1.
1

2.
Biotecnología Ambiental
Facilitador: Raúl Vegas (Biólogo)
4 Horas semanales 16 Semanas
2

3.
Objetivo General
 Conocer la biotecnología ambiental en su contexto actual.
 Últimas tendencias que incorporan las técnicas de ADN
recombinante.
 Aplicación de las herramientas y técnicas biotecnológicas al
estudio, monitorización, restauración y conservación del
medioambiente.
5

4.
Objetivo General
 Proporcionar al alumno una visión general de las importantes
y numerosas aplicaciones de los microorganismos y/o sus
enzimas para el control, mejora y gestión del ambiente.
 Desarrollar en los estudiantes criterios claves para sustentar la
toma de decisiones en lo que respecta a la aplicación de la
biotecnología al estudio y la conservación del ambiente.
6

5.
TEMA 1. Biotecnología
Facilitador: Raúl Vegas
7

6.
Biotecnología
8

7.
Biotecnología
 Tecnologías basada en biología.
 Aprovecha procesos celulares y
biomoleculares para desarrollar productos.
 Uso de cualquier organismo en beneficio del
hombre.
Uso de organismos para llevar acabo
procesos para la aplicación industrial
9

8.
Biotecnología
 "Aplicación de principios de la ciencia y la
ingeniería para tratamientos de materiales
orgánicos e inorgánicos por sistemas
biológicos para producir bienes y servicios".
Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE)
10

9.
Biotecnología
• Desde antiguo los hombres han aplicado la biotecnología para
obtener alimentos o fármacos aunque el término es muy
reciente. Fue acuñado por Kart Ereky (1878–1952) en
1919; para describir la interacción entre biología y tecnología.
• La cerveza, el pan, el yogur y el queso son alimentos que se
han consumido desde hace mucho tiempo. Sin embargo, se
hacen por procesos biotecnológicos.
• Actualmente se modifican genéticamente los microorganismos
que los realizan para mejorar la producción.
11

10.
Biotecnología
Clásica
 Fermentación
Moderna
 ADN
12

11.
Biotecnología:
Clásica
 Fermentación
Proceso microbiano:
 Ocurre transformación
enzimática controlada de
compuestos orgánicos.
 Yogur (4000 a.C. China).
 Queso curado de leche
(5000-9000 a.C.).
13

12.
Biotecnología:
Clásica
• Basada en el uso de seres vivos naturales para la
obtención de productos de interés o el aumento de
la producción.
• Los individuos que se utilizan han sido escogidos
mediante técnicas de selección artificial, esto
quiere decir que el hombre ha potenciado el
desarrollo de estos organismos por el beneficio que
le proporcionan.
14

13.
Selección Artificial
15

14.
Selección Artificial
Decidir cuales de los individuos de una
generación podrán ser progenitores de la
siguiente, y cuanto descendientes se permitirá
que tengan.
• Objetivo de Selección: Característica(s);
susceptibles a cambios genéticos.
16

15.
Selección Artificial
17

16.
Selección Artificial
18

17.
Selección Artificial
19

18.
Selección Artificial
20

19.
21

20.
¿Características?
22

21.
Solanum lycopersicum vs S. pimpinellifolium
23Pietro Andrea Mattioli (Bot.): “pomodoro”, manzana dorada

22.
Zea mays (taíno) o elote (náhuatl)
24

23.
25Solamun spp.

24.
26

25.
Selección Natural
27

26.
Selección Natural
28

27.
Biotecnología:
“Moderna”
 Ingeniería Genética (década de los '80).
 Modificar y transferir genes de un organismo a otro.
Zacharias Janssen (1595)
Kary Mullis (1983)
29

28.
Biotecnología:
“Moderna”
• Consiste en la utilización de técnicas de
manipulación del ADN para la obtención de
individuos que den lugar a productos de
interés o a la mejora de la producción.
30

29.
Ingeniería Genética
31
Es el conjunto de técnicas utilizadas en la manipulación
del ADN. De esta forma podemos: Quitar uno o más genes.
• Añadir uno o más genes.
• Aumentar el número de moléculas de ADN.
• Clonar células.
• Clonar individuos.
• Crear organismos genéticamente modificados (OGM).

