CURSO:
Biología
TEMA:
Biotecnología
PROFESOR:
Galvez Riveros, Maximo Alcides
CICLO:
II
AULA:
401
INTEGRANTES:
Capurro Ccac...
DEDICATORIA:
A dios por habernos permitido llegar hasta
este punto y haberme dado salud, a
nuestras madres por habernos ap...
BIOTECNOLOGÍA
Tiene su fundamento en la tecnología que estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones
interacciones bi...
APLICACIONES
La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales, como la atención de la
salud, con el d...
mundo marino, de plantas o animales) que tienen capacidad terapéutica en dianas de
enfermedades ya conocidos o nuevos (rec...
de transferir múltiples genes de una vez, sería posible, p. ej., enriquecer en las semillas el
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provenientes de los seres vivos como base para producir nuevos productos y servicios (como
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como compuestos bioactivos, adhesivos, anti-adhesivos, coloides biocompatibles,
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1.1 CULTIVO DE BACTERIAS
Para el aislamiento, estudio y clasificación de los microorganismos, es necesario utilizar un
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 Fermentación Pútrida.- Se lleva a cabo cuando se desintegran las proteínas de seres vivos.
En este proceso se liberan di...
Técnicas de la ingeniería genética
Ingeniería Genética.- Rama de la genética dedicada al estudio del ADN con el fin de
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2.2 TÉCNICAS ...
2.3 PRODUCTOS OBTENIDOS
A partir de las técnicas de ADN recombinante se han obtenido diversos productos, algunos de
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Aplicaciones de las técnicas de ingeniería genética
Todos lo que ha desarrollado la Biotecnología han contribuido enormeme...
3.3 APLICACIONES EN LA GANADERÍA
Se han obtenido animales transgénicos, en los cuales se busca mejorar la producción de
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Terapia génica para el tratamiento del cáncer
En los últimos años, la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia han juga...
 Fase G2.- La célula tiene su máximo crecimiento y puede reproducirse.
 Fase M.- Sucede el proceso de mitosis, o duplica...
es necesario evitar acciones que pongan en peligro la estabilidad ambiental, tal es el caso de
los transgénicos.
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VENTAJAS, RIESGOS Y DESVENTAJAS
VENTAJAS
Entre las principales ventajas de la biotecnología se tienen:
 Rendimiento super...
También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por
plantas con genes insecticidas...
BIBLIOGRAFIA
 J. D. BU´LOCK. Introducción a la biotecnología básica. Ed. Acribia. España. 1995.
 Taller de ciencia, ambi...
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Biotecnologia moderna

  1. 1. CURSO: Biología TEMA: Biotecnología PROFESOR: Galvez Riveros, Maximo Alcides CICLO: II AULA: 401 INTEGRANTES: Capurro Ccaccya, Jackeline Alexandra Porras Poma, Jonathan
  2. 2. DEDICATORIA: A dios por habernos permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud, a nuestras madres por habernos apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que nos ha permitido ser unas personas de bien, pero más que nada, por su amor
  3. 3. BIOTECNOLOGÍA Tiene su fundamento en la tecnología que estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones interacciones biológicas de los seres vivos, en especial los unicelulares, mediante un amplio campo multidisciplinario. La biología y la microbiología son las ciencias básicas de la biotecnología, ya que aportan las herramientas fundamentales para la comprensión de la mecánica microbiana en primera instancia. La biotecnología se usa ampliamente en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. La biotecnología se desarrolló desde un enfoque multidisciplinario involucrando varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, agronomía, ecología, ingeniería física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la ciencia de los alimentos, el tratamiento de residuo sólido, líquido, gaseoso y la agricultura. La Organización para la Cooperación y Desarrollo Económicos (OCDE) define la biotecnología como la "aplicación de principios de la ciencia y la ingeniería para tratamientos de materiales orgánicos e inorgánicos por sistemas biológicos para producir bienes y servicios" Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Károly Ereki, en 1919, cuando lo introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria. Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como 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 El Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre la Diversidad Biológica5 define la biotecnología moderna como la aplicación de: - Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos. - La fusión de células más allá de la familia taxonómica, que supere las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no sean técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicionales.
