Este documento trata sobre la biotecnología industrial. Explica que la biotecnología se basa en la biología y se usa en agricultura, farmacia, alimentos, medicina e industria química. Luego describe brevemente algunas de las ramas del conocimiento implicadas como microbiología, bioquímica y genética. Finalmente, señala que la biotecnología es interdisciplinaria y depende de la colaboración entre disciplinas.

1. BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
INTRODUCCIONAL SEMILLERO BIOTECMIA
Lina María Agudelo Escobar
Grupo de Biotransformación agudelo.linamaria@gmail.com
Escuela de Microbiología
oficina 5-103
Medellín 2013

2. La biotecnología es la tecnología basada
en la biología, especialmente usada en
agricultura, farmacia, ciencia de los
alimentos, ciencias forestales, medicina
y la industria química.
¿Qué es la
Biotecnología?
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".
Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húgaro KARL EREKI en
1919, quien la introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una
gran explotación agropecuaria.

3. Algunas de las ramas de conocimiento implicadas en la biotecnología:
Microbiología
Bioquímica
Genética
Biología celular
Química
Ingeniería (bio)química
Ingeniería mecánica
Ciencia yTecnología de alimentos
Electrónica
Informática
La Biotecnología es intrínsecamente interdisciplinar
El avance de la biotecnología dependerá cada vez más de esta colaboración entre
disciplinas, y en el uso de lenguajes y paradigmas comunes, así como en que cada
tipo de especialista comprenda los logros y limitaciones de las otras ramas
biotecnológicas.
La actual biotecnología es una empresa intensamente
interdisciplinar, caracterizada por la reunión de conceptos y
metodologías procedentes de numerosas ciencias para aplicarlas
tanto a la investigación básica como a la resolución de problemas
prácticos y la obtención de bienes y servicios.

4. 8000 adC: Recolección de semillas para replantación.Evidencias de que en Mesopotamia se utilizaba
crianza selectiva en ganadería.
6000 adC: Medio Oriente, utilización de levadura en la elaboración de cerveza.
4000 adC: China, fabricación de yogurt y queso por fermentación láctica utilizando bacterias.
2300 adC: Egipto, producción de pan con levadura.
1590: Invención del microscopio por Zacarías Janssen
1665: Robert Hooke utiliza por primera vez la palabra célula en su libro Micrographia.
1856: Gregor Mendel comienza un estudio de características específicas que encontró en ciertas
plantas, las que fueron pasadas a las futuras generaciones.
1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología.
1919: Karl Ereky , ingeniero húgaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología.
1953 : JamesWatson y FrancisCrick describen la estructura doble hélice de la molécula de ADN.
1965: El biólogo Estadounidense RobertW. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen
de levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.
1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio un gen
completo.
1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación delADN por Stanley Cohen de la Universidad de
Stanford , y Herbert Boyer, de la Universidad de California, San Francisco.
1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases.
1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología.
1982: Se produce insulina para humanos, la primera hormona derivada de la biotecnología. Su
nombre comercial Humulina®, de la compañía Eli-Lilly
1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan
alimentos transgénicos en Estados Unidos.
2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del
genoma humano.
2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de
Concepción,Chile.
2009: The sixth annual world congress on Industrial Biotechnology and bioprocessing
Historia de la Biotecnología

5. Recolección de semillas Producción de cerveza
Producción de quesos y yogurt
Microorganismos

6. El protocolo de Cartagena sobre Seguridad
de la Biotecnología del Convenio sobre la
Diversidad Biológica 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, o la fusión de células más allá
de la familia taxonómica que superan las
barreras fisiológicas naturales de la
reproducción o de la recombinación y
que no son técnicas utilizadas en la
reproducción y selección tradicional
Biotecnología Moderna

