Introducción

INTRODUCCIÓN
a la biotecnología:
Conceptos básicos y
Definiciones
1.1 D e f i n i c i ó n d e b i o t e c n o l o g í a
La biotecnología término fue acuñada en 1919 por Karl Ereky, ingeniero húngaro. En
aquel momento, el término incluye todos los procesos por los cuales se obtienen
productos de materias primas, con la ayuda de los organismos vivos. Ereky imaginó un
bioquímico edad similar a la edad de piedra y hierro.
Hoy en día, según la Convención sobre diversidad biológica (CDB),
Biotecnología se define como "cualquier aplicación tecnológica que
utiliza sistemas biológicos, vivir organismos, o sus derivados, para hacer
o modificar productos o procesos para uso específico"(CDB, 1992). Los
organismos vivos o sus derivados con mayor frecuencia usados incluyen
los microorganismos, animales y plantas (o sus células aisladas), así
como enzimas. Puede ser utilizadas para procesar sustancias, generalmente otros
naturales, materiales renovables, o servirse como fuentes de sustancias valiosas o bienes.
Varias ramas de la industria dependen de herramientas biotecnológicas para la

producción de alimentos, bebidas, productos farmacéuticos y biomedicals. La definición
del CBD es aplicable a la biotecnología "tradicional" o "viejo" y "nuevo" o "moderna".

Mucho
antes de
que el
término
biotecnología fue acuñada por el proceso de usar vida organismos para producir productos
mejores, personas estaban utilizando vida los microorganismos para obtener productos
valiosos, por ejemplo, mediante el proceso de de la fermentación.
Un
a lista de las primeras aplicaciones de la biotecnología se da a continuación en tabla
1.1: Tabla 1.1 I tradicional aplicaciones de la biotecnología
Ofrecer pan con levadura
Fermentación de los jugos a bebidas alcohólicas
Conocimiento de la formación de vinagre de jugos fermentados de Fabricación de cerveza en
Babilonia y Egipto
Fabricación de vino en el imperio romano
Producción de licores de vino (etanol)
Industria de fabricación de vinagre
Descubri
miento de las propiedades de la fermentación de la levadura Descripción de la fermentación
de ácido láctico por Pasteur Detección de enzimas de fermentación en la levadura de Buchner
Descubrimiento de la penicilina por Fleming
Descubrimiento de muchos otros antibióticos
Prehistoria
Prehistoria
Prehistoria
siglo III A.C.
siglo III D.C.
1150
siglo XIV D.C.

1818
1857
1897
1928
.1945
Desde el centro de la biotecnología del siglo XX ha progresado rápidamente y ampliada. En la
producción de antibióticos mediados de 1940, escalado y comercial como penicilina.
Las técnicas utilizadas para este desarrollo fueron:
>> aislamiento de un organismo produciendo el producto químico de interés utilizando
proyección / procedimientos de selección, y
»mejora de la producción de rendimientos mediante mutagénesis del organismo o de
optimización de las condiciones de los medios de comunicación y la fermentación. Este tipo
de biotecnología se limita a productos químicos que ocurren en la naturaleza. También
es limitada por su enfoque de ensayo y error, y requiere un procedimiento prolongado
durante años o incluso décadas para mejorar el rendimiento (Rolinson, 1998).
Aproximadamente hace tres décadas, con el avance de la biología
molecular, biotecnología se convirtió en más de una ciencia que un arte.
Regiones del ácido desoxirribonucleico (ADN) (llamados genes) fueron
encontrados para contener información que dirige la síntesis de
proteínas específicas. Proteínas por lo tanto pueden ser consideradas como el producto
final de un gene; son las moléculas que llevan a cabo casi todos los procesos
esenciales dentro de una célula. Cada proteína tiene su propia identidad y función:

muchos son los enzimas llamados que catalizar (facilitar) reacciones químicas, otros son
componentes estructurales de células y órganos (Morange y Cobb, 2000). Hoy es posible
expresar un gen, independientemente de su origen, en una simple bacteria como
Escherichia coli (e. coli), para que la bacteria produce grandes cantidades de la
proteína cifrada para por el gene. El mismo principio puede aplicarse a muchos otros
microorganismos, así como en cuanto a organismos más altos tales como plantas y
animales.
Las técnicas utilizadas para este propósito incluyen:
D aislamiento del gen que codifica para una proteína de interés;
D clonación (es decir, transferir) de este gen en un host de producción
adecuado;
o mejora de la expresión génica y proteínas mediante el uso de
promotores más fuertes, mejorando condiciones de fermentación etc.
(Gellisen, 2005). En conjunto, estas técnicas son conocida como tecnología del ADN
recombinante y se discutirá en longitud a lo largo de este libro de recursos.
Aproximadamente hace dos décadas, ingeniería de proteínas se hizo posible como una
rama de la tecnología del ADN recombinante. Ingeniería de proteínas difiere del
"clásico" biotecnología en la que se refiere a la producción de nuevo (ingeniería) las
proteínas que han sido modificados o mejorados en algunas de sus características (parque
y Cochran, 2009).

