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Área: Ciencias Naturales Asignatura: Biotecnología GUÍA TEÓRICO- PRÁCTICA DE BIOTECNOLOGÍA 2° Año 2013 Profesor: Judith Saied Alumno: División: Grupo N°: Integrantes del grupo: Pag.1/48 ¿Qué es la Biotecnología? La biología es el estudio de los seres vivos. La tecnología trata de resolver los problemas y proporcionarnos las cosas que necesitamos. Así, la biotecnología utiliza los seres vivos para producir lo que necesitamos. Afinando un poco más, la biotecnología es la utilización de procesos biológicos para producir bienes y servicios. Estos bienes incluyen productos químicos, alimentos, combustibles y medicamentos. Los servicios que puede ofrecer la biotecnología incluyen el tratamiento de residuos o el control de la contaminación. La biotecnología utiliza células vivas o productos sintetizados por éstas, como las enzimas. Las células pueden proceder de plantas o animales conocidos, o pueden ser microorganismos como las levaduras o las bacterias. Figura 1. Aplicaciones de la Biotecnología. Hitos importantes en Biotecnología A. 6.000 a.C. Se fabrica cerveza por primera vez. La biotecnología tradicional comenzó antes del año 6.000 a.C. cuando los babilonios consiguieron fabricar cerveza por primera vez. En el proceso se utilizan células de levadura que transforman el azúcar en alcohol. Hacia el año 4.000 a.C. los egipcios aprendieron a utilizar la levadura para fabricar pan. El vino se obtiene por fermentación de la uva y ya se menciona en la Biblia. La fabricación de vino, cerveza o pan se basan en el hecho de que las células de levadura pueden vivir sin oxígeno. Producen dióxido de carbono y alcohol mediante un proceso llamado fermentación anaeróbica. Otro proceso antiguo de fermentación utiliza bacterias para transformar el alcohol en ácido acético, en la fabricación del vinagre. El yogur también se produce mediante una fermentación, añadiendo a la leche la bacteria que produce el ácido láctico. Hay muchos tipos de bacterias y hongos que se utilizan en la elaboración de diferentes clases de quesos. Pag.2/48 Figura 2. Los babilonios fueron los primeros en utilizar la biotecnología Toda esta biotecnología tradicional era un arte, más que una ciencia. La gente no comprendía qué sucedía cuando se producía el pan, la cerveza o el queso. Antes de que la biotecnología pudiera desarrollarse, los científicos tuvieron que investigar mucho y conocer más acerca de estos procesos. ACTIVIDAD N°1 a) Observa el video ¨Biotecnología, tras los pasos de la naturaleza¨ que se encuentra en el campus virtual b) Realiza la actividad N˚1 que aparece en el campus El microscopio muestra un mundo desconocido Los microbios se han utilizado (aún sin conocer su existencia) durante miles de años para fabricar alimentos y bebidas. Hubo que esperar hasta el siglo XVII para que Anton van Leeuwenhoek viera los microbios con uno de los primeros microscopios. El desarrollo del microscopio, hace más de 300 años, mostró que la vida no está limitada a lo que se ve por observación directa. Aquel invento permitió descubrir niveles de complejidad insospechados en los organismos vivos. Mediante el microscopio aparecía un mundo nuevo que los científicos de la época no sabían cómo interpretar. Los primeros, construidos en el siglo XVII, tenían una sola lente. Antoni van Leeuwenhoek, un vendedor de telas holandés, fue uno de los primeros fabricantes de microscopios. Su instrumento era bien simple: una sola lente montada en una placa de metal con tornillos para mover lo que se quisiera ver y enfocar la imagen. Bajo su lente, Van Leeuwenhoek observó todo lo que pasaba por sus manos: polvo de diamante, lana de cordero, pelo humano, pepita de naranja, excremento de rana, vino, restos de piel, restos de hueso, etcétera. Cientos de pequeños seres vivos totalmente desconocidos por los científicos de la época aparecían con su microscopio. Durante 50 años, Leeuwenhoek publicó regularmente el resultado de sus minuciosas observaciones en la Royal Society británica, que había sido creada recientemente. Al mismo tiempo, en Inglaterra, un empleado de esa organización, Robert Hooke, también describía las maravillas que aparecían a través de la luz del microscopio. En su libro Micrographia, que constituyó una de las primeras publicaciones sobre el tema, Hooke incluyó descripciones y dibujos detallados de diversas observaciones microscópicas y telescópicas. Si bien Hooke Pag.3/48 describió cómo el corcho y otros tejidos vegetales estaban formados por pequeñas cavidades separadas por paredes, a las que llamó células, su trabajo fue sólo descriptivo ya que no esbozó teoría alguna. Figura 3 Figura 4 Figura 3. Grabado de un microscopio compuesto del siglo XVII, del libro Micrographia de Robert Hooke. Figura 4. Fotografía de un microscopio compuesto fabricado en Londres en 1750. Photo by Bob Tubbs 2005. Las primeras lentes podían producir un aumento de hasta 200 veces, pero tenían varias limitaciones. Los microscopios distorsionaban la forma y el color de los objetos y la mayoría de los científicos veía estos instrumentos como juguetes y no como algo útil para su trabajo. Lamentablemente, la ciencia no logró avanzar demasiado con estas observaciones, ya que los primeros microscopistas no tenían ninguna preocupación más que el placer de descubrir cosas nuevas y no intentaron dar una explicación teórica a lo que veían. Tanto es así que las observaciones de Leeuwenhoek y Hooke pasaron casi inadvertidas por los científicos de la época. Esto se debe sobre todo a dos razones: Leeuwenhoek no tenía educación formal y Hooke era sólo un empleado de Royal Society, y no miembro de ella. Además, en el siglo XVII aún se valoraban más la observación y la experimentación, ideas que se continuaba desde de la Edad Media. Fuente: http://aportes.educ.ar/biologia/nucleo-teorico/influencia-de-las-tic/del-microscopio-a-la-tomografia-computadatecnologias-para-mirar-por-dentro/los_microscopios.php ACTIVIDAD N°2 a) Busca en internet y completa el siguiente esquema con el nombre