  4. 4. APLICACIONES La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales, como la atención de la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los cultivos, por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles; y cuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. A este uso específico de plantas en la biotecnología se le llama biotecnología vegetal. Además se aplica en la genética para modificar ciertos organismos. Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en: Biotecnología Roja o Sanitaria Comprende las aplicaciones terapéuticas, diagnósticas, de salud animal y de investigación biomédica. En referencia a lo anterior, cabe mencionar las siguientes áreas de aplicación: Diagnóstico molecular y biosensores: Se basa en la detección de marcadores moleculares, sensibles y específicos, presentes en lo seres vivos que sean indicadores de alguna característica del estado fisiológico del cuerpo (patologías y enfermedades, estados de estrés celular). Esto permite un diagnóstico precoz, comprobar el estado de la enfermedad e incluso la elección del mejor tratamiento. Entre los marcadores presentes se encuentran marcadores genéticos (variedades genéticas que predisponen a ciertas enfermedades, como el cáncer), proteínicos (enzimas que silencian genes o están defectuosos) o moleculares (productos secundarios del metabolismo). Para esto se utilizan microarrays (arrays o biochips), tanto de genes como de proteínas, técnicas hinmunohistoquímicas… De esta forma se implanta la llamada “medicina personalizada”, donde se administra la droga adecuada, con la concentración y lugar precisos, gracias al estudio genético, proteínico e histológico del paciente. Ingeniería celular y de tejidos: Se basa en la producción de células y tejidos que sustituyan a aquellos que están degradados, se han extirpado o han perdido su función, por lo que se considera también medicina regenerativa. Para ello utilizan el conocimiento de la ingeniería, cultivos celulares, células madres. Proteínas recombinantes y anticuerpo monoclonales: Se basa en la utilización de las células como herramientas para producir fármacos de forma barata y eficiente. En base a estas tecnologías se han podido descubrir y producir multitud de sustancias con capacidad terapéutica Terapia génica: Se basa en la modificación del material genéticos de las células (sólo en la línea somática y no la germinal, totalmente prohibida en la legislación), para aumentar, sustituir, disminuir o silenciar la expresión de ciertos genes y sus respectivas proteínas resultantes, en pos de curar alguna enfermedad o característica fisiológica no deseada. Nuevas dianas terapéuticas, nuevos fármacosy nuevas vacunas: de la mano de otras áreas de la biotecnología se han podido descubrir nuevos fármacos (a partir de librerías naturales del
  5. 5. mundo marino, de plantas o animales) que tienen capacidad terapéutica en dianas de enfermedades ya conocidos o nuevos (receptores de membrana, enzimas o los propios genes). De la misma forma, se están descubriendo nuevas vacunas más eficaces para todo tipo de enfermedades, como las llamadas vacunas recombinantes, que utilizan sólo las partes que confieren inmunidad al cuerpo sin tener que utilizar el patógeno en su totalidad. Nuevos sistema de administración fármacos y vacunas: Gracias a la implantación de la nanotecnología y al avance de la química, disponemos de nuevas y prometedoras formas de administrar fármacos y vacunas. Por ejemplo, la administración controlada de fármacos, que sólo se liberan ante unas circunstancias muy determinadas, a la concentración adecuada y sólo en la zona afectada. Genética de poblacionesy farmacogenética: Consiste en el estudio de la distribución y evolución de la variabilidad genética entre los individuos de una o varias poblaciones, lo que hace que respondan, junto con las variables ambientales, de forma diferente a las enfermedades y a las distintas terapias. De esta forma se puede obtener valiosa información sobre las distintas variables genéticas y su relación con las enfermedades y con la respuesta a sus distintas terapias (para así conseguir una “medicina personalizada”) BIOTECNOLOGÍAVERDEO AGROALIMENTARIA La biotecnología verde es aquella dedicada a dar productos y servicios en el área agroalimentaria Organismos modificados genéticamentey plantas transgénicas: Gracias a los avances en ingeniería genética, es posible crear plantas transgénicas, a partir de la variedad de especies de plantas agrícolas, con multitud de nuevas capacidades: resistencia a plagas y pesticidas, resistencias a factores ambientales (sequías, salinidad, falta de luz), aumento de la productividad o aceleración del crecimiento, contenido nutricional mejorado (con mayor cantidad de ciertas sustancias o presencia de las mismas cuando antes esa planta no las poseía), plantas como biofarmacias (con presencia de sustancias terapéuticas), etc. Las posibilidades comerciales y de desarrollo son amplísimas, con una importante direccionalidad a paliar los problemas de los países en vías de desarrollo (como el llamado “arroz