30.
Ingeniería Genética
32
La técnica para obtener una proteína por ingeniería genética se realiza
en varios pasos:
• Selección y obtención del gen.
• Selección de un vector.
• Formación de un ADN recombinante.
• Selección de una célula anfitriona.
• Síntesis y obtención de proteínas correspondientes al gen
manipulado.

31.
La clonación
33

32.
La clonación
34
La palabra CLON significa copia exacta. Con la ingeniería genética podemos
obtener clones de ADN, de células o de organismos completos.
Se pueden distinguir tres tipos de clonación:
• Clonación celular: se utiliza para obtener copias de ADN mediante unas
células llamadas células anfitrionas. Existe otra técnica más rápida en la
que se obtiene un mayor número de copias, llamada PCR o Amplificación
del ADN.
• Clonación de células: con esta técnica podemos obtener células iguales.
De esta forma se crean tejidos reparadores de otros que estén enfermos o
deteriorados, sin que se produzca rechazo por parte del enfermo.
• Clonación de organismos completos: se obtienen individuos que son
genéticamente idénticos.

33.
La clonación
35

34.
36

35.
Organismos genéticamente
modificados (OGM)
37
OGM: Aquellos a los que, mediante técnicas de
ingeniería genética, se les han alterado su ADN.
TRANSGÉNICOS: (Un tipo de OGM). Se crean
introduciendo un gen de un ser vivo en el ADN de
otro individuo de una especie totalmente distinta.
De esta forma se consiguen individuos con
características distintas a los individuos naturales.

36.
Transgénicos
38

37.
39

38.
Implicaciones de los avances
tecnológicos
40
La Biotecnología y la Ingeniería Genética han proporcionado
grandes beneficios a la humanidad, pero también pueden
producir consecuencias negativas.
Se han elaborado una serie de normas éticas y legales, algunas
de aplicación mundial.
• Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los
Derechos Humanos (UNESCO 1977): art 1º: “El Genoma
Humano es Patrimonio de la Humanidad”.
• Prohibición de clonación con fines reproductivos o
experimentales en seres humanos (Consejo de Europa 1977).

39.
Biotecnología:
Relación con otras disciplinas
41

40.
Victoria amazonica o Victoria regia42

41.
43

42.
The Crystal Palace
Londres , 1851.
44

43.
Joseph Paxton, experimentado
constructor de invernaderos
• Paxton había sido jardinero en Chatsworth, al servicio del Duque de
Devonshire. Allí había experimentado con grandes invernaderos de
hierro y vidrio, por lo que pudo aplicar sus conocimientos al palacio
con resultados asombrosos.
• Paxton elabora un proyecto y se lo hace llegar a un miembro del
comité. Sin embargo, el comité ya se encuentra comprometido, por
lo que Paxton se asocia con los contratistas Fox y Henderson y lo
presenta a concurso como una variante del proyecto base.
• El proyecto de Paxton fue elegido por varias razones, era la
propuesta más barata y se podía ejecutar rápidamente. El proyecto
conjugaba la resistencia y durabilidad de la construcción con la
facilidad y rapidez en el montaje. Paxton pudo inspirarse3 en parte
en la estructura orgánica de la Victoria amazónica, un género de
lirios de agua gigantes, que él cultivó con éxito.
45

44.
46

45.
47

46.
RÍO verde 013 201448

47.
49

48.
Comprende las aplicaciones terapéuticas, diagnósticas, de salud
animal y de investigación biomédica:
 Diagnóstico molecular y biosensores.
 Ingeniería celular y de tejidos.
 Terapia génica.
 Dianas terapéuticas, nuevos fármacos y nuevas vacunas.
 Administración de fármacos y vacunas: Nanotecnología.
 Genética de poblaciones y farmacogenética.
50

