una lombriz tubular (1998).Plasmodium falciparum, un parásito de la malaria (1999).Drosophila melanogaster, la muy estudiada mosca de las frutas (2000).Homo sapiens, la especie que invento la codificación genética (2000).Ratón (en proceso)Rata (en proceso)Arroz (en Proceso)

BENEFICIOS

      Se están investigando los genes que están implicados en el envejecimiento humano para aumentar la longevidad.      Determinación de anomalías genéticas causantes de enfermedades hereditarias para prevenir las o curarlas.Identificación de genomas

PELIGROS

      Discriminación genética por la presencia o ausencia de un gen específico.      Selección genética de los hijos, disminuyendo la variabilidad y como consecuencia tornándonos más vulnerables a las enfermedades.

BIOÉTICA

El hecho de tener nuestro ADN totalmente mapeado y descifrado puede no ser una gran ventaja, sino también, el inicio de un gran problema.

Por otro lado, ¿ es ético modificar organismos?, No estaremos poniendo en riesgo el medio ambiente y la salud.¿Estaremos influenciando negativamente la evolución natural?

BIOETICADEFINICIÓN Ciencia que estudia las acciones humanas en el campo científico, basado en principios filosóficos que determinan una serie de normas para ejercer el autocontrol.

MANDAMIENTOS DE LA BIOETICA

-Ningún organismo genéticamente manipulado debería introducirse deliberadamente en el ambiente, si es que puede reproducirse espontáneamente.-Los productos que contengan estas características no se deben comercializar.-No se deben producir transgénicos con deformaciones o enfermedades provocadas deliberadamente.-Los productos modificados genéticamente deben ser debidamente rotulados y/o etiquetados.-Deben cuidarse las autorizaciones que involucren la inserción de genes humanos en animales.-La clonación humana debe ser prohibida hasta deliberar consecuentemente las implicancias éticas

IMPLICANCIAS BIOTECNOLÓGICAS

En nombre de la ciencia las complicaciones producto de un uso indiscriminado y no calculadas pueden ser diversas por ejemplo:      En la salud, los genes transplantados pueden interactuar de manera no conocida con el resto del genoma original resultando en alimentos que podrían contener toxinas o desencadenar alergias a los consumidores.      Podríamos provocar daños ambientales que no estaríamos preparados para afrontar. Daños a la cadena trófica y a la biodiversidad.

BIOTECNOLOGÍA Y ALIMENTACIÓN La biotecnología de alimentos tiene como una de sus fuentes principales los procesos fermentativos, mediante los cuáles se pueden obtener, alimentos fermentados que tienen una gran cantidad de nutrientes y un tiempo de vida útil mayor que la de cualquier alimento no fermentado.

FERMENTACIÓNEs la transformación de la materia orgánica catalizada por la acción de microorganismos.Es una reacción de oxido-reducción, mediante las cuáles los microorganismos obtienen energía y producen energía.

LOS PROCESOS FERMENTATIVOS CLÁSICOS EN LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS SON

      Elaboración de pan      Producción de bebidas alcohólicas (Vino y cerveza).      Fabricación de vinagre.       Preparación y conservación de alimentos por fermentación ácido láctica. Producción de yogurt y queso.      Producción de col fermentada.Producción de carnes fermentadas

LA PROTEÍNA DEL FUTURO

La SCP(Single cell protein) o proteína de origen unicelular. Las cuales más fáciles de obtener porque la reproducción bacteriana es muy veloz comparado con la reproducción animal

CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS USADOS EN LOS ALIMENTOS

      No deben ser patógenos.      Deben ser mesófilos.      Ser homofermentativos.      No producir toxinas

BIOTECNOLOGIA Y AGRICULTURA (TRANSGENICOS)

Se consiguen por manipulaciones genéticas que no se producen en la naturaleza donde se modifican colores, sabores, resistencia a plagas. Todo en función de un alimento de mayor calidad.EJEMPLOSSoya transgénica resistente a plagas.Maíz resistente a pesticidas.

