Download Diapositiva 1 - Departamento de Sistemas Informáticos

Elisa Mota Turégano
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INDICE:
Introducción
Áreas dentro de la biotecnología:
1. Biotecnología industrial
2. Biotecnología aplicada a la salud humana y animal
3. Biotecnología ambiental
4. BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA
Estudios que pueden desarrollarse:
4.1 Plantas modificadas genéticamente
- Ejemplos
4.2 Nuevos avances en ganadería
- Ejemplos
4.3 Nuevos alimentos
- Ejemplos
4.4 Control de plagas y enfermedades vegetales
-Ejemplos
4.5 Calidad y Seguridad Alimenticia
5. Percepción pública de la tecnología
6. Bibliografía.
INTRODUCCIÓN
 La Biotecnología, 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, se interesa por el uso
de organismos vivos, o partes de ellos, para obtener o
modificar productos, mejorar plantas o animales o
desarrollar microorganismos para objetivos específicos.
 Su desarrollo se encuentra estrechamente relacionado
con los progresos en materia de ingeniería genética, una
tecnología que se desarrolló a partir de los años 70 y
que posibilita la manipulación y la transferencia del ADN
de unos organismos a otros.
INTRODUCCIÓN
 Mediante esta técnica, cuya aplicación simboliza a la
biotecnología moderna, es posible desarrollar nuevas
especies, corregir defectos genéticos, potenciar y
eliminar cualidades de los organismos en el laboratorio,
así como la fabricación de numerosos compuestos para
usos específicos.
 Avanzaron la biología celular, la biología molecular, la
biotecnología y la genética, entre otras; crecieron los
conocimientos pero también los productos -nuevos
alimentos, especies, test, medicinas y las aplicaciones
específicas a las esferas de la agroalimentación, la
ganadería, la salud humana y animal, así como el
medioambiente.
Esquema que muestra algunas áreas dentro de la
biotecnología
1. BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
 Esta área se centra en el desarrollo de procesos
de producción a escala industrial mediante la
utilización de organismos o partes
biológicamente activas de estos.
 Son procesos limpios compatibles con el
respeto al medio ambiente y que persigan la
sostenibilidad de la producción en si misma
como garantía de futuro. Se pueden solapar
con objetivos de otras áreas, con tecnologías
químicas o alimenticias.
1. BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
Biocatálisis
 En este sector encontramos un gran objetivo: “la
biocatálisis”, son procesos de producción a escala
industrial mediante la utilización de organismos o partes
biológicamente activas de estos. Aquí podemos
encontrar varios estudios aún en desarrollo:
* Procesos fermentativos con células vivas:
sistemas biocatalíticos in Vitro.
* Ingeniería metabólica: nuevos organismos
genéticamente modificados.
* Mutagénesis dirigida: desarrollo de nuevas
enzimas mediante distintos procesos de ingeniería de
proteínas.
* Desarrollo de productos como fármacos, aditivos
alimentarios, materiales biodegradables.
1. BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
Ingeniería de bioprocesos
 También está dentro de esta área la Ingeniería de bioprocesos, se
encarga de temas como:
* Optimización de las condiciones de operación en los
bioarreactores.
* Escalado de los bioprocesos
* Procesos para el aislamiento y purificación de los
bioproductos.
* Nuevas tecnologías de ermentación
* Sistemas de control para seguir on line los procesos
Contaminación medioambiental

La producción de Bioenergía es una de las maneras en las que
la Biotecnología puede contribuir a la sostenibilidad de los recursos
y a la disminución de la contaminación medioambiental. La
importancia de este tema hace que se plantee más adelante como
una acción estratégica
1. BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
Biología de Sistemas
 Está orientado a comprender mejor los procesos
metabólicos que sirven para obtener productos de valor
industrial. Actividades como:
* Rediseñar organismos para el desarrollo y
optimización de los procesos biocatalíticos.
* Proyectos pluridisciplinares donde los datos
obtenidos mediante las tecnologías ómicas se apoyen
en los análisis informáticos para el desarrollo de
modelos que mimeticen in silico el comportamiento
celular (la célula in sílico) serán de gran interés.
* El diseño de organismos con genomas mínimos
que permitan un mejor control de los procesos
biocatíticos es un objetivo de futuro.
2. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA SALUD HUMANA Y
ANIMAL

Se estudia la mejora de la salud humana y animal
aplicando técnicas propias de la Biotecnología. También
se pueden solapar con otras áreas de medicina o
ganadería.