de cada una de las partes del microscopio óptico Pag.4/48 b) Observa los microscopios que se encuentran en el laboratorio y ubica sus partes Las bacterias El desfile de los microbios ¡Corre, corre, ven! El desfile ya empezó de unos raros seres que nadie imaginó. Ni piernas, ni aletas, ni boca, ni ojitos, son éstos los más diminutos bichitos. Son tan pequeños que no pueden ser vistos. “¿Seguro que no?, ¿ese zoo es tan pequeñito?” Imagínate, si es que puedes, Zac, un punto diminuto, un granito no más. Rompe cada grano en otros más chiquitos. Tendrás delante de ti miles de granitos. Cada granito que obtengas es como un cajón, donde microbios te caben más de un buen millón, Donde todos tienen espacio para nadar, dar volteretas y su cuerpo enroscar. Arthur Kornberg Premio Nobel de Medicina (1959) Descubrimiento de los microbios Los microbios se han utilizado (aún sin conocer su existencia) durante miles de años para fabricar alimentos y bebidas. Hubo que esperar hasta el siglo XVII para que Anton van Leeuwenhoek viera los microbios con uno de los primeros microscopios. Pag.5/48 Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, se encuentran en todos los hábitats terrestres y acuáticos; crecen hasta en los más extremos como en los manantiales de aguas calientes y ácidas, en desechos radioactivos, en las profundidades tanto del mar como de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que se pueden encontrar en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×10 30 bacterias en el mundo. El ser humano alberga alrededor de 100 millones de estos microorganismos de 400 especies diferentes. El 95% de ellos habita en el tracto digestivo, principalmente en el colon. La flora intestinal es un ecosistema complejo que posee estos y otros microorganismos divididos en dos grupos: los efectivamente patógeneos (ver Glosario) y los capaces de promover efectos benéficos, como la fermentación de los residuos de la dieta, la generación de sustancias que permiten recuperar energía, la estimulación del sistema de defensas y el efecto barrera contra los colonización de los microorganismos dañinos. Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de unos pocos micrómetros (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos) y hélices (espirilos). Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, hongos, etc.), no tienen el núcleo definido ni presentan, en general, orgánulos membranosos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología. Figura 5. Las bacterias y su formas Fuente: http://dicciomed.eusal.es ACTIVIDAD N°3 Utilizá la guía teórica para responder las siguientes preguntas. a- ¿Qué organismos se utilizan en biotecnología? __________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Pag.6/48 b- ¿Cuál es el tipo de organismo más utilizado en biotecnología? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ c- ¿Cuáles son las características principales que poseen las bacterias? ___________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Observá el video en el campus sobre Multiplicacion de bacterias y descubrí las características principales que poseen las bacterias Buscando microorganismos ¿Dónde creés que podes encontrar microorganismos? ACTIVIDAD N°4 Tomá una muestra de diferentes superficies con un hisopo y colócalo en una caja de petri (ver Glosario) con medio de cultivo y agar (ver Glosario). Realizá lo mismo que en el punto anterior pero esta vez sumergí el hisopo en distintos productos de limpieza y luego pásalo por las mismas superficies. Resultados a- Esquematizá y describí los resultados de todos los grupos. Pag.7/48 1. ¿Qué quisimos probar con estas experiencias? 2. ¿Cuál es la fuente de los microorganismos encontrados en el aire y en las distintas superficies del laboratorio? 3. ¿Cuál es la diferencia en las placas donde pasaste el hisopo utilizando un producto de limpieza y sin utilizarlo? 4. ¿Qué importancia práctica tienen los microorganismos del aire para la persona que trabaja en un laboratorio de bacteriología? 5. ¿Cuál es la diferencia entre célula bacteriana y colonia? 6.¿Cuáles son tus conclusiones de los resultados obtenidos? ACTIVIDAD N°5 Efecto de la temperatura en el crecimiento de las bacterias a) Materiales: Leche 2 frascos Refrigerador Pag.8/48 Procedimiento: Sirve un poco de leche en cada uno de los frascos y ciérralos. Coloca uno en el refrigerador y otro en un lugar tibio. Examina ambos frascos en una semana. b) Materiales: Carne molida 2 frascos Refrigerador Procedimiento: Coloca un poco de carne en cada uno de los frascos y ciérralos. Coloca uno en el refrigerador y otro en un lugar tibio. Examina ambos frascos en una semana. 1) ¿Qué sucedió con los vasos de leche y por qué? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2) ¿Qué sucedió con los trozos de carne y por qué? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3) ¿Qué relación encuentras entre la experiencia realizada y el uso de estufa para el crecimiento de bacterias en el Laboratorio? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Biotecnología de alimentos Pag.9/48 La fermentación El proceso común que interviene en la fabricación del pan, el vino y los quesos (por citar sólo algunos alimentos), es la fermentación que realizan los microorganismos presentes en la materia prima. Se estima que los alimentos fermentados contribuyen aproximadamente con la tercera parte de la dieta mundial. El término fermentación, en su acepción estricta, se refiere a la obtención de energía en ausencia de oxígeno. Pasteur denominó a la fermentación "la vie sans l'air" o "la vida sin aire". Existen diferentes tipos de procesos de fermentación que se denominan según el nombre del producto final que se obtiene. Entre ellos: Fermentación láctica: Se produce en muchas bacterias (bacterias lácticas), también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano. El producto de la reacción es el ácido láctico responsable de la obtención de productos lácteos acidificados como yogurt, quesos, cuajada, crema ácida, etc. El ácido láctico tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos. En las células musculares humanas, la acumulación de ácido láctico produce los dolorosos “calambres”. Fermentación alcohólica: Esta fermentación la realizan, por ejemplo, las levaduras del género Saccharomyces. Se obtiene como producto alcohol etílico o etanol, y dióxido de carbono (CO2). Se trata de un proceso de gran importancia industrial que, según el tipo de levadura empleada, da lugar a una variedad de bebidas alcohólicas: cerveza, vino, sidra, etc. También en la fabricación del pan se añade a la masa una cierta cantidad de levadura que, al realizar la fermentación a partir del almidón de la harina, hará que el pan sea más esponjoso por las burbujas de CO2 que se desprenden e inflan la masa. En este último caso el alcohol producido desaparece durante la cocción. La reacción de la fermentación láctica sería: Glucosa ---------> Ácido Láctico + energía + H2O La reacción de la fermentación alcohólica sería: Glucosa -------> Etanol + energía + CO2 ACTIVIDAD N°6: Fermentación Alcohólica Materiales Levadura en cuadraditos. Jugo de uva / jugo de manzana (1 litro). 2 frascos de vidrio pequeños (botellas). 2 globos. 2 probetas. 1 densímetro Procedimiento Pag.10/48 1. Coloquen en el frasco un cuadradito de levadura (lo pueden romper en trozos pequeños). 2. Disuelvan la levadura con pequeños agregados del jugo de uva. 3. Agreguen el resto del litro de jugo de uva. 4. Tapen el cuello del frasco con el globo. 5. Agiten y esperen que el globo se infle (debido a la producción de dióxido de carbono). 6. Repitan la experiencia utilizando el segundo frasco y reemplazando el jugo de uva por jugo de manzana. 7. Una vez que el globo se infló lo suficiente (comparen en el mismo tiempo cuál de los dos globos se infla más) 8. Midan el contenido alcohólico mediante la utilización de un densímetro 9. Busquen el contenido alcohólico del vino y la sidra, y comparen con los porcentajes obtenidos en las mezclas preparadas en el laboratorio ACTIVIDAD N°7: Elaboración de productos biotecnológicos En grupos vamos a fabricar nuestro propio proyecto biotecnológico. a) Elaboración de yogur Ingredientes: 1 litro de leche entera pasteurizada 1 pote (200 o 250 cm3) de yogurt Natural 1 envase de yogurt vacío y limpio (uno por cada integrante del grupo) Preparación: 1) Colocar la leche en un recipiente y calentar hasta 45 ºC. 2) Agregar el yogurt natural batiendo bien hasta formar una mezcla homogénea. 3) Dividir la mezcla en los potes y llevar a estufa de laboratorio a 27 ºC. 4) Dejar incubar unas 6 a 7 horas, luego retirar y llevar a heladera. Los resultados pueden observarse luego de dos días. RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS a) ¿Por qué se requiere de la pasteurización de la leche? ___________________________________________________________________________ b) ¿Por qué se agrega el yogur a la leche? c) ¿Por qué el yogur se debe colocar en leche tibia (ni muy fría ni muy caliente)? _______________________________________________________________________ d) ¿Cuál es la acción de las bacterias lácticas? Pag.11/48 ___________________________________________________________________________ e) ¿Por qué el producto resultante tiene sabor ácido? b) Elaboración de pan Materiales: levadura de panadería 50 grs. 3 tazas de harina común 2 ½ tazas de agua a 30°C 2 cucharadas soperas de azúcar 1 cucharada sopera de manteca 2 ½ cucharaditas de sal un recipiente hondo Procedimiento: Agregar al agua tibia: azúcar, manteca, sal y levadura Volcar la harina en el recipiente hondo Cuando el líquido este espumoso añadirlo a la harina Amasarlo convenientemente Dejarlo levar durante 20 minutos cerca del mechero encendido Cocinar hasta dorar - Mientras leva la masa, observá levaduras al microscopio. RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 1. ¿Por qué se requiere en este proceso agua tibia y azúcar? _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. ¿Por qué piensas que leva la masa del pan? _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. ¿A qué se deben los agujeritos en la miga del pan? _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 4. ¿Por qué se dice que la elaboración de pan es un proceso biotecnológico? _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 5. ¿Estás comiendo microorganismos cuando comes el pan? _______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Pag.12/48 Observando las bacterias Debido al tamaño de las bacterias por la falta de contraste que hay entre estos organismos usualmente transparentes y el medio que les rodea, existe gran dificultad para observarlos con el microscopio óptico, en su estado natural. Por tal motivo se crearon métodos para poder apreciar mejor a los microorganismos, y poder distinguir muchas características estructurales que no son fáciles de apreciar; siendo la utilización de colorantes el medio más simple de aumentar el contraste. La tinción de Gram, debe su nombre al bacteriólogo danés Christian Gram, que desarrolló la técnica, es una técnica de coloración de contraste o diferencial, que se desarrolló en 1844 y se utiliza para la observación de bacterias, las cuales, con base en la reacción que tengan las paredes de los microorganismos a los colorantes usados con esta técnica, se les califica en grampositivos y gramnegativos; considerándose bacterias Gram positivas a las bacterias que se aprecian en color violeta y en color rosa bacterias a las Gram negativas, otra ventaja es que se puede efectuar una percepción primordial a las diferencias entre bacterias, por su morfología (Cocos, Bacilos y Espirilos). ACTIVIDAD N°8: Tinción de Gram Objetivo: La tinción de Gram permite clasificar las bacterias en dos grandes grupos: grampositivas y gramnegativas Materiales: 1. porta objetos de vidrio 2. mechero 3. ansa 4. agua destilada 5. colorante primario (violeta) 6. mordiente 7. agente decolorante 8. colorante de contraste (rosado) 9. aceite de inmersión 10. Microscopio óptico Procedimiento: Lavar cuidadosamente un portaobjetos con agua y