CULTIVOS HIDROPÓNICOSSon cultivos sin tierra que emplean soluciones de agua y sales minerales para el crecimiento de plantas.La fórmula más sencilla para iniciar un cultivo hidropónico es:         10 lts. De agua         Nitrato de calcio 11.8 gr.         Sulfato de magnesio 4, 9 gr         Fosfato de potasio 2,9 gr

BIOTECNOLOGÍA Y GANADERIA

La asociación entre biotecnología y ganadería tuvo inicialmente como motivación el aumento en la productividad de carnes y productos lácteos. Además de facilitar o simplificar los procesos e producción que implican gastos económicos muy altos.La reproducción asistida y el uso de la ingeniería genética permiten perpetuar la estirpe de ganado campeón

BIOTECNOLOGÍA Y SALUD

NUEVOS ADITIVOS EN LOS ALIMENTOSPhytol (Extracto de pulpa de madera), reduce el colesterol.Benecol, desarrollado para eliminar el colesterol.Resveratrol,, sustancia antioxidante que inhibe el envejecimiento, presente en el vino tinto de la variedad pinot-noir.Licopeno, pigmento del tomate con propiedades anticancerígenas.

NUEVOS FITOFARMACOS Se están desarrollando alimentos que funcionen como vacunas por ejemplo una papa que al ser consumida vacune contra el cólera y un tipo de plátano que protege contra la hepatitis B, otros científicos trabajan en la obtención de plantas de tabaco con anticuerpos contra las bacterias que causan las caries dentales. Además se están produciendo sustancias anticoagulantes a partir dela cebolla y el ajoLos fitofarmacos son así una alternativa viable contra las enfermedades por su fácil forma de acceso a la población

LAS VACUNASLas vacunas del futuro estan relacionadas con los plasmidos, que son anillos cromosómicos bacterianos, ya que se descubirrto que incorporándoles determinados genes pueden provocar infecciones atenuadas, permitiendo una resopuesta eficaz del sistyema inmunológico, cuando son introducidas en las personas empaquetadas en liuposomsas. Esto podría rewsultar en la creacxión deuna vacuna efectiva contra el SIDA, la malaria, el herpes.

TERAPIA GÉNICA

Consiste en la introducción de un determinado gen normal a células que carecen de este gen con la finalidad de corregir una alteraciómn gernética o enfermedad.

Atraves de la inserción de un gen en el virus de la gripe puede hacerse que este se incorpore a las células pulmonares durante elk proceso de infección y conseguir corregir una enfermedad genética conocida como fibriocis cística.

LA BIORREMEDIACIÓN

La biorremediación es la suma de procesos biológicos que utiliza microorganismos y/o moléculas biológicas para revertir la contaminación en aguas, aire y tierra.

Biotecnología y el Suelo

La biotecnología se utiliza para la descontaminación de suelos por pesticidas o insecticidas como el DDT.Para la regeneración de suelos contaminados destacan consorcios bacterianos conformados por los géneros:Pseudomonas,Alcalígenes,Rhizobium,Rhodobacter, Arthrobacter y Xanthomonas. Uno de los desafíos es la degradación de metales pesados como el cadmio que es extremadamente tóxico.

Biotecnología y el aire

Cada vez es mayor la influencia de la ingeniería genética para conseguir microorganismos que degraden, productos químicos como el plomo, producto de la quema de combustibles o los derivados del azufre.

Biotecnología y el aguaLas especies más conocidas para la degradación del crudo de petróleo son las Pseudomonas aeruginosa, Serratia rubidaelas depuraciones clásicas de contaminación del agua que provocan los detergentes, los derrames de petróleo y en menor medida los líquidos sulfititos producidos por el blanqueo del papel, estas sustancias constituyen un problema serio para el ambiente, además de que cada vez son mayores los volúmenes de residuos orgánicos, en los ríos y otras fuentes de agua dulce