Las técnicas de ingeniería de proteínas son esencialmente en base a recombinante La
tecnología del ADN e implican:
o varios tipos de mutagénesis (a provocar cambios en lugares específicos o regiones de
un gen para producir un nuevo producto del gen);
» expresión del gen alterado para formar una proteína estable;
o caracterización de la estructura y función de la proteína producida;
o selección de nuevas localizaciones de genes o regiones modificar para seguir
mejorando como resultado de esta caracterización.
Las implicaciones comerciales de los desarrollos técnicos mencionados que son una gran número
de proteínas, existentes sólo en cantidades ínfimas en la naturaleza, ahora puede ser
producido en escala industrial. Además, pueden aumentar los rendimientos de la producción
bioquímica de mucho más rápido que lo que era originalmente posible con fermentación
clásica.
Lo importante es la producción de plantas que contienen genética y
animales transgénicos elementos de fuentes extranjeras y poseen nuevos
rasgos y características también es basado en las técnicas descritas
anteriormente. Ya que todos estos enfoques en el creación de
organismos genéticamente modificados (OGM) que pueden ser

potencialmente perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana, la parte de la
biotecnología que se ocupa de OMG está estrictamente regulado por leyes de
bioseguridad y normas. El principal empuje de es este libro de recursos en el desarrollo
y la ejecución de tal marcos a nivel nacional e internacional.
Aplicaciones de la biotecnología se desarrollan por una colección de investigación multidisciplinar
actividades, comúnmente conocida como tecnologías habilitadoras. Aparte de fermentación y
tecnología del ADN recombinante/ingeniería genética, otro importante que permite las
tecnologías son tecnologías de cultivo de células vegetales y animales y tecnología.
La base de estas tecnologías que son las disciplinas científicas de molecular
Biología, genética, microbiología, bioquímica, química de proteínas, química
Ciencia de ingeniería y equipo de proceso de . Un resumen de eventos
importantes en el desarrollo de la biología molecular moderna y la tecnología
del ADN recombinante se proporciona en la tabla 1.2:
Tabla 1.2 I un resumen de la biotecnología de ADN recombinante
Doble estructura de la hélice de El ADN es descrito por primera vez Watson y Crick 1953
Cohen y Boyer, entre otros, desarrollar ingeniería genética 1973
La primera proteína humana (somatostatina) se produce en un bacteria (E. coli) 1977
La primera proteína recombinante (insulina humana) aprobado para el mercado 1982
Reacción en cadena de polimerasa (PCR) técnica desarrollado 1983
Lanzamiento de el proyecto genoma humano 1990
La primera secuencia del genoma de un organismo (Haemophilus influenzae) es determinado 1995

A primer borrador de la humano genoma secuencia de se ha completado 2000
Más de 40 millones de secuencias de genes están depositadas en GenBank y genoma secuencias de 2005
cientos de procariotas y decenas de eucariotas están acabados o en fase de proyecto
1.2 Resumen de aplicaciones de la biotecnología
Desde el avance de la tecnología del ADN recombinante, varias técnicas y
aplicaciones se han desarrollado que están beneficiando a la humanidad en las
áreas de agricultura, medicina, medio ambiente, industria y forense. Las secciones
siguientes describen brevemente algunas de estas aplicaciones y sus
beneficios para la sociedad.
1.2.1 Industria
Biotecnología puede utilizarse para desarrollar combustibles alternativos, un
ejemplo es la conversión de almidón de maíz en etanol por la levadura, que se
utiliza posteriormente para producir gasohol (mezcla de gasolina-etanol). Las
bacterias se utilizan para descomponer lodos y residuos de vertedero
(Soccol et al., 2003). A través de la biotecnología, los microorganismos o sus
enzimas pueden adaptarse para convertir biomasa en poblaciones de

alimentación, o pueden ser utilizado para la fabricación de plásticos
biodegradables (bioplásticos). Otros organismos (microorganismos, plantas y
mamíferos) son utilizados como biorreactores para la producción de
compuestos químicos que son extraídos de ellas y procesados como
medicamentos y otros productos. Fibras vegetales y animales se utilizan para
producir una variedad de telas, hilos y cordeles. Biotecnología es aplicada para
mejorar la calidad y cantidad de estos productos. Biopulping es una técnica
por el que un hongo se utiliza para convertir virutas de madera en la pulpa
para la fabricación de papel (Gavrilescu y Chisti, 2005).
1.2.2 Salud y medicina
En el área de la salud y la medicina, la biotecnología tiene numerosos e importantes funciones
de . Las biotecnologías se utilizan para desarrollar herramientas de diagnóstico para la
identificación de enfermedades.
Biotecnología también se utiliza para producir vacunas más eficaces y eficientes,
anticuerpos terapéuticos, antibióticos y otros productos farmacéuticos. La biotecnología
es un USD 70 billones una industria del año que ha producido gran éxito varios medicamentos
y las vacunas, es decir, los fármacos con volúmenes de ventas superiores a USD 1 billón por año
(Lawrence, 2007). Además, hay más de 370 productos farmacéuticos y vacunas obtenidas a
través de la biotecnología en la actualidad en ensayos clínicos, dirigidos a más de 200
enfermedades incluyendo varios tipos de cáncer, la enfermedad de Alzheimer, enfermedades
del corazón, diabetes, múltiples esclerosis, SIDA y la artritis (Sullivan et al., de 2008).

