biotegnología

1. Universidad Autónoma de Yucatán
Facultad de Química
Licenciatura en Q.F.B.
Seminario: métodos De Obtención De
Principios Activos
Biotecnología

2. BIOTECNOLOGÍA
La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que
utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados
para la creación o modificación de productos o procesos para
usos específicos.

3. Mediante la biotecnología, los científicos
buscan formas de aprovechar la
"tecnología biológica" de los seres vivos
para generar alimentos más saludables,
mejores medicamentos, materiales más
resistentes o menos contaminantes,
cultivos más productivos, fuentes de
energía renovables e incluso sistemas
para eliminar la contaminación.

4. APLICACIONES
Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:
Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en
procesos médicos.
Biotecnología blanca: conocida como biotecnología industrial, es
aquella aplicada a procesos industriales. Su principal objetivo es la
creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos
energía y generen menos deshechos durante su producción.
Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas.
Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un
término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en
ambientes marinos y acuáticos.

5. CULTIVO DE
TEJIDOS

6. Las plantas son fuente de una amplia variedad de metabolitos secundarios. Estos compuestos se extraen
de plantas silvestres o cultivadas, lo que tiene una serie de desventajas.
Alta variabilidad entre poblaciones e inclusive entre individuos
Regulada espacial y temporalmente
La acumulación en las plantas silvestres es:
Baja Lenta
En el caso de plantas silvestres, su explotación comercial está basada en la recolección de material
en su hábitat natural, frecuentemente incluyendo la raíz, lo que ha provocado que muchas estén
amenazadas o en peligro de extinción.

7. El cultivo de tejidos presenta aspectos y aplicaciones prácticas muy variadas
entre las que se destaca la producción de metabolitos secundarios de
plantas.
El término “cultivo de tejidos vegetales” involucra a diferentes técnicas de cultivo de
material vegetal diverso, incluyendo a los protoplastos (células desprovistas de su
pared celular), células, tejidos, órganos y plantas completas. Mediante ésta técnica
de cultivo, es posible obtener plantas libres de microbios en un medio nutritivo
(hormonas, minerales, vitaminas, fuente de carbono, agente gelificante, agua, etc.)
aséptico en condiciones ambientales controladas (temperatura, humedad y luz).

8. Se basa en el principio de totipotencia, que indica que cualquier célula vegetal contiene una
copia íntegra del material genético de la planta a la que pertenece sin importar su función o
posición en ella, y por lo tanto tiene el potencial para regenerar una nueva planta completa

9. También se lo conoce como “cultivo in vitro de plantas” por realizarse en recipientes de vidrio (hoy
también de otros materiales).
El cultivo in vitro de células y tejidos es una fuente alternativa para la producción de valiosos
compuestos activos a partir de una planta.
Ha sido desarrollada con el objetivo de incrementar el contenido de metabolitos secundarios en
plantas (Fig. 1) e incluso permitido la obtención de nuevos compuestos de gran interés en la
industria farmacéutica (Fig. 2).
ANÍS ESTRELLADO
Pimpinella anisum L.
-Monoterpenos
Anetol
Figura 1 Figura 2
VINCA ROSEA
Catharanthus roseus
-Alcaloide
N-metilajmalina
Aplicación potencial:
Anti-hipertensivo

10. Constituye uno de los métodos biotecnológicos que mayores logros ha aportado al desarrollo de la
agricultura, ya que se la usa en la producción masiva de especies hortícolas, aromáticas, medicinales,
frutícolas, ornamentales y forestales

11. FERMENTACIÓN

12. Es un proceso que genera ATP, en el cual las
sustancias orgánicas actúan como dadores y
aceptores de electrones. La fermentación
puede producirse en ausencia de O₂. Fue
descubierto por Louis Pasteur, que la describió
como «la vie sans I’air» («la vida sin aire»).
La fermentación es un proceso
anaeróbico donde no interviene el
proceso de respiración celular. Son
propias de los microorganismos, como
las bacterias y las levaduras.