detergente, enjuagar con alcohol y dejar secar. Si se parte de una colonia que se encuentra en un medio solido, colocar una gota de agua destilada en el centro del portaobjetos, tomar con un ansa parte de la coloniany homogeneizarlo en la gota de agua. Si se trata de un cultivo en medio liquido, agitar el caldo y tomar una gota del mismo con un ansa rulo y extenderlo directamente sobre el portaobjeto seco. Dejar secar el extendido al aire. Fijarlo pasando el portaobjeto 3 veces por la llama del mechero con el extendido hacia arriba ESTE PROCEDIMIENTO LO REALIZARA EL DOCENTE Cubrir el portaobjeto con el colorante violeta de Gram (colorante primario), dejar actuar 2 minutos. Eliminar el exceso de colorante sacudiendo ligeramente el portaobjeto. Cubrir el portaobjeto con agente decolorante y dejar actuar 1 minuto. Pag.13/48 Enjuagar con decolorante (alcohol:acetona 1+1) hasta observar la decoloración Lavar con agua Cubrir el portaobjeto con colorante secundario (rosado) y dejar actuar 1 minuto. Lavar con agua corriente. Secar al aire. Observar los distintos preparados al microscopio con el objetivo de inmersión a 100X colocando previamente una gotita de aceite de inmersión. Fundamento: El cristal violeta (colorante primario) sirve como colorante básico uniéndose a la pared celular bacteriana, con la ayuda del mordiente que refuerza esa unión. Las bacterias Gram positivas debido a la estructura y composición bioquímica de su pared celular mantienen el complejo cristal violeta lugol aun después del tratamiento con el decolorante, por lo que se observan al microscopio de color violeta una vez concluida la tinción. Las bacterias Gram negativas pierden el colorante básico (violeta) cuando son tratadas con el decolorante debido a que el alcohol disuelve el contenido lipidico (grasas) de la pared celular dando como resultado la pérdida del color. Las bacterias decoloradas captan entonces el colorante de contraste (rosado), razón por la cual estas células bacterianas se observan al microscopio de color rosado una vez concluida la técnica de la tinción. Resultados a- Esquematizá con los colores correspondientes y describí los resultados obtenidos. “probio”, “prebio”…. ¿Qué es eso? Actualmente es habitual escuchar acerca de los productos bio, probio y prebio, que se promocionan como beneficiosos para la salud. De hecho existen en el mercado productos probióticos y prebióticos. A comienzos de los 90, el premio Nobel Ilya Metchnikoff relacionó la longevidad de ciertos pueblos caucásicos con el consumo de grandes cantidades de yogur. A partir de 1930 se Pag.14/48 describieron diversos microorganismos que ejercen funciones probióticas, como los lactobacilos y las bifidobacterias. ACTIVIDAD N°9 a) Lee atentamente los ingredientes de los envases b) ¿Qué diferencias encuentras? c) Actividad Campus Virtual Observá el siguiene video y respondé las preguntas: http://campus.belgrano.ort.edu.ar/cienciasnaturales/articulo/262286/probi-ticos-yprebi-ticos (Podés buscar información adicional en la guía teórica) 1. ¿Hay microorganismos en nuestro cuerpo? ¿Dónde? 2. Todos los microorganismos son perjudiciales para la salud? 3. ¿Cuáles son las funciones que cumplen los microorganismos que habitan normalmente el organismo humano? 4. ¿Qué es un probiótico? 5. ¿Qué es un prebiótico? ¿Qué son los antibióticos? La mayoría de las personas conoce acerca de la existencia de antibióticos, y su empleo es un hecho frecuente en el mundo entero desde hace varios años. Los antibióticos pueden definirse como moléculas con actividad antimicrobiana y, originalmente, son el producto del metabolismo de hongos y bacterias, capaces de inhibir en pequeñas dosis los procesos vitales de ciertos microorganismos, destruyendo o impidiendo su desarrollo y reproducción. Pag.15/48 Qué nos cuenta la historia sobre la aparición de los antibióticos… Remontémonos a 1911 junto con Alexander Fleming: el científico trabajaba en su laboratorio con un cultivo de bacterias, cuando accidentalmente se introdujo un hongo microscópico en la caja de Petri. Fleming, obviamente no se dio cuenta de lo sucedido hasta unos días más tarde, al observar que algunas de las bacterias cercanas al hongo (ya desarrolladas y visibles) no habían formado colonias. El hongo que inhibía el crecimiento bacteriano fue identificado como Penicilium notatum y la sustancia fue llamada penicilina. Interesado en este hallazgo, Fleming cultivó los hongos para poder aislar la penicilina, pero la tarea le resultó muy difícil y abandonó el intento. Diez años más tarde, en 1940 dos investigadores estadounidenses lograron purificar la penicilina, que comenzó a industrializarse. La segunda guerra mundial fue un gran incentivo para la producción masiva de penicilina, que logró evitar las infecciones de heridas y salvó innumerables vidas. A partir de este experimento se investigó una gran cantidad de hongos, de los cuales derivan otros antibióticos utilizados actualmente. Por este descubrimiento, Fleming ganó el Premio Nobel en 1945. Tanto hongos como bacterias liberan espontáneamente distintas sustancias que se utilizan para producir antibióticos. De este modo, sustancias producidos por algunas bacterias y hongos se emplean para destruir a otras bacterias. En la actualidad, la penicilina se obtiene por técnicas de biotecnología, tal como se muestra en el esquema de la derecha. ACTIVIDAD N°9 1. ¿Qué error de procedimiento cometió Fleming que lo llevó al descubrimiento de la penicilina? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 2. ¿Por qué la producción de penicilina se considera un proceso biotecnológico? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 3. ¿Por qué hasta 1940 no se pudo producir la penicilina a escala industrial? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Pag.16/48 4. Investiga otros ejemplos de antibióticos usados en medicina. _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 5. Últimamente, existe evidencia de que las bacterias son capaces que adquirir una resistencia a un antibiótico cuando es suministrado repetidamente. ¿Es bueno usar antibióticos ante cualquier síntoma de enfermedad? ¿Qué soluciones se pueden dar ante este problema? _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Antibiograma Las bacterias no pueden verse a simple vista. Sin embargo, es posible observar sus colonias, que son agrupaciones de bacterias que se originan a partir de la multiplicación de una bacteria original (son genéticamente iguales). Para obtener colonias en el laboratorio se siembran bacterias en agar (medio de cultivo sólido que contiene los nutrientes necesarios para el crecimiento bacteriano). Para medir la efectividad de un antibiótico sobre un tipo de bacteria, se realiza un antibiograma. Para ello se hacen crecer bacterias genéticamente iguales sobre una superficie de agar contenida en una caja de Petri y se colocan sobre ella discos embebidos en diferentes antibióticos (discos de antibiograma). Luego se la incuba a una temperatura similar a la del cuerpo humano (37°C) durante 48 horas. Cuando el antibiótico difunde fuera del disco, inhibe el crecimiento de las bacterias sensibles, dejando un espacio libre en el agar (halo de inhibición). Cuanto mayor es el diámetro del halo de inhibición alrededor del disco más efectivo es el antibiótico frente a ese tipo de bacterias. Pag.17/48 ¡A trabajar! Te proponemos realizar un Test de sensibilidad a los antibióticos en un cultivo de una bacteria ACTIVIDAD N°10 Materiales: Placas de Petri Discos de antibiograma Varilla de vidrio triangular o rastrillo Ansa rulo Cultivo bacteriano Procedimiento: 1) Sembrar las bacterias para un crecimiento en césped. 2) Colocar un disco de antibiograma sobre el medio ya sembrado. 3) Incubar en estufa a 37ºC por 48hs. Esquematizá claramente los resultados. Una vez obtenidos los resultados, respondé: 1. ¿De qué manera actúan los antibióticos? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 2. ¿En qué casos resulta conveniente realizar un antibiograma? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 3. ¿Por qué se prueban diferentes tipos de antibióticos? ___________________________________________________________________________ Pag.18/48 4. ¿Cómo se podría determinar cuál de los antibióticos examinados es el más efectivo? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ACTIVIDAD Nº11 A pensar! Una población de bacterias es expuesta a los efectos de ciertos antibióticos, destinados a eliminarlas y proteger la salud humana. El gráfico 1 representa la curva de crecimiento normal para una población de bacterias cultivada en el laboratorio en condiciones óptimas de temperatura, con una provisión abundante de nutrientes y suficiente espacio para el crecimiento de la población. El gráfico 2 representa las variaciones en el crecimiento de una población similar de bacterias, en las mismas condiciones de crecimiento que la población representada en el gráfico 1, pero con una variante: a diferentes tiempos se le agrega al cultivo de bacterias antibióticos destinados a eliminarlas. En el Tiempo 1 (T1) se agrega al cultivo el antibiótico X. En T2 se le suministra otra dosis del mismo antibiótico. En T3 se le agrega el antibiótico Y. 1 n° de individuos 2 n° de individuos antibiótico X antibiótico Y antibiótico X 0 Tiempo 0 T1 T2 T3 Tiempo Preguntas: a. Analiza el gráfico 1 y explica que sucedió con la población de bacterias de esta experiencia. b. Analiza el gráfico 2 y responde: i. ¿Cuál fue el efecto que provocó el antibiótico X sobre la población de bacterias en el tiempo T1? ii. ¿Por qué crees que después de haber aplicado el antibiótico la curva no llego a 0? iii. ¿La respuesta de la población de bacterias al antibiótico X aplicado en el tiempo 2 es igual a la ocurrida en el tiempo 1? ¿Por qué? iv. ¿Cómo se explicaría el hecho de que la curva haya llegado a 0 después de la aplicación del antibiótico Y? Pag.19/48 Unir con flechas Antibiótico Alexander Fleming Bacteria Antibiograma Halo de inhibición Resistente Discos de antibiótico Bacterias sensibles Premio Nobel Penicilina Antibiótico pionero Bactericida Completar los espacios en blanco con la palabra correcta (ver listado) La ___________es el ___________ que revolucionó el tratamiento de las infecciones bacterianas. Su descubrimiento fue un hecho______, que se debe al trabajo del bacteriólogo Alexander Fleming, quien mientras se encontraba trabajando con bacterias observó que una de las placas de cultivo había sido contaminada por un ______. Decepcionado, pero sorprendido, Fleming observó que alrededor del hongo se formaba un enorme _____ sin bacterias. Era evidente que el hongo (que luego se supo era de la especie Penicillum notatum) producía “algo” capaz de matar a las bacterias. Fleming llamó a este principio activo penicilina y en 1929 publicó sus experimentos. Los antibióticos son moléculas con actividad ___________ y pueden ser bactericidas o____________, es decir matan o impiden el crecimiento de ciertas clases de bacterias. Actualmente, los laboratorios farmacéuticos dedican tiempo y dinero a la búsqueda de nuevos antibióticos debido a que los __________ desarrollan ____________ frente a __________ que en el pasado resultaban efectivos. Listado de palabras hongo – antibiograma - antimicrobiana - Penicilina – bacteriostáticos - antibiótico – resistencia- casual- halo- microorganismos- antibióticos-Ampicilina Verdadero o Falso 1) 2) 3) 4) Un antibiótico puede ser bactericida o bacteriostático V F Los antibióticos naturales son producidos por ciertos hongos y bacterias V F La penicilina fue el primer antibiótico fabricado por la industria farmacéutica Un antibiograma permite conocer que antibióticos son efectivos contra un determinado microorganismo V F 5) Para realizar un antibiograma las bacterias deben sembrarse sobre el medio de cultivo en forma de zigzag V F 6) Un antibiótico es una molécula con actividad antimicrobiana V F Pag.20/48 Biorremediación: organismos que limpian el ambiente Biotecnología y medio ambiente El crecimiento de la población y el avance de las actividades industriales a partir del siglo