dorado”). Bacterias y levaduras transgénicas: Consiste en la misma idea, aplicada a los encargados de modificar alimentos (producción de vino, cerveza, queso), de forma que se produzcan alimentos con características especiales (mejores características organolépticas, nuevas sustancias, mayor rango de tolerancia ambiental) o mejorar la producción (crecimiento más rápido, mejor eficacia enzimática) Alimentos funcionales: Son aquellos que, sin tener capacidad terapéutica, mejoran el estado de salud o previene frente a ciertas enfermedades (vitaminas, fibra, antioxidantes, prebióticos,mnm,). Cada vez están más presentes en multitud de alimentos cotidianos. Por ejemplo; semillas de soja con niveles superiores de ácidos grasos Mono insaturados, lo que logra un aceite más sano, que resiste más las altas temperaturas, y por lo tanto permite más uso para los fritos. Productos vegetales enriquecidos en macronutrientes y en micronutrientes (vitaminas, minerales), que podrían mejorar deficiencias nutritivas especialmente en países pobres cuyas poblaciones tienen poca variedad de dietas. Incluso, si se avanza en la tecnología
  6. 6. de transferir múltiples genes de una vez, sería posible, p. ej., enriquecer en las semillas el contenido de aminoácidos esenciales (que nuestros cuerpos no pueden fabricar por sí mismos). Y no olvidemos que incluso muchos países africanos se están beneficiando de una biotecnología no genética, limpia, barata y efectiva: los cultivos in vitro de tejidos y la micropropagación (práctica que consiste en multiplicar rápidamente y/o regenerar materia vegetal para producir una gran cantidad de nuevas plantas genéticamente idénticas, con métodos de laboratorio modernos) están permitiendo distribuir material de siembre libre de virus y dotado de resistencias a factores adversos. BIOTECNOLOGÍABLANCAO INDUSTRIA La biotecnología blanca es aquella aplicada a la 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, medioambiente, energía, etc. Incluye también a la biotecnología ambiental: aplicación de la biotecnología en la conservación del medio ambiente. Este tipo de actividad está buscando reemplazar a las tecnologías contaminantes por otras más limpias o amigables con el ambiente. Básicamente, emplea organismos vivos y enzimas para obtener productos más fáciles de degradar, y que requieran menos energía y generen menos desechos durante su producción. El uso de enzimas o biocatalizadores es uno de los avances más significativos en el área de la biotecnología blanca. Las ventajas de su uso residen en la alta selectividad y eficiencia de las enzimas en comparación con los procesos químicos. Mientras los procesos químicos convencionales requieren alta presión y alta temperatura, los microorganismos y sus enzimas trabajan a presión y temperaturas normales. Además, las enzimas son biodegradables y muchas de ellas pueden funcionar en solventes orgánicos, alta concentración de sales y otras condiciones extremas. Las enzimas hoy se aplican a prácticamente todas las industrias, incluyendo la farmacéutica, alimenticia, química, textil, de detergentes, del papel, etc. En este sentido, la biotecnología blanca puede ayudar en diferentes áreas: Nuevas fuentes de energía y nuevas tecnologías: Producción de tecnologías limpias o verdes como pueden ser procesos de biotransformación o biomateriales que generen residuos biodegradables reduciendo los efectos tóxicos sobre el medioambiente (bioplásticos, nuevos tejidos, materiales para la construcción como tela de arañaetc). Nuevas fuentes de energía como son los biocombustibles obtenidos a partir de recursos renovables y menos contaminantes que los combustibles fósiles empleados en la actualidad (bioetanol y el biodiésel, o la biomasa). La sustitución de éstos por biocarburantes supone una disminución de las emisiones gaseosas contaminantes. Además, por ser biodegradables, disminuye el nivel del impacto ambiental de vertidos accidentales. Uno de los beneficios más importantes de los biocombustibles es su contribución prácticamente nula al aumento de gases con efecto invernadero en la atmósfera. Química y Nanobiotecnología: Los avances en los conocimientos biotecnológicos está permitiendo realizar transformaciones químicas de una forma más eficiente y efectiva, utilizando enzimas o células enteras diseñadas para optimizar transformaciones conocidas y otras aún por conocer, que da lugar a productos de química básica (como el hidrógeno), biomateriales (como el propanodiol) y de química fina o bioquímicos (como las vitaminas). Así mismo, y gracias al desarrollo de la nanotecnología, se está empezando a controlar y utilizar las moléculas