13. Usado por el hombre desde hace miles de años, con el fin de preservar los
alimentos, producir bebidas y comestibles con sabores, texturas y aromas
específicos, como el yogur, quesos, kumis, chocolate, cerveza, vinos y panes.
Las fermentaciones transforman compuestos químicos orgánicos,
principalmente azúcares, en otras sustancias orgánicas más simples como el
etanol, ácido láctico y ácido butírico.
En los últimos siglos, se han desarrollado diversos antibióticos,
medicamentos, ácidos, y combustibles, entre otros productos
industriales.

14. TIPOS DE FERMENTACION
Existen varios tipos de fermentación según el microorganismo, el sustrato y las
condiciones, por ejemplo:
Alcohólica: Realizada principalmente por levaduras que producen etanol y
CO₂. La fermentación etílica se usa para producción de vinos, cervezas y
bebidas destiladas.
Láctica: Realizada por bacterias Lactobacilacea y Enterobacteriacea, algunos
protozoos, etc. La fermentación láctica contribuye a la acidez y sabor de
productos lácteos, vegetales, legumbres, cereales, carnes y además restringe el
crecimiento de otras bacterias que causan su descomposición.

15. DIFERENTES TIPOS DE FERMENTACION Y SUS PRODUCTOS INDUSTRIALES

16. Las fermentaciones industriales
Se llevan a cabo en fermentadores o bioreactores.

17. En estos fermentadores el sustrato es convertido a un compuesto o metabolito con la
ayuda de un microorganismo. El esquema general de un proceso de fermentación
incluye:
1. Propagación el cultivo
El microorganismo a ser utilizado en la fermentación debe ser cultivado
y transferido a envases con mayor cantidad de medios para así obtener
un gran número de microorganismos que será inoculada en los tanques
de fermentación.
2. Fermentación
a. Tanque de inóculo- aquí se inocula el cultivo inicial. Este
tanque tiene un volumen desde 50 hasta 1,000L.
b. Tanque de fermentación industrial. Tiene una capacidad
desde 10,000-100,000L. Algunos pueden tener una
capacidad de hasta 1,000,000L.

18. Factores que regulan el proceso de fermentación
• Factores internos
• Factores externos.
Los factores internos:
 La genética del organismo
 Sus mecanismos de regulación metabólica.
Se pueden cambiar por medio de tratamientos físicos o químicos, los cuales alterarán
la genética del organismo a través de mutaciones (puede aumentar, disminuir o
suprimir la producción de un metabolito).
Los factores externos son de naturaleza física y química.
 Dentro de los factores físicos tenemos: la temperatura, la agitación y la aireación.
 Factores de naturaleza química incluimos los componentes de los medios de
fermentación, el oxígeno y los tanques de fermentación o biorreactores.

19. INGENIERÍA
METABÓLICA

20. El área de la biotecnología que se relaciona al estudio y la modificación
del metabolismo es la ingeniería de vías metabólicas (IVM).
Ésta puede definirse como la
modificación racional y directa
de las reacciones que
constituyen el metabolismo de
un organismo, con el propósito
de mejorar sus propiedades o
su productividad (Bailey, 1991).

21. La IVM surge como una nueva
área dentro de la
biotecnología como resultado
del cúmulo de conocimientos
generados por varias
disciplinas biológicas que
incluyen principalmente a la
bioquímica, la genética, la
biología molecular y las
ciencias genómicas.

22. La ingeniería metabólica utiliza diferentes técnicas experimentales y
analíticas para determinar los flujos a través de rutas metabólicas críticas
en la célula o tejido de interés. De esta forma, efectuando diversas
alteraciones del sistema, se pueden determinar las interrelaciones entre
distintos procesos metabólicos.
Por ejemplo entre
crecimiento celular y
formación de un producto, y
el control ejercido por
enzimas específicas o
grupos de enzimas sobre el
flujo hacia determinadas
rutas.

23. Proporciona una base racional para
la optimización de la velocidad de
crecimiento de un organismo y/o la
formación de producto utilizando
técnicas de DNA recombinante.
por ejemplo, la superexpresión
de ciertas enzimas en la célula
hospedadora, o por medio de
una aproximación nutricional, por
ejemplo, alterando la
composición del medio de
cultivo.