XIX trajeron aparejados serios problemas de contaminación ambiental. Desde entonces, los países generan más desperdicios, muchos de ellos no biodegradables o que se degradan muy lentamente en la naturaleza, lo que provoca su acumulación en el ambiente sin tener un destino seguro o un tratamiento adecuado. De este modo, en lugares donde no existe control sobre la emisión y el tratamiento de los desechos, es factible encontrar una amplia gama de contaminantes. Habitualmente, los casos de contaminación que reciben mayor atención en la prensa son los derrames de petróleo. Pero, en el mundo constantemente están sucediendo acontecimientos de impacto negativo sobre el medio ambiente, incluso en el entorno directo, generados por un gran abanico de agentes contaminantes que son liberados al ambiente. Un ejemplo lo constituyen algunas industrias químicas que producen compuestos cuya estructura química difiere de los compuestos naturales, y que son utilizados como refrigerantes, disolventes, plaguicidas, plásticos y detergentes. El problema principal de estos compuestos es que son resistentes a la biodegradación, por lo cual se acumulan y persisten en el ambiente y lo perjudican tanto como a los seres vivos, entre ellos el ser humano. En las últimas décadas, entre las técnicas empleadas para contrarrestar los efectos de los contaminantes, se comenzó a utilizar una práctica llamada biorremediación. El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los ‘80, y proviene del concepto de remediación, que hace referencia a la aplicación de estrategias físico-químicas para evitar el daño y la contaminación en suelos. Los científicos se dieron cuenta que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas esencialmente en la observación de la capacidad de los microorganismos de degradar en forma natural ciertos compuestos contaminantes. Entonces, la biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el uso de seres vivos (microorganismos y plantas) capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrio en el medio ambiente, ya sea suelo, sedimento, fango o mar. Tipos de biorremediación En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de petróleo o sintéticos. Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos: 1. Degradación enzimática Este tipo de degradación consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en cantidades industriales por bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas genéticamente que son comercializadas por las empresas biotecnológicas. 2. Remediación microbiana En este tipo de remediación se usan microorganismos directamente en el foco de la contaminación. Los microorganismos utilizados en biorremediación pueden ser los ya existentes (autóctonos) en el sitio contaminado o pueden provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser agregados o inoculados. La descontaminación se produce debido a la capacidad natural que tienen ciertos organismos de transformar moléculas orgánicas en sustancias más pequeñas, que resultan menos tóxicas. El hombre ha aprendido a aprovechar estos procesos metabólicos de los Pag.21/48 microorganismos. De esta forma, los microorganismos que pueden degradar compuestos tóxicos para el ambiente y convertirlos en compuestos inocuos o menos tóxicos, se aprovechan en el proceso de biorremediación. 3. Remediación con plantas (fitorremediación) La fitorremediación es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Aunque se encuentra en desarrollo, constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos. La fitorremediación ofrece algunas ventajas y desventajas frente a los otros tipos de biorremediación: Ventajas: Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo para depurar suelos y aguas contaminadas. Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que con microorganismos. Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos. Limitaciones: El proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco profundas. Los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados. La biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la captación. Las plantas pueden incorporar las sustancias contaminantes mediante distintos procesos que se representan en la siguiente ilustración y se explican en la tabla que continúa: FITORREMEDIACIÓN: Tipos de fitorremediación, en donde se indica la zona de la planta en donde ocurre el proceso. Pag.22/48 ACTIVIDAD Nº12 Investigar la capacidad de biorremediación diversas plantas Materiales: Tubos de ensayo Agua (igual cantidad en todos los tubos) Azul de metileno (colorante) Azolla, Lemna y Salvinia rotundifolia (Plantas) Procedimiento: 1. Cada grupo recibirá una especie diferente de planta para realizar el experimento 2. Siguiendo la información de la tabla (abajo) prepara los tubos para el experimento N˚de tubo 1 2 3 4 5 6 7 8 Cantidad de gotas de Azul Azolla, Lemna o Salvinia rotundifolia (segun el de metileno (colorante) grupo) que debes agregar 1 Si 1 Control (no agregar plantas) 2 Si 2 Control 3 Si 3 Control 4 Si 4 Control 3. Evalúa los resultados luego de una semana 4. Esquematizá claramente los resultados obtenidos Pag.23/48 Responde: 1. ¿Qué observas al cabo de una semana? (Observa también los tubos de los demás grupos) .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. 2. ¿Qué planta bioacumula mas pigmento? .......................................................................................................... ................................................. 3. ¿En qué parte/s de la planta se acumula más pigmento? .............................................................................................................. .................................................. 4. ¿Cuál crees que es el objetivo de armar tubos Control (con colorante pero sin plantas)? …………………………………………………………………………………………………...... 