  7. 7. provenientes de los seres vivos como base para producir nuevos productos y servicios (como nuevos secuenciadores de ácidos nucleicos y proteínas, células artificiales, biosensores…). Factorías celulares y bioprocesos: Utilizando las células como factorías y el estudio de los diferentes bioprocesos, se están produciendo todo tipo de productos de una forma más eficiente o novedosa. Como nuevas enzimas para detergentes, degradación o conservación de materiales, vitaminas, proteínas recombinantes aplicados a la salud o a la alimentación Limpieza de contaminantes: Utilizando plantas y microorganismos se consiguen descontaminar aguas (lodos activos y digestiones anaerobias), suelos (fitorremediación) y la atmósfera (biofiltros). Mejora de los procesos industriales: Gracias a la eficiencia de los procesos biológicos, la biotecnología ambiental logra optimizar procesos industriales tradicionales, o el desarrollo y en la generación de otros nuevos (por ejemplo el uso de la bacteria Thiobacillus ferooxidans en los procesos de extracción del cobre y oro). Conservación de la biodiversidad: Proporcionando herramientas muy valiosas en cuanto a identificación, clasificación y preservación de la biodiversidad. Descubrimiento y caracterización de nuevas especies, especialmente de microorganismos y hongos; desarrollar y optimizar métodos para el marcaje y el monitoreo de ejemplares; conservación de la biodiversidad, especialmente en lo que se refiere a diagnósticos veterinarios y forenses aplicados a fauna silvestre; análisis de las ventajas y los riesgos para el medio ambiente de los organismos genéticamente modificados (OGM); utilización respetuosa y sustentable de la biodiversidad. Biotecnología Azul o Marina La biotecnología azul se ocupa de la aplicación de métodos moleculares y biológicos a los organismos marinos y de agua dulce. Esto 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. Acuicultura: Consiste en la cría o cultivo de organismos acuáticos con miras a su mayor producción. Para ello es necesario un estudio minucioso de la forma de cultivo y engorde, cría, dietas y patrones alimenticios, patologías, consecuencias en el entorno, etc. Por ejemplo, los micros algas pueden proporcionar unafuente de alimento fresco para las especies cultivadas. De este modo, se podrán obtener dietas más adaptadas para las especies cultivadas que permitan mejorar la productividad y la calidad de las mismas. Nuevas fuentes: El mar, una de las zonas menos conocidas del planeta, es una fuente potencial de nuevas especies y moléculas con capacidad terapéuticas, cosméticas, etc.; nuevas fuentes de energía; nuevos alimentos y modelos para la descontaminación medioambiental o bioremediación; biomateriales y estructuras biodegradable En la medicina, por ejemplo, se espera que la biotecnología azul y la investigación en biología marina contribuirán al avance mediante el desarrollo de nuevas sustancias de origen marino
  8. 8. como compuestos bioactivos, adhesivos, anti-adhesivos, coloides biocompatibles, nanoestructuras y materiales porosos. Asimismo, existe el potencial de descubrir nuevas moléculas que alteran la habilidad de las células tumorales de unirse y multiplicarse o dar lugar a metástasis. Además, un gran reto que se encuentran los científicos en la actualidad es que se pueden aislar una elevada cantidad de compuestos novedosos procedentes de invertebrados marinos. Estudiar todas estas moléculas y sus actividades es muy complicado y requiere de nuevos desarrollos en aislamiento, identificación, caracterización y técnicas de screening. Algología o ficología: Su estudio y cultivo están dando como resultado muchas aplicaciones prácticas como biosensores, nuevos alimentos, bioremediación, cosméticos, producción de nuevos fármacos. Uno de los campos de interesantes tiene relación con los vertidos de hidrocarburos, ya que son una de las fuentes de contaminación más importantes para los océanos. Se están desarrollando nuevos dispersores, microorganismos y enzimas de origen marino que permiten controlar los vertidos y favorecer su eliminación. Otro de los campos que están de actualidad es el de desarrollar nuevas fuentes de energía no contaminantes que ayuden a reducir las emisiones de CO2 y contribuyan al control del cambio climático. En este sentido, las microalgas y las bacterias fotosintéticas constituyen una apuesta prometedora como fuente para la obtención de hidrógeno de origen biotecnológico y para la obtención de biodiesel. A pesar de sus prometedoras perspectivas y de los productos que ya se encuentran en el mercado, la biotecnología azul se halla aún en una fase temprana de desarrollo. Queda aún mucho que investigar y mucho que conocer para poder desarrollar nuevos bienes y servicios basados en la biotecnología azul. PROCESOSMICROBIOLÓGICOS La mayoría de las veces se piensa que las bacterias son microorganismos peligrosos que causan enfermedades, pero se conoce que hay microorganismos benéficos que peligrosos. Algunos de ellos se desarrollan en nuestro organismo, como la flora intestinal, las cuales nos proporcionan vitaminas; en la producción de alimentos como queso, yogurt y en productos químicos como en los antibióticos, vacunas, etc. Un proceso microbiológico son aquellos estudios que se llevan a cabo en el laboratorio, utilizando bacterias, seleccionando aquellas que pueden ser útiles, o en otro caso es la obtención de cepas mejoradas. En estos procesos microbiológicos se encuentra lo que es el cultivo de bacterias, la fermentación y la producción de antibióticos.