1.2.3 Medio ambiente
Desarrollo y uso de combustibles alternativos que quema más limpio y
mejorar el aire calidad por menor contaminación del medio ambiente es posible
por la biotecnología. medios de . Los microorganismos se utilizan para
descomponer los desechos y limpieza contaminados sitios por la tecnología de
biorremediación. El uso de cultivares resistentes a enfermedades puede
hacer el cultivo menos ambientalmente intrusiva por reducir el uso de
agroquímicos (Chatterjee et al., de 2008).
1.2.4 Medicina forense
Perfil de puesto que el ADN, es decir, la secuencia de nucleótidos del
genoma, es único en cada individuo, puede ser utilizado como una poderosa
base de identificar individuos de una población. Pruebas basadas en ADN se
utilizan en casos de disputas de paternidad y las relaciones familiares.
Además, se utiliza en sistemas de salud y judiciales. En el sistema judicial,
expertos forenses utilizan perfiles de ADN para identificar a sospechosos en
casos criminales, sobre todo cuando fluidos corporales y otras partículas como
pelo y piel las muestras pueden ser obtenido (Jobling y Gill, 2004).
A través de la biotecnología de la terapia génica, los científicos están haciendo
esfuerzos en el curar enfermedades genéticas por intentar sustituir genes defectuosos
con el versión correcta de . Una estrategia revolucionaria está siendo desarrollada por el
básico alimentos como papas, plátanos y otros son utilizados como vectores para
facilitar la inmunización de personas en regiones económicamente deprimidas del el
mundo (Tacket, 2009).

1.2.5 Agricultura
Biotecnología puede complementar la cría convencional para el
mejoramiento de cultivos y animales. En lugar de extensa entrega de genes,
como ocurre en la convencional de reproducción, biotecnología permite la
transferencia de genes específicos que se produzcan. El genoma de la receptor
individual permanece intacto, excepto el gen introducido (o genes), así acelerando
criando programas y el desarrollo de organismos con deseable características.
Además, biotecnología permite la transferencia de genes a través de natural cría
límites, superar barreras de apareamiento y la creación de un "gen universal
piscina" o "universal población reproductora" accesible a todos los
organismos. Asimismo, es posible introducir específicamente la novela,
rasgos deseables y las características en especies existentes. Esta
aplicación de la biotecnología se utiliza para mejorar el rendimiento de
cultivos y especies animales y la calidad del producto como valor nutricional
y vida útil (Shewry et al., de 2008). Además de estas ventajas, esta
metodología reduce la necesidad de agroquímicos, creando enfermedades y
especies resistentes a las plagas, reduciendo la contaminación ambiental de
escorrentía química. Aumentó los rendimientos y mayor calidad de los
alimentos puede contribuir a reducir la desnutrición y el hambre en el mundo
(FAO, 2004).
Agrícola Varias tecnologías en el campo de la biotecnología agrícola existen que no se fíe
BIOTECNOLOGÍA
en la creación de organismos modificados genéticamente. Técnicas moleculares se utilizan
para controlar la reproducción
Todo biotecnológicas

aplicaciones las poblaciones y para diagnosticar los animales y las plantas infectadas con
enfermedades. Micropropagación
desarrollado para un
las técnicas se utilizan ampliamente para generar materiales de planta clonal, que permite la
rápida
uso potencial en
agricultura. propagación clonal a gran escala de muchas especies de plantas incluyendo
árboles. Biofertilizantes y
abonos Organicos pueden aplicarse en lugar de convencionales
fertilizantes y pesticidas para promover crecimiento y la salud de la
planta de una manera ambientalmente sostenible (FAO, 2001).
En Resumen, el campo de la biotecnología es muy diverso, tanto en
términos de metodologías y técnicas aplicadas y los usos potenciales y
los resultados. Biotecnología tiene el potencial para contribuir a un
desarrollo sostenible en todo el mundo y la reducción del hambre en el
mundo, incluyendo las ramas de la biotecnología relacionado con
investigación y desarrollo (FAO, 2004). Lo importante, la biotecnología
no es sólo basada en OMG, pero ofrece varias técnicas importantes y
bien que no son dependiente o derivado de modificaciones
genéticas. Sin embargo, la de esta publicación trata de los
organismos modificados genéticamente y productos relacionados.
Tras una introducción el fondo molecular y las bases científicas del
desarrollo de organismos modificados genéticamente y a los
objetivos y las perspectivas de esta investigación, la parte principal de
este libro introducirá conceptos de bioseguridad relacionadas con el
uso de organismos modificados genéticamente

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