El desarrollo de Modelos Biológicos, ya sean para su
uso in silico (bioinformática), in vitro (sistemas
enzimáticos) o in vivo (células o seres pluricelulares) es
un objetivo del área sanitaria en tanto que estos
modelos pueden servir para el análisis de toxicidad, para
el estudio de enfermedades.

Se intenta emplear las tecnologías recombinantes
para la creación de nuevas proteínas o nuevos
organismos como posibles dianas terapéuticas.
2. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA SALUD HUMANA Y
ANIMAL
Nuevos fármacos
 En este apartado se consideran distintas aproximaciones
tecnológicas al desarrollo de Nuevos Fármacos.
 Los fármacos de origen recombinante obtenidos tanto mediante
fermentación de microorganismos como por cultivo de células
superiores de plantas o animales son también objetivo del
programa.
 Como nuevos fármacos también se consideran las vacunas.
 Un aspecto muy interesante es el desarrollo de tecnologías
bioinformáticas para el diseño de fármacos in silico
 Los fármacos derivados de oligonucleotidos (vacunas DNA, RNAi,
etc.) son productos a estudiar y desarrollar de cara al futuro.
2. BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LA SALUD HUMANA Y
ANIMAL
Objetivos:
* La Medicina Regenerativa,
* La Terapia Celular.
* La Ingeniería de Tejidos.
* Los Nuevos Sistemas de Dispensación de
compuestos Bioactivos incluyen los sistemas
nanotecnológicos para la dispensación de
fármacos.
* Las aplicaciones de las herramientas y
conceptos de la Biología de Sistemas a la
medicina.
* El desarrollo de Nuevos Sistemas de
Diagnóstico en su sentido más amplio requiere
un tratamiento especial.
3. BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Aquí se estudia la forma de proteger y sostener el
medio ambiente, como:
* Usar biocatalizadores como tecnologías limpias.
* Acciones estratégicas propuestas sobre
Bioenergía
* Acciones destinadas al manejo de los residuos
* Estudios y sostenimiento de la biodiversidad.
* Esta área también se puede solapar con otros
programas, como que tratan los recursos naturales,
aunque aquí se trata de que las tecnologías que se
utilicen sean fundamentalmente moleculares.
3. BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
Eliminación, Reutilización o Revalorización de residuos

Es un objetivo básico de la biotecnología medioambiental. Aquí se
consideran:
* residuos más contaminantes (e. g., metales o derivados de petróleo)
* residuos menos contaminantes (e. g., residuos agrícolas),
* aguas residuales urbanas, las basuras, etc..