  9. 9. 1.1 CULTIVO DE BACTERIAS Para el aislamiento, estudio y clasificación de los microorganismos, es necesario utilizar un medio de cultivo en que se dispongan de las sustancias orgánicas e inorgánicas necesarias indispensables para el normal desarrollo de su metabolismo Un cultivo es el resultado del crecimiento de un microorganismo o un grupo de los mismos. En estos medios las bacterias pueden desarrollarse, manifestar sus propiedades bioquímicas; para que la bacteria pueda lograr su desarrollo es importante que el cultivo contenga sustancias nutritivas, un pH adecuado, estar esterilizado y protegido de contaminación . Estos cultivos, según su estado físico pueden ser sólidos o líquidos, y a su vez también se clasifican en según su composición química, su estado físico o según su utilización; dependiendo de la bacteria a analizar puede que el cultivo incluya proteínas, suero, sangre o vitaminas, antibióticos o algún tipo de inhibidor. Los cultivos de bacterias se utilizan para el aislamiento de algún microorganismo a partir del suelo, agua, aire o cualquier sustrato natural; permiten la identificación de bacterias dependiendo de las características que vayan presentando en su desarrollo, como la morfología y sus reacciones bioquímicas; también los cultivos sirven para la obtención de microorganismos patógenos o de sus toxinas para la elaboración deproductos biológicos. 1.2 PROCESOS DE FERMENTACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La fermentación es un proceso que ha sido utilizado ya hace mucho tiempo, sin embargo fue hasta el siglo antepasado que se descubrió que en este proceso participaban los organismos llamados levaduras. Es Luis Pasteur, mientras hacia un estudio de los problemas relacionados con los bebedores de vino, quien se da cuenta que este proceso es facilitado por algunos microorganismos, los cuales se encontraban en el aire y al contacto con el sustrato indicado se desarrollaban con gran rapidez. La fermentación es un proceso de transformación de una sustancia orgánica en otra utilizable y es una forma de conservación de alimentos; consiste en una serie de reacciones óxido- reducción, por la acción catalítica de una enzima o algún fermento; llega a ser comparada con el proceso de respiración, ya que en ambos procesos a partir de sustancias complejas, se obtienen unas más sencillas, esto aunado a una liberación de energía. Con base a los productos obtenidos, son los que caracterizan los tipos de fermentación:
  10. 10.  Fermentación Pútrida.- Se lleva a cabo cuando se desintegran las proteínas de seres vivos. En este proceso se liberan diversos gases como la putrescina y la cadaverina, y en algunos casos, la liberación de amoniaco.  Fermentación Láctica.- Se utiliza la glucosa para obtener ácido láctico, lo cual es utilizado para la fabricación de productos lácteos como yogurt, queso, etc.  Fermentación Acética.- Es una fermentación bacteriana, que transforma el alcohol en ácido acético o vinagre.  Fermentación Alcohólica.- Es producida por fermentos, es una reacción anaeróbica. De este tipo de fermentación se obtiene la cerveza y el vino. También de la fermentación se obtienen productos como el pan, en el cual intervienen las levaduras, las cuales fermentan el azúcar, despiden alcohol y dióxido de carbono; en el caso de los vinos, los azúcares de la uva se transforman en alcohol etílico y dióxido de carbono, por medio de la levadura. Con los productos lácteos como el yogur y la leche acidificada se emplean las bacterias necesarias para llevar a cabo la fermentación láctica. 1.3 PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS La palabra antibiótico proviene del griego avti -anti que significa en contra y de ß?ot??ó?-bióticos que significa dado a la vida. Los antibióticos son sustancias orgánicas producidas por microorganismos, capaces de matar o inhibir el crecimiento de otros microorganismos, por lo que se utiliza en medicina humana, animal y en horticultura para tratar enfermedades e infecciones producidas por dichos organismos; los antibióticos han revolucionado el mundo de la medicina, ya que gracias a ellos se curan varias enfermedades que antes eran letales para la población. Alexander Fleming fue el primer bacteriólogo en utilizar la producción de antibióticos; mientras se encontraba trabajando con un cultivo de estafilococos accidentalmente se contaminó con el hongo Penicilliumnotatum ; esto le permitió observar que alrededor del moho se formaban zonas circulares en las que no se detectaba presencia de bacterias. Tiempo después Fleming logró aislar dicho hongo bautizándolo como penicilina. Con posterioridad a este hallazgo se desarrollaron más fuentes de antibióticos, aunque no todos son aceptados para uso medicinal humano ya que tienen un alto grado de toxicidad. Los antibióticos se pueden dividir en bactericidas (capaces de eliminar a la bacteria), o en bacteriostáticos (bloquean el crecimiento y su multiplicación). En los últimos años la producción de antibióticos ha aumentado, ya que los mecanismo de obtención de los mismo han ido avanzando, por ejemplo con el penicilliumchrysogenum se logra obtener mucho más antibiótico que con el penicilliumnotatum, se han creado cepas mutantes que le dan mucho más capacidad a los antibióticos y las técnicas de purificación ahora se pueden aplicar desde los tanques de cultivo.