7. Dejando aparte las tecnologías de fabricación de vacunas, la mayor parte de las otras áreas
biotecnológicas requieren producir grandes cantidades de sustancias, del orden de kilogramos a
toneladas, por lo que uno de los principales aspectos es el del "escalado" a esas grandes cantidades.
Esto supone un gran reto, ya que deben diseñar fermentadores de gran tamaño, donde hay que
controlar diversos parámetros, como pH, temperatura, oxígeno y otros gases, etc. La tecnología de
fermentación cobró ímpetu a partir de los años 40 del siglo XX, cuando se comenzaron a fabricar
antibióticos y otras moléculas (ácidos orgánicos, hormonas, enzimas, polisacáridos, etc.) por medio de
microorganismos.
Biotecnología “Tradicional”

8. Según John Smith (1996), muchos procesos
biotecnológicos, especialmente los que se realizan en
entornos cerrados industriales, tienen un triple
núcleo:
1. obtener el mejor catalizador biológico para
una función o proceso específico
2. obtener el mejor ambiente para la función
de ese catalizador biológico, mediante una
serie de diseños técnicos en los que es
fundamental la ingeniería química.
3. procesamiento del material, consistente en
separar y eventualmente purificar el
material biológico producido.
Los tres núcleos de la biotecnología

9. desde el punto de vista de su aplicación comercial e industrial, el campo de utilidad es muy amplio:
Aplicaciones terapéuticas productos farmacéuticos:
antibióticos
vacunas
hormonas
terapias génicas
Diagnósticos:
diagnósticos para salud humana
diagnósticos para agricultura y ganadería
ensayos para calidad de alimentos
ensayos para calidad ambiental
Alimentación mejora de procesos tradicionales de obtención de alimentos y bebidas:
nuevos alimentos y bebidas
nutracéuticos: alimentos con perfiles determinados de
nutrientes, y para la mejora de la salud
aditivos alimentarios
Medio ambiente :
tratamiento de residuos urbanos, agrícolas e industriales
biorremedio y biorreparación
producción de energía a partir de biomasa
Campos de Aplicación de la Biotecnología

10. Biotecnología azul:
También llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la
biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son
prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.
Clasificación de las aplicaciones
Biotecnología Roja:
Se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplo son el diseño de organismos
para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos
moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través
de la manipulación genética.
Biotecnología Blanca:
También conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello
es el diseño de microorganismos para producir un producto químico, o el uso de enzimas como catalizadores
industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por
ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la
creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su
principal objetivo es la creación de productos que consuman menos energía y generen menos desechos durante
su producción. La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales
utilizados para producir bienes industriales.
Biotecnología verde:
Es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas
capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se
espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos
tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar
plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz
BT . Si los productos de la biotecnología verde como éste son más respetuosos con el medio ambiente o no, es un
tema de debate.[

11. Es el proceso por el cual son utilizados microorganismos para limpiar un sitio contaminado. Los procesos biológicos
desempeñan un papel importante en la eliminación de contaminantes y la biotecnología aprovecha la versatilidad
catabolica de los microorganismos para degradar y convertir dichos compuestos.
La Biorremediación
En el ámbito de la microbiología ambiental, los estudios basados en el genoma abren nuevos
campos de investigación, ampliando el panorama de las redes metabólicas y su regulación, así
como pistas sobre las vías moleculares de los procesos de degradación y las estrategias de
adaptación a las cambiantes condiciones ambientales.
Los enfoques de genómica funcional y metagenómica aumentan la comprensión de las distintas
vías de regulación y de las redes de flujo del carbono en ambientes no habituales y para
compuestos particulares, que sin duda aceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación y
los procesos de biotransformación.