49.
• Aplicación de métodos moleculares y biológicos a los
organismos marinos y de agua dulce.
• Implica el uso de estos organismos, y sus derivados, para fines
tales como aumentar la oferta de productos del mar y la
seguridad, el control de la proliferación de microorganismos
nocivos transmitidos por el agua y el desarrollo de nuevos
medicamentos.
51

50.
Aquella dedicada a dar productos y servicios en el área
agroalimentaria:
 Organismos Modificados Genéticamente y plantas transgénicas.
 Bacterias y levaduras transgénicas.
 Alimentos funcionales: Productos vegetales enriquecidos en
macronutrientes y en micronutrientes (vitaminas, minerales).
52

51.
Industria y procesos industriales, es decir, la aplicación de las
herramientas de la naturaleza a la industria.
Esta categoría es muy amplia y engloba muchos sectores
industriales, incluyendo el sector químico, alimentos, medio
ambiente, energía, entre otros.
Incluye también a la biotecnología ambiental: aplicación de la
biotecnología en la conservación del ambiente
53

52.
Medidas de seguridad, legislación, valores y principios ético-morales
establecidos en materias y aplicaciones biotecnológicas: Bioética.
 Plantas transgénicas (protocolo de Cartagena, 2000).
 Manejo de los residuos patogénicos.
 Protección de los datos de carácter personal (información
genómica de un paciente).
 Animales, reproducción asistida, clonación, terapia génica.
54

53.
Desarrollos y procesos bioinformáticos.
Aplicación de métodos informáticos y computación en el análisis de
datos experimentales y simulación de los sistemas biológicos.
 Minería de datos.
 Simulación y comparación de genomas y proteínas.
 Secuenciación y microarrays o biochips: genomas y proteínas
55

54.
Biotecnología:
Relación con otras disciplinas
56

55.
57

56.
Elaboración del vino. Pintura en una tumba de egipcia, ca. 1500 a.C.
58

57.
Breve evolución histórica de la
Biotecnología
Los primeros indicios de
biotecnología pueden
remontarse hasta la
Revolución Neolítica.
Los seres humanos
comenzaron a usar
masivamente la agricultura
y la ganadería.
59

58.
Breve evolución histórica de la
Biotecnología
•Sin saberlo, a lo largo de los siglos los agricultores y
ganaderos han ido modificando genéticamente
cultivos y ganado; al seleccionar aquellos individuos
que mejor rendimiento les daban.
Pintura del Antiguo Egipto mostrando
la trilla del trigo
60

59.
Çatal Hüyük está situada en Turquía y tiene una antigüedad de 9000 años.
Comprendía más de 1000 viviendas y su población se estima entre 5000 y 10000 hab.
61

60.
La Primera Ciudad de Mesopotamia: Uruk
Un poema babilónico narra su creación por el gran
dios Marduk cuando
«no había brotado ningún junco, no se había
creado ningún árbol, no se había colocado ningún
ladrillo [...] no se había construido ninguna casa,
no se había creado ninguna ciudad»; entonces,
«cuando el mundo era un marjal y un cañaveral»,
el dios construyó Uruk.
62

61.
La Primera Ciudad de Mesopotamia: Uruk
Amplias murallas e imponentes templos, Uruk fue la ciudad más notable de
Mesopotamia en el IV milenio a.C. Tenía una zona amurallada de unos 6,5 km²,
estimándose su población entre 50.000 y 80.000 habitantes. 63

62.
Se ven panes de varias formas, incluyendo formas de animales.
Tumba de Ramsés III, Valle de los Reyes, dinastía XX, (1150 A.E.C.)64

63.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
65

64.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
66
Se denomina revolución neolítica a
la primera transformación radical de
la forma de vida de la humanidad,
que pasa de ser nómada a
sedentaria y de economía
depredadora (caza, pesca y
recolección) a productiva
(agricultura y ganadería).
Más de 9000 años (VIII milenio a.C)
El término se debe a Vere Gordon
Childe (1936).