  11. 11. Técnicas de la ingeniería genética Ingeniería Genética.- Rama de la genética dedicada al estudio del ADN con el fin de manipularlo, cortando y modificando genes, y lograr que se expresen en otros organismos. Entre las técnicas de Ingeniería genética más relevantes en la actualidad son las de La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y las técnicas de ADN recombinante. 2.1 REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA Es una técnica que permite obtener millones de copias de ADN a partir de un segmento específico. Fue diseñada por KaryMullis y gracias a ello se han podido llevar a cabo experimentos cuyos resultados se han aplicado a la ingeniería genética. Mediante el PCR es posible diagnosticar enfermedades del tipo genético. Se utilizan enzimas provenientes de microorganismos termófilos, que resisten a altas temperaturas, y esto ha facilitado la automatización de la prueba. La Reacción en Cadena de la Polimerasa se basa en la repetición de un ciclo formado por tres etapas:  Desnaturalización del ADN doble cadena.- Se selecciona el segmento de ADN que se quiere amplificar, después la doble hélice es sometida a temperaturas de entre 93° - 98° C, logrando que las cadenas se separen.  Hibridación.- Las cadenas se enfrían y se ponen en contacto con la enzima ADN polimerasa y una cantidad de nucleótidos llamados indicadores o primeros; la enzima comienza a armar una nueva cadena de ADN, después se forma una copia completa del segmento de ADN la cual vuelve a ser sometida a las de temperaturas de 93° - 98° C.  Extensión o síntesis.- Las moléculas de ADN se vuelven a separar, se ponen nuevamente en contacto con los primeros; a partir de esto se obtienen cuatro copias del ADN original. El
  12. 12. proceso de calentamiento y enfriamiento, se repite varias veces, obteniendo tantas copias como se requieran. 2.2 TÉCNICAS DE ADN RECOMBINANTE Al descubrir la manera en que las células llevan a cabo sus procesos, los biólogos moleculares han desarrollado métodos para manipular los genes. Mediante la tecnología del ADN recombinante es posible transferir por medio de un vector, moléculas de ADN de una célula a otra, aun cuando estas sean de organismos distintos. [Clonar un segmento de ADN es un proceso que necesita de 5 pasos:  Cortar al ADN en posiciones precisas con endonucleasas de restricción que actúan como tijeras moleculares.  Unir los fragmentos obtenidos, proceso que hace naturalmente la ADN ligasa.  Seleccionar una pequeña molécula de ADN capaz de autoreplicarse. Esto se logra utilizando plásmidos o ADNs virales (vectores de clonación). Las moléculas de ADN que están compuestas de material genético de diferentes fuentes se denominan ADNs recombinantes.  Insertar los vectores de clonación a células específicas que contienen toda la maquinaria genética para la expresión de la información contenida en el vector.  Seleccionar o identificar a las células que contienen al ADN recombinante
  13. 13. 2.3 PRODUCTOS OBTENIDOS A partir de las técnicas de ADN recombinante se han obtenido diversos productos, algunos de ellos destinados a la preservación de la salud, otros a incrementar la producción de alimentos tantode origen vegetal como animal, y otros a la producción de insumos por la industria. 2.3.1 TRANSGÉNICOS Los cultivos transgénicos son aquellos a los que se les ha modificado su estructura genética, ya sea insertando un gen de alguna otra especie o alterando su estructura propia, buscando generar o aislar ciertas características. Las técnicas de ADN recombinante han logrado obtener diversos productos que logran ser resistentes a plagas, productos que duren frescos por más tiempo, etc., esto ayuda a reducir el uso de insecticidas y el aumento en la producción. Las plantas transgénicas pueden aumentar la producción de alimentos, pero a su vez pudiesen alterar el equilibrio ecológico o bien, causar efectos negativos en las personas que los consumen. Grupos ecologistas como Greenpeace han hecho campañas para poder frenar el consumo y producción de este tipo de productos; piden a los gobiernos que paralicen de forma inmediata la importación y que además se establezca un sistema de evaluación de riesgos ambientales, sanitarios, económicos, sociales, real y creíble. 2.3.2 VACUNAS La elaboración de vacunas se ha basado en la obtención de virus o bacterias atenuados, que, al ser inoculados, provoquen la respuesta inmune sin causar la enfermedad. Las nuevas vacunas se basan en la identificación de las moléculas del microorganismo patógeno que actúan como antígeno, y que desatan la respuesta inmune. Posteriormente se identifica el segmento de ADN que codifica para esas moléculas y se inserta en un microorganismo inofensivo, el cual es inoculado como vacuna, así la vacuna sólo contiene una secuencia de ADN y se puede lograr la inmunización sin el riesgo de que se desate la enfermedad. 2.3.3 ENZIMAS Las técnicas de ADN recombinante se han aplicado en la producción de enzimas que se aprovechan en distintas áreas, como la medicina o la industria alimentaria.