12. Los entornos marinos son vulnerables ya que los derrames
de petróleo en regiones costeras y en mar abierto son
difíciles de contener y sus daños difíciles de mitigar.
Además de la contaminación a través de las actividades
humanas, millones de toneladas de petróleo entran en el
medio ambiente marino a través de filtraciones naturales.
A pesar de su toxicidad, una considerable fracción del
petróleo que entra en los sistemas marinos se elimina por la
actividad de degradación de hidrocarburos llevada a cabo
por comunidades microbianas, en particular, por las
llamadas bacterias hidrocarbonoclásticas (HCB).
Además varios microorganismos como Pseudomonas,
Flavobacterium, Arthrobacter y Azotobacter pueden ser
utilizados para degradar petróleo.
El derrame del barco petrolero Exxon Valdez en Alaska en 1989
fue el primer caso en el que se utilizó biorremediación a gran
escala de manera exitosa, estimulando la población bacteriana
suplementándole nitrógeno y fósforo que eran los limitantes
del medio.
Biorremediación y biodegradación

13. Bioinformática
Es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biológicos usando técnicas
computacionales y hace que sea posible la rápida organización y análisis de los datos
biológicos. Este campo también puede ser denominado biología computacional, y puede
definirse como, "la conceptualización de la biología en término de moléculas y, a continuación,
la aplicación de técnicas informáticas para comprender y organizar la información asociada a
estas moléculas, a gran escala."[
La bioinformática desempeña un papel clave en diversas áreas, tales como la genómica
funcional, la genómica estructural y la proteómica y forma un componente clave en el sector de
la biotecnología y la farmacéutica.

14. Ventajas
Entre las principales ventajas de la biotecnología se tienen:
1. Rendimiento superior. Mediante los OGM el rendimiento de los cultivos aumenta,
dando más alimento por menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por
enfermedad o plagas así como por factores ambientales.
2. Reducción de pesticidas. 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.
3. Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir vitaminas y proteínas
adicionales en alimentos así como reducir los alergenos y toxinas naturales.
También se puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los
países que tienen menos disposición de alimentos.
4. Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.

15. La aplicación de la biotecnología presenta riesgos que pueden clasificarse en dos categorías diferentes:
los efectos en la salud humana y de los animales
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. 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 Bacillus thuringiensis. Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al gen en
poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM.
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.
Riesgos

16. 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: aquél que resulta poco probable que cause una enfermedad en el
hombre.
Agente biológico del grupo 2: aquél 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: aquél 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: aquél 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.
Riesgos para la salud

17. Los avances en genética y el desarrollo del Proyecto Genoma Humano, en conjunción con las
tecnologías reproductivas, han suscitado preocupaciones de carácter ético sobre las cuales aún no hay
consenso.
Preocupaciones éticas y sociales
Reproducción asistida del ser humano. Estatuto ético del embrión y del feto. Derecho individual
a procrear.
Sondeos genéticos y sus posibles aplicaciones discriminatorias: derechos a la intimidad
genética y a no saber predisposiciones a enfermedades incurables.
Modificación del genoma humano para "mejorar" la naturaleza humana.
Clonación y el concepto de singularidad individual ante el derecho a no ser producto del diseño
de otros.
Cuestiones derivadas del mercantilismo de la vida (p. ej., patentes biotecnológicas).
Reconociendo que los problemas éticos suscitados por los rápidos adelantos de la ciencia y de sus
aplicaciones tecnológicas deben examinarse teniendo en cuenta no sólo el respeto debido a la
dignidad humana, sino también la observancia de los derechos humanos, la Conferencia General de la
UNESCO aprobó en octubre de 2005 la Declaración Universal sobre Bioética y Derechos Humanos.

20. Clonación. Esta imagen de febrero de 2002 muestra al
creador de Dolly Ian Wilmut junto a la oveja. Foto: EFE

21. Existe un creciente número de empresas de biotecnología y muchas
universidades de todo el mundo proporcionan programas en bioingeniería,
ingeniería biológica, ingeniería biotecnológica, biotecnología y Microbiología
Industrial y Ambiental de forma independiente.
Estudios de biotecnología en Colombia
En Colombia se imparte la enseñanza de biotecnología en las siguientes facultades:
Universidad Nacional de Colombia (Bogotá y Medellín)
Universidad de Antioquia (Medellín)
Universidad delValle (Santiago de Cali) – Facultad de Ingeniería de Alimentos
Universidad del Cauca (Popayán)
Universidad Francisco de Paula Santander (Cúcuta)

22. Artículo para discusión