Mediante el empleo de seres vivos o productos derivados se diseñan los
procesos para la eliminación o reutilización de residuos biológicos o no
biológicos.
Del tratamiento biotecnológico de los residuos se pude obtener un
beneficio, algunos son portadores de productos de gran valor añadido o
pueden ser transformados eficazmente en dichos productos.
También se desarrollan tecnologías destinadas a la remediación de
ambientes contaminados con vertidos peligrosos para la salud.
Las tecnologías de compostaje son otro ejemplo de aplicación a procesos
de revalorización de residuos
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3. BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
Biodiversidad
 El conocimiento, la conservación y el uso racional de
la Biodiversidad es un objetivo donde la Biotecnología
puede aportar herramientas y soluciones.
 Existen varias técnicas:
* Tecnologías ómicas al estudio de la biodiversidad
es un campo de futuro.
* Tecnologías de reproducción asistida.
* Técnicas de clonación.
* Técnicas de conservación de germoplasma.
* Técnicas de conservación de cualquier célula, a
partir de la cual pueda reproducirse el ser vivo pueden
ayudar a la conservación de especies en peligro de
extinción.
4. BIOTECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA
 La biotecnología agroalimentaría persigue la utilización
de las técnicas más modernas de la biología molecular
al campo de la agricultura, la ganadería y la
alimentación. Básicamente se pretende desarrollar
nuevos organismos modificados genéticamente que
ofrezcan nuevas propiedades o posibilidades de
explotación.
 Estos estudios se pueden solapar con programas de
agricultura, ganadería o alimentación, o incluso con
otros apartados de este mismo programa en tanto que
las plantas y animales pueden ser considerados como
birreactores/catalizadores, como fuentes de energía o
como elementos biorremediadores
4.1 Plantas modificadas genéticamente
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
Se persigue la creación de nuevas variedades de plantas utilizando
técnicas de ingeniería genética.
Los objetivos para la obtención de estas plantas:
* Obtención de plantas con mejores características de interés
agronómico
* Adquisición de resistencias a estrés biótico o abiótico y mejoras de
rendimiento.
* Utilización de las plantas como biofactorías.
* Pasando por el diseño de plantas con mejores valores nutricionales.
* Los estudios de marcadores moleculares para la mejora genética
realizados con tecnologías ómicas serán de gran valor.
Mediante los estudios de las Interacciones Planta-Microorganismos se
trata de entender mejor las interacciones que se producen entre plantas y
microorganismos (e. g., virus, bacterias y hongos) con dos objetivos:
- Buscar soluciones a las enfermedades que los patógenos causan a
las plantas.
- Entender mejor como se producen las interacciones beneficiosas
con los simbiontes y mejorar así el rendimiento de algunos cultivos.
4.1 Plantas modificadas genéticamente
Biotecnología vegetal
 La explotación biotecnológica de las plantas superiores se centra en las técnicas de cultivo de
tejidos vegetales para la producción de metabolitos secundarios a partir de cultivos en masa y la
utilización de técnicas de ADN recombinante para modificación genética de plantas, en particular
en cultivos agrícolas.
 A continuación se muestra el uso industrial que se le dan a los productos que vienen de distintas
plantas:
Ejempl
o de
plantas
modific
adas
genétic
amente
Ejemplo de
Hibridación
somática
entre dos
plantas:
4.1 Plantas modificadas genéticamente
 Ejemplos:
1) Soja resistente al herbicida GLIFOSATO: Soja
que contiene un gen bacteriano que codifica el
enzima5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato
sintetasa. El enzima participa en la síntesis de
los aminoácidos aromáticos, y el nativo vegetal
es inhibido por el glifosato, no así el bacteriano.
4.1 Plantas modificadas
genéticamente
2) Maíz resistente al ataque de insectos(taladro): Contiene
un gen que codifica una proteína de
Bacillusthuringiensiscon acción insecticida al ser capaz
de unirse a receptores específicos del tubo digestivo de
determinados insectos interfiriendo en el proceso de
alimentación y causando la muerte. La toxina no tiene
efecto sobre los humanos.
4.1 Plantas modificadas
genéticamente

3) Procedimiento de transformación de una célula
de tomate, utilizando a la bacteria Agrobacterium
Tumefaciens como vehículo:
4.2 Nuevos avances en ganadería
 A la hora de estudiar la ganadería se tienen en cuenta:
- Ganadería tradicional de mamíferos.
- Avicultura (cría de aves).
- Acuicultura (cría de peces).
- Apicultura (insectos).
 Técnicas que se usan:
- Tecnologías ómicas para la mejora de la producción
ganadera es un objetivo prioritario.
- Tecnologías encaminadas a la obtención de animales
transgénicos y clónicos.
- Técnicas de reproducción asistida
- Técnicas de conservación de células reproductoras.
4.2 Nuevos avances en ganadería
 Ejemplos de animales transgénicos:
- Cerdos con baja grasa dorsal y alta
eficacia de transformación de alimentos.
- Animales con múltiples copias de la
hormona de crecimiento (cerdos, salmón,
carpas,...)
- Aves resistentes a diferentes bacterias y
virus.
- Rumiantes(vaca, oveja, cabra) con
composición de leche alterada.
4.2 Nuevos avances en ganadería
- Modificación de los constituyentes de la leche:
4.3 Nuevos alimentos

Se contemplan aquí actividades encaminadas a lograr
nuevos alimentos mediante el uso de diferentes
tecnologías, pero especialmente de las tecnologías
recombinantes. El alimento puede ser un organismo
como tal (e. g., microorganismos o plantas) o un
producto derivado de estos obtenido por fermentación o
cultivo.