  14. 14. Aplicaciones de las técnicas de ingeniería genética Todos lo que ha desarrollado la Biotecnología han contribuido enormemente al avance científico en diversas áreas económicas como lo son la industria, la agricultura, la medicina y la ganadería. 3.1 APLICACIONES EN LA INDUSTRIA Se ha desarrollado y un tipo de bacteria que pueden descomponer el petróleo, las cuales son utilizadas para limpiar los derrames de petróleo. En algunas compañías mineras se utilizan otro tipo de bacterias que han sido modificadas para la extracción de metales. Se utiliza en el tratamiento de agua y de residuos. Algunas sustancias como la Fenilalanina se produce por ingeniería genética; con la fenilalanina se pueden producir el aspartame, el cual se utiliza como sustituto del azúcar. Se han encontrado otro tipo de bacterias que eliminan toxinas de los basureros de desechos tóxicos. 3.2 APLICACIONES EN LA AGRICULTURA El uso de la biotecnología en la agricultura es principalmente lo que se mencionaba con anterioridad, las plantas transgénicas, ya que estas tienen mayor resistencia al ataque de plagas, mayor tolerancia a los cambios climáticos, retrasan las maduración, son resistentes a enfermedades y en otros casos ya no es necesario utilizar fertilizantes.
  15. 15. 3.3 APLICACIONES EN LA GANADERÍA Se han obtenido animales transgénicos, en los cuales se busca mejorar la producción de carne, o de leche, que su crecimiento sea más eficiente; también los animales transgénicos se utilizan para la obtención de productos en medicina de una forma más sencilla y barata. . 3.4 APLICACIONES EN LA MEDICINA Algunas de las plantas transgénicas han permitido grandes avances en la medicina:  Plantas transgénicas que sintetizan hormonas humanas en sus semillas, así como factores de coagulación y anticuerpos.  Un tipo de anticuerpo desarrollado en el maíz sirve para administrar radio-isótopos a células tumorales y otros del frijol de soya que sirven para el tratamiento del herpes genital.  Producción de anticuerpos de origen vegetal a un menor costo.  La terapia génica, la cual consiste en modificar los genes de las personas que nacen con anormalidad en ellos  A partir del ADN recombinante se han obtenido productos ya comercializados.
  16. 16. Terapia génica para el tratamiento del cáncer En los últimos años, la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia han jugado un papel muy importante dentro del tratamiento contra el cáncer, sin embargo han sido insuficientes con los tratamientos de algunas personas, lo cual ha obligado a que se busquen nuevas técnicas para su tratamiento tal es el caso de la terapia génica. Cáncer.- Producción ilimitada de células en alguna parte del cuerpo. Terapia Génica.- Es una técnica que consiste en insertar genes para corregir a los genes defectuosos, los cuales son los culpables de causar enfermedades ya sean hereditarias como adquiridas. Existen dos tipos de ésta terapia: La somática celular y la terapia en células germinales. CICLO CELULAR En el momento que una célula se va a reproducir primero duplica su ADN, por medio de un proceso llamado replicación, con el cual se consigue una copia del material genético exactamente igual para cada célula hija. Cuando una célula va a reproducirse, es porque su ciclo celular así se lo indica; el ciclo celular indica la vida de una célula, y marca el tiempo entre una reproducción y otra; éste ciclo se divide en cuatro fases:  Fase G1.- En esta primera fase la célula se centra en crecer, o bien entra a la fase G0, la cual indica que ya no volverá a crecer, de no ser así la célula entrará a la siguiente fase.  Fase S.- Duplicación del ADN
  17. 17.  Fase G2.- La célula tiene su máximo crecimiento y puede reproducirse.  Fase M.- Sucede el proceso de mitosis, o duplicación celular, la cual consta de cuatro fases que son: profase, metafase, anafase y telofase. Cuando la célula no está en reproducción se encuentra en la interfase, la cual consta de las primeras tres fases. Las células con daños en su material genético, dejan de responder a las señales que les dicen cuando reproducirse y cuando dejar de hacerlo, al dejar de responder a éstos impulsos pueden llegar a reproducirse descontroladamente, tal es el caso de las células cancerígenas, las cuales se reproducen hasta llegar a formar lo que llamamos tumores, éstas células se reproducen tan rápido que dejan de realizar sus funciones, logrando interferir con las funciones de algunos órganos; de igual manera éstas células pueden hacer lo que se conoce como metástasis, que consiste en moverse de lugar, penetrar vasos sanguíneos y viajar a otros órganos produciendo un nuevo tumor. Con la terapia génica lo que se ha logrado es que estas células detengan su reproducción y las vuelve más vulnerables a la radiación, la quimioterapia o logran ser reconocidas por el sistema inmune de la persona. Bioética: criterios que limitan las aplicaciones de la ingeniería genética La bioética surge como un intento de establecer un puente entre la ciencia experimental y humanidades El conocimiento científico puede ayudar a la humanidad, pero en algunas ocasiones puede ser utilizado de una mala manera, es importante que se analicen las posibles consecuencias del utilizar este tipo de tecnología. Para esto se tiene que establecer con claridad los criterios que deben regir a la biotecnología, que desde un punto de vista ético puedan realizarse. No es válido atentar con las personas desde su formación embrionaria, se tiene que evitar manipular el patrimonio genético que tenemos. De igual manera resulta muy difícil poner al servicio de todos las nuevas tecnologías sin distinguir de niveles socioeconómicos y además