65.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
67
• 8000 a.C. Primeras recolectas de semillas para
replantar. En Mesopotamia se aplicaba la crianza
selectiva de animales para consumo.
•
6000 a.C. Oriente Medio: primera utilización de
levadura en la elaboración de cerveza.
• 4000 a.C. En China se elabora yogurt y queso usando
bacterias lácteas.
• 2300 a.C. Egipto inicia la producción de pan con
levadura.

66.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
68
Georgia e Irán (Montes Zagros), desde el 6000 al 5000 a. C.
Los primeros cultivos de la uva (Vitis vinifera)
Edad del bronce en lugares cercanos al Oriente
Próximo, Sumeria y Antiguo Egipto alrededor del III milenio a. C.
Elaboración del vino. Pintura en una tumba de
egipcia, ca. 1500 a.C.

67.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
Ley de la pureza
(Reinheitsgebot en alemán):
Establecía "la cerveza solamente se debía
elaborar a partir de 3 ingredientes: agua,
malta de cebada y lúpulo".
Primera regulación legal de un alimento.
La ley no menciona la levadura,
descubierta en 1880s por Pasteur como
parte del proceso de fermentación .
69
1526 Guillermo IV de Baviera redacta la 1ª Ley que
fija qué es la cerveza

68.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
1590 Zacarías Janssen aporta el microscopio a la Ciencia.
1665 Robert Hooke utiliza el término célula en el libro Micrographia.
1676 Anton van Leeuwenhoek, animáculos.
1856 Gregor Mendel hace estudios característicos de ciertas
plantas, que pasan a las futuras generaciones.
1861 Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece
las bases de la Microbiología.
1919 Karl Ereky, utiliza el término Biotecnología.
1928 Fleming descubre la penicilina.
70

69.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
1953 Watson y Crick describen la estructura del ADN.
1970 Har Gobind Khorana reconstruye en el laboratorio todo un gen.
1973 Cohen y Boyer descubren cómo cortar y pegar genes.
1976 Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico
compuesta por 206 bases.
1976 Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean Genentech, la
primera Compañía de Biotecnología.
1977 La primera proteína humana (somatostatin) se produce en un
bacteria.
1982 El primer producto recombinante (insulina humana) llega al
mercado. Su nombre comercial Humulina® la comercializa la
Compañía Eli-Lilly.
71

70.
Breve evolución histórica de la Biotecnología
1982 El primer producto recombinante (insulina humana) llega al
mercado. Humulina® la comercializa la Compañía Eli-Lilly.
1983 Se aprueban los alimentos transgénicos por Calgene.
1983 Mullis inventa la PCR, que permite amplificar genes.
1989 Primera publicación sobre drogas con rigor científico. Historia
General de las Drogas de Antonio Escohotado.
1990 Comienza el Proyecto Genoma Humano.
1995 Secuencia del primer organismo (Haemophilus influenzae)
2003 Se completa la secuencia del ser humano.
2004 La ONU y Chile organizan el Primer Foro Global de
Biotecnología, la Concepción.
Hoy Cientos de secuencias de virus y procariotas ya están
disponibles en las bases de datos on-line. 72

71.
Breve evolución histórica de la
Biotecnología
74

72.
• La noticia es una verdadera revolución científico-social para la vida de
todos nosotros. La voz cantante, Larry Page, CEO y co-fundador de Google,
quien con este proyecto CALICO sacó el carnet definitivo de líder entre los
titanes de la innovación mundial.
"Calico será una nueva
compañía que se
centrará en la salud y en
el bienestar,
particularmente en los
desafíos alrededor de la
vejez y de las
enfermedades asociadas
con la edad…
75
…para prolongar la
vida y la salud de las
personas", escribió
Page (Google +)

73.
76