5. ¿Qué uso/s se le podría dar a la Fitorremediacion y con qué objetivo? …………………………………………………………………………………………………….. Limpiando la ropa con enzimas Antes de introducirnos en el tema de la enzimas y el jabón es importante que sepamos ¿Por qué limpia el jabón? Un jabón una sal alcalina (generalmente de sodio o potasio). Posee dos partes, la cola que es lipofílica (afín a las sustancias grasas) y repele el agua (hidrófoba), y la cabeza que es hidrófila (afín al agua). Pag.24/48 La acción limpiadora del jabón reside en la facultad que tiene la cola hidrocarbonada de la molécula de jabón de disolver las gotitas de grasa insolubles en agua. Las moléculas de jabón rodean a la suciedad hasta incluirla en una envoltura denominada micela, la parte apolar (hidrófoba) de la molécula de jabón se disuelve en la gotita de grasa mientras que los grupos polares, se orientan hacia la capa de agua que los rodea. La repulsión entre cargas iguales evita que las gotas de grasa se unan de nuevo. Se forma así una emulsión que se puede separar de la superficie que se está lavando. El comienzo de los detergentes enzimáticos y su producción En 1913 un alemán llamado Otto Roohm observó que una enzima extraída del páncreas de animales era capaz de digerir proteínas y que podía optimizar el proceso de lavado de ropa. Fue entonces que fabricó el primer jabón enzimático de pre-lavado, un producto revolucionario que fue comercializado en Alemania. Una pequeña dosis podía ser agregada a 10 litros de agua para remover manchas de la ropa. Recién a mediados del siglo XX comenzó la producción masiva de enzimas provenientes de bacterias en fermentadores, que fueron aplicadas en los detergentes enzimáticos. Hoy día, es familiar el uso de polvos o líquidos detergentes con enzimas. Estos detergentes han encontrado un amplio rango de aplicaciones en lavado de ropa y vajilla e industria textil, entre otras. Las enzimas usadas en la industria son manufacturadas a gran escala a través de la fermentación producida por bacterias u hongos comunes. Esto ha sido posibilitado en las últimas décadas por el rápido avance de la enzimología y la tecnología de fermentación. ¿Cuál es la importancia del uso de enzimas en los detergentes? Desde los años 60 el uso de enzimas se masificó, y en la actualidad es común encontrar enzimas en la formulación de los detergentes. Las enzimas optimizan la eficiencia de los detergentes, a la vez que permiten el trabajo de limpieza a bajas temperaturas y períodos más cortos de lavado, reduciendo significamente el consumo de energía y las emisiones de CO2. Otro beneficio ambiental asociado al uso de enzimas en los detergentes es que estas Pag.25/48 son biodegradables y reemplazan a los químicos constituyentes de los detergentes sintéticos que se vienen liberando al ambiente desde hace muchos años. Las enzimas usadas en los detergentes de lavado de ropa actúan sobre los materiales que constituyen las manchas, facilitando la remoción de estos materiales y de forma más efectiva que los detergentes convencionales. Una molécula de enzima puede actuar sobre muchas moléculas de sustrato (leche, sangre, barro), por lo cual una cantidad pequeña de enzima agregada a un detergente de lavado proporciona un beneficio grande en la limpieza Estas enzimas se nombran según los materiales que pueden degradar: Enzimas Proteasas Amilasas Lipasas Celulasas Materiales que degradan aceleran la degradación de proteínas y producen pequeños péptidos o aminoácidos individuales los cuales pueden ser fácilmente solubilizados y removidos de los tejidos aceleran la degradación de los residuos de almidón de alimentos como papa, chocolate, etc. deben mezclarse con los lípidos para romperlos por hidrólisis aceleran la degradación de pequeñas fibras que endurecen la ropa y opacan los colores sin afectar las fibras principales de la ropa, mejorando así la suavidad y los colores de la misma. ACTIVIDAD N°13 La acción de las enzimas en detergentes para la ropa Las proteasas son enzimas que aceleran la degradación de proteínas. Muchos fabricantes de detergentes para lavadoras de ropa las agregan a las formulaciones para remover manchas derivadas de proteínas como huevo, sangre, etc. Muchas de estas proteasas son derivadas de cepas bacterianas de Bacillus sp. Las proteasas bacterianas son extremadamente estables a pH alcalinos, largos períodos de almacenamiento y temperaturas variables. Estas bacterias también han sido modificadas por ingeniería genética para aumentar la capacidad de las proteasas que ellas producen, ante la presencia de blanqueadores que de otro modo podrían afectarlas. La gelatina está compuesta por cadenas proteicas que son fácilmente degradadas en sus aminoácidos componentes. Se prepara del colágeno, una proteína presente en tendones y piel de animales. Materiales Frasco o vaso de precipitado de 250 ml. Dos tubos o frascos de 100 ml. 1 sobre de gelatina con azúcar Marcadores Detergentes para lavarropas Agua Pag.26/48 Precaución! los detergentes para lavar ropa son extremadamente básicos. No aspirarlos porque pueden causar daños en las vías respiratorias. Procedimiento: 1. Preparar la gelatina: por cada 50 ml de agua, usar 18 g de gelatina. 2. Llenar dos tubos o vasos de precipitado graduado con 10 ml de la solución de gelatina cada uno (tubo 1 y tubo 2) y colocarlos en heladera hasta que solidifique. 3. Sacar los tubos de la heladera. La gelatina debe estar sólida. 4. Marcar sobre el vidrio de cada tubo con el marcador la altura de la gelatina sólida. 5. Preparar una jarra con la solución de detergente (10ml de detergente en 90ml agua = 10%). 6. En el tubo 1 agregar 30 gotas de la solución enzimática sobre la gelatina sólida. 7. En el tubo 2 agregar 30 gotas de agua sobre la gelatina sólida. 8. Dejar reposar durante la noche y chequear ambos tubos a las 24 horas. Marcar la posición de la gelatina sólida. 