  18. 18. es necesario evitar acciones que pongan en peligro la estabilidad ambiental, tal es el caso de los transgénicos. Es preciso hacer un buen uso adecuado de la ciencia, guardando siempre el debido respeto a la dignidad humana y al medio ambiente. Existen varios organismos que cuidan el uso de las aplicaciones de la biotecnología, tal es el caso del Comité Internacional de Bioética de la UNESCO. 5.1 ASPECTOS ECOLÓGICOS Y DE SANIDAD Se debe de considerar el impacto ambiental que puede llegar a tener la introducción de transgénicos, ya sean plantas o animales, al medio ambiente, ya que estas nuevas especies podrían tener ventajas al sobrevivir y competirían con las especies nativas, provocando así su posible extinción; también este tipo de especies podrían causar enfermedades al ser humano. 5.2 ASPECTOS ÉTICOS, MORALES Y SOCIALES No es ético utilizar embriones humanos con el fin de experimentar. Al aplicar la terapia génica no se pone en riesgo la integridad de la persona, pero puede que el efecto surja en surja en sus descendientes. La información genética de una persona no debe de ser utilizada en contra de la misma, cada persona tiene derecho a la privacidad de su información genética.
  19. 19. VENTAJAS, RIESGOS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Entre las principales ventajas de la biotecnología se tienen:  Rendimiento superior. Mediante los OGM el rendimiento de los cultivos aumenta, dando más alimento por menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas porenfermedad o plagas así como por factores ambientales.  Reducción de plaguicidas. Cada vez que un OGM es modificado para resistir una determinada plaga se está contribuyendo a reducir el uso de los plaguicidas asociados a la misma que suelen ser causantes de grandes daños ambientales y a la salud.  Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir vitaminasy proteínas adicionales en alimentos así como reducir los alérgenos y toxinas naturales. También se puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición de alimentos.  Mejora en el desarrollo de nuevos materiales. La aplicación de la biotecnología presenta riesgos que pueden clasificarse en dos categorías diferentes: los efectos en la salud de los humanos y de los animales y las consecuencias ambientales. Además, existen riesgos de un uso éticamente cuestionable de la biotecnología moderna. RIESGOS PARA EL MEDIO AMBIENTE Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada, por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde a cultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas características como resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM.22 Esto que podría dar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres con mayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio del ecosistema. Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genes que producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillusthuringiensis. Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM.
  20. 20. También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por plantas con genes insecticidas. También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente. En general los procesos de avance de la frontera agrícola en áreas tropicales y subtropicales suelen generar impactos ambientales negativos, entre otros: procesos de erosión de los suelos mayor que en áreas templadas y pérdida de la biodiversidad. RIESGOS PARA LA SALUD Existen riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o de transferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas imprevistas. Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población humana o animal. Los agentes biológicos se clasifican, en función del riesgo de infección, en cuatro grupos:  Agente biológico del grupo 1: aquel que resulta poco probable que cause una enfermedad en el hombre.  Agente biológico del grupo 2: aquel que puede causar una enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la colectividad y existiendo generalmente profilaxis o tratamiento eficaz.  Agente biológico del grupo 3: aquel que puede causar una enfermedad grave en el hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o tratamiento eficaz.  Agente biológico del grupo 4: aquel que causando una enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz. DESVENTAJAS Los procesos de modernización agrícola, además del aumento de la producción y los rendimientos, tienen otras consecuencias.  Una de ellas es la disminución de la mano de obra empleada por efectos de la mecanización; esto genera desempleo y éxodo rural en muchas áreas.
  21. 21. BIBLIOGRAFIA  J. D. BU´LOCK. Introducción a la biotecnología básica. Ed. Acribia. España. 1995.  Taller de ciencia, ambiente y tecnología. 1998.  VALDIVIA VELÁSQUEZ, Juan M. Industrias Lácteas. 1993.  HOUGH, J. S. JONES, M. G. K. Biotecnología Vegetal Agrícola. Ed. Acribia. 1995.  SOLIS GOMEZ, Manuel. RAMÍREZ BELTRÁN, Arturo. PUMACAYO SÁNCHEZ, Zaida. Revista "Biotecnología y Manipulación Genética" Ed. UNE. Perú. 2000.

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