Los productos denominados nutracéuticos, los
probióticos y los prebióticos son ejemplos de estos
nuevos alimentos que pueden ser obtenidos por
técnicas biotecnológicas. Pero no se puede olvidar que
otros procesos más tradicionales o clásicos como la
obtención de vino, cerveza, pan o productos lácteos
también pueden ser objetivos de este apartado.
4.3 Nuevos alimentos
 En esta tabla se muestran alimentos obtenidos por
nuevas técnicas biotecnológicas:
4.3 Nuevos alimentos
 Se aplican diferentes tecnologías biológicas:
- Evaluación toxicológica o funcional de nuevos alimentos con modelos
animales o celulares, para testar los beneficios de los alimentos
funcionales pueden ser de gran utilidad nos solo para evitar el
peligro que entraña utilizar seres humanos sino también para
abaratar los costes y agilizar los procedimientos de certificación. En
este sentido resultará de interés el empleo de especimenes
silvestres o transgénicos (animales, plantas, microorganismos).
- La nutrigenómica trata de establecer una relación entre el perfil
genético del individuo y los beneficios o perjuicios que se obtienen
de la ingesta de los alimentos. Se trata de conocer también a través
del genoma como puede contribuir la dieta a la prevalencia o
erradicación de enfermedades o disfunciones en determinados
grupos de población.
- Procedimientos de producción biológica (e. g., fermentación,
biocatálisis), extracción y purificación de sustancias bioactivas para
uso alimentario.
4.3 Nuevos alimentos

Nutracéuticos
Cada vez con mayor frecuencia el consumidor exige que los
alimentos no sólo aporten los elementos nutritivos esenciales para el
desarrollo, sino que además proporcionen otras características o
“funcionalidades”, ya sea desde un punto de vista organoléptico o en la
prevención/tratamiento de determinadas enfermedades o disfunciones
fisiológicas. Pueden ser:

Productos biológicos para consumo directo, aquí los estudios están
destinados a producir nuevas plantas o animales que se modifican para
mejorar su presencia, su textura, o su sabor y los microorganismos que se
modifican para cambiar el resultado de los procesos fermentativos en los
que intervienen.

Alimentos procesados mediante nuevos procedimientos a los que además
se les pueden añadir sustancias que modifican o complementan sus
propiedades. Las herramientas ómicas pueden ser de gran utilidad para el
desarrollo de estos nuevos productos ya sea por mejora genética
convencional o por ingeniería genética.

Alimentos que puedan considerarse funcionales en el sentido de que
aporten además de sus valores nutricionales u organolépticos otras
propiedades beneficiosas para la salud. En este campo se encuadran tanto
los animales, vegetales o microorganismos modificados para tal fin, como
alimentos de diseño que incluyen principios bioactivos como aditivos
funcionales.
4.3 Nuevos alimentos
 A continuación se muestra una imagen de
la hidrólisis del almidón:
4.3 Nuevos alimentos
Producción de enzimas:
 Fuentes:
- Animales( tripsina, lipasas, cuajos).
- Vegetales (papaína, bromelaína, ficina, amilasas,
lipooxigenassoja, enzimascítricos).
- Microbianas (resto).
 Ventajas de las enzimas microbianos:
-Económicas (producción a gran escala)
- Técnicas:
- Gran variedad de vías metabólicas
- Crecen en un amplio intervalo de condiciones
ambientales
- Gran flexibilidad genética y facilidad de manipulación
- Corto tiempo de generación
4.3 Nuevos alimentos