24. El descubrimiento y desarrollo, a partir de principios de los años ochenta, de la
tecnología de DNA recombinante ha convertido a la ingeniería metabólica y su
contribución a la biotecnología en una de las áreas de mayor crecimiento.
A medida que la ingeniería genética ha
alcanzado un mayor desarrollo se han
logrado objetivos mucho mas complejos
como la manipulación de todos los genes
asociados a una ruta biosintética para la
producción de un determinado compuesto.
Las primeras aplicaciones de la
tecnología de DNA recombinante se
centraron en la producción de proteínas
de valor terapéutico, debido a su elevado
valor comercial y la relativa simplicidad
del sistema.

25. APLICACIÓN
Es utilizada en gran medida para la mejora de procesos existentes en los que
están implicados microorganismos.
Las áreas de aplicación incluyen la mejora
en la producción de compuestos químicos
ya producidos de forma natural por el
organismo, la ampliación del número de
sustratos que se pueden utilizar para el
crecimiento y formación del producto, la
adición de nuevas actividades catabólicas
para la degradación de compuestos
químicos tóxicos, la producción de nuevos
compuestos químicos en un organismo y
la modificación de las propiedades
celulares.

26. BIORREACTOR

27.  Definición.
Es un recipiente o sistema en el que se lleva a cabo un proceso químico, que
involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas.
Hacen crecer células o tejidos en operaciones de cultivo celular.
El biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales (pH,
temperatura, concentración de oxígeno) al organismo o sustancia química
que se cultiva, en función de los flujos de entrada y salida.

28. Las reacciones producidas en el biorreactor son llevadas a través de
catalizadores como: enzimas, microorganismos, células animales o
vegetales, estructuras subcelulares (mitocondrias y cloroplastos)

29. Son una parte necesaria de cualquier proceso de producción
basado en biotecnología ya sea para: producción de biomasas o
metabolitos, biotransformación de un compuesto, degradación de
residuos indeseados.

30.  Esquema

31. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. Berg, J.; Tymoczko, J.; Stryer, L.; Bioquímica, 6ª ed.; Editorial Reverté: Barcelona, España; 2007, p 447
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(Consultado Noviembre 2015).
3. http://www.cenicafe.org/es/publications/avt0402.pdf (Consultado Noviembre 2015).
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5. Peter H. Raven, Ray F. Evert, Susan E., Biología de las plantas, Vol. 2., REVERTÉ S.A. DE C.V., Barcelona:
1992.
6. Lica., Guías para el uso y la seguridad de las técnicas de ingeniería genética o tecnología del ADN
recombinante. , IIC., San José:1993
7. Segretín, María., Los cultivos celulares y sus aplicaciones II (cultivos de células vegetales). ArgenBio.
http://www.argenbio.org/adc/uploads/pdf/Cultivos%20celulares%20II%20Euge.pdf (consultado: noviembre,
2015)
8. Graciano Calva Calva. CULTIVO DE CÉLULAS Y TEJIDOS VEGETALES: FUENTE DE ALIMENTOS PARA
EL FUTURO. Revista Digital Universitari., Volumen 6 Número 11: 2005.

32. 9. Naivy Pérez A., Jiménez E., Producción de metabolitos secundarios de plantas mediante el cultivo in vitro.
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10. Jean Flogrent. 1986. Vitamins in Biotechnology Vol. 4 pp116-158. edited by H.-J. Rehm and G. Keed, VCH
Verlagsgesellschaft mbU, D- 6940 (Federal Republic of Germany).
11. Bacher, A. 1991. In: Chemistry and Biochemistry of Flavoproteins (Müler, F., ed.). Vol. 1, pp. 215-259,
Chemical Ruber Co, Boca Raton,FL.
12. Báez, J. L. et al., “Metabolic engineering and protein directed evolution increase the yield of L-phenylalanine
synthesized from glucose in Escherichia coli”, en Biotechnol.and Bioeng., 87, 2004