Biotecnología Ambiental introducción

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Una breve presentación sobre la biotecnología, su historia y alcancen.

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Biotecnología Ambiental introducción

  1. 1. 1
  2. 2. Biotecnología Ambiental Facilitador: Raúl Vegas (Biólogo) 4 Horas semanales 16 Semanas 2
  3. 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. 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. 5. TEMA 1. Biotecnología Facilitador: Raúl Vegas 7
  6. 6. Biotecnología 8
  7. 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. 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. 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. 10. Biotecnología Clásica  Fermentación Moderna  ADN 12
  11. 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. 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. 13. Selección Artificial 15
  14. 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. 15. Selección Artificial 17
  16. 16. Selección Artificial 18
  17. 17. Selección Artificial 19
  18. 18. Selección Artificial 20
  19. 19. 21
  20. 20. ¿Características? 22
  21. 21. Solanum lycopersicum vs S. pimpinellifolium 23Pietro Andrea Mattioli (Bot.): “pomodoro”, manzana dorada
  22. 22. Zea mays (taíno) o elote (náhuatl) 24
  23. 23. 25Solamun spp.
  24. 24. 26
  25. 25. Selección Natural 27
  26. 26. Selección Natural 28
  27. 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. 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. 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. 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. 31. La clonación 33
  32. 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. 33. La clonación 35
  34. 34. 36
  35. 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. 36. Transgénicos 38
  37. 37. 39
  38. 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. 39. Biotecnología: Relación con otras disciplinas 41
  40. 40. Victoria amazonica o Victoria regia42
  41. 41. 43
  42. 42. The Crystal Palace Londres , 1851. 44
  43. 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. 44. 46
  45. 45. 47
  46. 46. RÍO verde 013 201448
  47. 47. 49
  48. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 54. Biotecnología: Relación con otras disciplinas 56
  55. 55. 57
  56. 56. Elaboración del vino. Pintura en una tumba de egipcia, ca. 1500 a.C. 58
  57. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 63. Breve evolución histórica de la Biotecnología 65
  64. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 71. Breve evolución histórica de la Biotecnología 74
  72. 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 +)
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