A continuación se muestra una tabla con las
preparaciones enzimáticas procedentes de
microorganismos modificados genéticamente aprobados
en la UE:
4.3 Nuevos alimentos
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LA CLONACIÓN:
Fases de clonación de genes:
1º) Preparación del gen
2º) Inserción en el vector
3º) Transformación de la célula hospedadora
4º) Detección de genes clonados
5º) Optimización de la expresión de los genes clonados.
En la figura
se observa
el proceso
de clonación
de genes:
4.4 Control de plagas y enfermedades
vegetales
 Las enfermedades y las plagas causan numerosos estragos en la
agricultura, por lo que se estudian las aplicaciones de la
biotecnología al control de las mismas, con estos objetivos:
- Resistencia de las plantas a plagas y enfermedades.
- Resistencia de las plantas a los herbicidas (soja tolerante al
herbicida glifosato“RoundupReady”)
- Desarrollo de plantas que soporten condiciones más
extremas (sequía, heladas y salinidad)
- Desarrollo de alimentos de mayor calidad
-Incremento de productividad (mayor eficiencia fotosintética,
fijación de nitrógeno).
 En los mecanismos de resistencia natural de las plantas a las
plagas y enfermedades hay unas bases fisiológicas y moleculares
de la interacción entre el agente causante del daño y la planta
hospedante. Las tecnologías ómicas serán una herramienta de gran
ayuda en estos estudios.
4.4 Control de plagas y enfermedades
vegetales
 Hay varias técnicas para llevar este control, algunas pueden ser:
-
-
-
El control biológico (biocontrol) de las plagas mediante el uso de
organismos antagonistas ya sean o no organismos modificados
genéticamente es una opción para luchar contra las plagas y reducir
el uso de pesticidas.
Los pesticidas microbiológicos (biopesticidas) obtenidos a partir
de organismos salvajes o manipulados mediante técnicas de
ingeniería genética pueden ser una alternativa a los pesticidas
químicos.
El uso de nuevas sustancias antivirales como los RNAi es un
ejemplo de que existen otras alternativas para proteger a las
plantas.
Plantas transgénicas resistentes a las plagas o a las infecciones
causadas por virus, bacterias u hongos.
 Los métodos de diagnóstico serán útiles tanto para la detección
rápida y precisa de los organismos perjudiciales en los cultivos
infectados, como para la certificación de plantas sanas
4.4 Control de plagas y enfermedades
vegetales
A continuación se muestra una lista de alimentos
de los cuales se ha cambiado alguna
característica mediante biotecnología:
4.5 Calidad y Seguridad Alimenticia
 Siempre se trata de mejorar la salud a través de proporcionar
alimentos de mejor calidad manteniendo un mayor control sobre las
condiciones más seguras de producción y consumo. Para ello se
trata de diseñar herramientas biotecnológicas que permitan valorar
la calidad del producto y garantizar su seguridad.
 En cuanto a la calidad se trata de diseñar herramientas para
asegurar la trazabilidad de los alimentos para garantizar su origen y
evitar el fraude.
 Es importante un análisis rápido, preciso y económico de la
presencia de organismos patógenos en los alimentos o sustancias
contaminantes de origen químico o biológico que puedan resultar
nocivas, para evitar intoxicaciones.
 Especial atención hay que prestar a las zoonosis o a las
enfermedades emergentes que puedan derivarse de la
globalización de los mercados y de los sistemas de producción.
4.5 Calidad y Seguridad Alimenticia

En lo que concierne a la Calidad Alimenticia se contemplan actividades
encaminadas a la utilización de las tecnológicas moleculares para asegurar
tanto la identidad y procedencia de los productos alimentarios como su
seguridad microbiológica y toxicológica, como pueden ser:

Desarrollo de biosensores en un sentido amplio (bioelectrónicos,
anticuerpos, DNA-chips, etc.).

Aplicación de las tecnologías de masas.

Técnicas bioquímicas y de biología molecular.
Conservación de los alimentos
 La calidad de los alimentos también depende de su conservación, por lo
que se investigará sobre nuevos procedimientos de conservación y
envasado que mantengan intactas sus propiedades nutritivas y
organolépticas durante más tiempo, al mismo tiempo que eviten su
contaminación con patógenos o sustancias tóxicas. Los métodos de
análisis o el uso de biomarcadores que permitan detectar incluso in situ el
deterioro del alimento serán de gran ayuda.
5. PERCEPCIÓN PÚBLICA DE LA TECNOLOGÍA
Como se puede observar no todo el mundo está de acuerdo con el hecho
de cambiar ciertas características de algunas cosas naturales mediante
métodos tecnológicos.
6. BIBLIOGRAFÍA
Referencias en:
 www.wikipedia.com
 http://www.asebio.com/
 http://minnie.uab.es/
 http://www.porquebiotecnologia.com.ar/