9. Chequear nuevamente a las 48 horas, y marcar la altura de la gelatina sólida. Responde: ¿Cuál es el principal componente de la gelatina? ¿Qué sucede cuando la solución enzimática entre en contacto con la solución de gelatina? ¿Qué cambio se observa en la gelatina sólida? ¿Qué se utiliza como control en este experimento? ¿Proteasas de Krill para detergente? A continuación se presenta un artículo sobre un proyecto de investigación a realizarse en Chile. Se sugiere analizar el texto y responder el cuestionario. “El uso de enzimas a bajas temperaturas posee un gran potencial, tanto en las formulaciones de detergentes (proteasas y lipasas), como en la industria de alimentos, salud, etc, fundamentalmente por el ahorro de energía. El krill antártico es extraordinariamente interesante como fuente de enzimas de propiedades únicas, específicamente de proteasas y lipasas que son altamente activas a bajas temperaturas. En este proyecto diseñado por investigadores chilenos se utilizarán conocimientos de avanzada de biotecnología, bioquímica y química que permitan la caracterización y purificación de proteínas; como así también conocimientos de ingeniería de proteínas para investigar, caracterizar, y mejorar la producción de proteasas y lipasas criofílicas (de acción a bajas temperaturas) de krill antártico para ser utilizadas en la formulación de detergentes y en la industria de alimentos. Los investigadores participarán activamente en el clonado de las enzimas óptimas, tanto para la caracterización fina de las proteínas como para presentar alternativas de aplicación industrial viables y de bajo costo en caso que las enzimas de interés se encuentren en el extracto de krill en concentraciones relativamente bajas o si por condiciones impredecibles la captura del krill se hiciera difícil. Se realizará un estudio detallado de la proteasas de krill que incluye la secuenciación de las mismas y posteriormente mediante ingeniería de proteínas se intentará mejorar las propiedades, por ejemplo para obtener proteasas que funcionen Pag.27/48 eficientemente a bajas temperaturas. Por otro lado se hará un estudio detallado de todas las lipasas presentes en extractos de krill, con alta actividad a baja temperatura, su caracterización y estabilidad en presencia de los diferentes componentes de los detergentes y la separación y purificación de las enzimas. Las proteasas y lipasas serán caracterizadas en detalle y aquellas con mayor potencial industrial para la formulación de detergentes serán seleccionadas”. Responde: 1) 2) 3) 4) 5) ¿Cuál es el objetivo del proyecto? ¿Qué beneficio trae el uso de enzimas a bajas temperaturas según el texto? R ¿Qué otros beneficios representa para el lavado de ropa? ¿Qué función cumplen las proteasas y las lipasas en el lavado de ropa? Investigar qué es el Krill y dónde habita. A partir de lo investigado deducir por qué el Krill es fuente de enzimas criofílicas Pag.28/48 Guía teórica 2013 Este apunte fue realizado con material extraído de los libros: -Biotecnología y alimentos -Biotecnología y medio ambiente -Biotecnología y salud Editados por la sociedad Española de Biotecnología (SeBiot) -Biotecnología. De Maria Muños de Malajovich, Universidad de Quilmes. -Programa Educativo Por que Biotecnologia de ArgenBio – el Consejo Argentino para la Información y el Desarrollo de la Biotecnología Pag.29/48 ¿Qué es la Biotecnología? Para muchos de nosotros el término “biotecnología” puede parecer ajeno aún cuando el ser humano ha utilizado esta ciencia desde hace miles de años. Esta actividad se define en términos generales como el uso de seres vivos, sus procesos o sus partes para la obtención de bienes y/o servicios, y ofrece soluciones reales a los grandes retos a los que nos enfrentamos en la actualidad, tanto en el sector salud como en el agropecuario. Existen muchas definiciones sobre lo que es la biotecnología. Una es la propuesta de la OTA (que es la oficina de evaluación tecnológica) que dice que la biotecnología incluye a cualquier técnica que utiliza organismos vivos (o partes de ellos) para obtener o modificar productos, mejorar plantas y animales, o desarrollar microorganismos para usos específicos, como productos comerciales o servicios. Otra definición importante y que quizás muchos pensamos, fue la propuesta por la organización de la industria biotecnológica, que propuso que la biotecnología es “bio”+“tecnología”, es decir, el uso de procesos biológicos para resolver problemas o hacer productos útiles. ¿Cómo "funciona" la biotecnología? En la actualidad, los científicos que investigan en biotecnología estudian y trabajan sobre el material genético, o ADN, de los organismos. Más precisamente, trabajan con los genes de los seres vivos. Los genes se encuentran en todas las células de todos los seres vivos, y serían como las "recetas" que hacen que un organismo sea cómo es. Más precisamente, los genes son fragmentos del ADN, y tienen la información que determina las características y funciones del organismo. Por ejemplo, hay genes que determinan el color de ojos, la forma de las alas, el color de las flores, el tamaño de los frutos, el crecimiento del individuo, la tolerancia al frío o al calor, los mecanismos de defensa, y mucho más. ¿Qué puede hacer un investigador con estos genes? Por ejemplo, pasar un gen de un individuo al otro. ¿Para qué haría esto? Si un organismo tiene una característica que es beneficiosa y otro organismo diferente no la tiene, se puede pasar esa característica de uno al otro y así mejorarlo. En realidad, lo que se transfiere de un organismo al otro es el gen que tiene la información para que ese producto beneficioso se fabrique en el organismo receptor. Al organismo "transformado" se lo llama transgénico o recombinante (porque combina Pag.30/48 material genético de otro organismo). Por ejemplo, se puede insertar un gen específico en una planta que la ayude a adaptarse a las condiciones del ambiente, o hacerla más resistente a una peste, o hacer que sea más nutritiva. La planta así transformada se dice que es transgénica o también se la llama OGM, siglas de "organismo genéticamente modificado". ¿Qué organismos se utilizan en biotecnología? Como la definición lo indica, se pueden utilizar cualquier ser vivo o parte de ellos, esto incluye a los seres complejos como animales y plantas (también sus células), así como seres microscópicos como hongos, bacterias, algas y virus. ¿Por qué se prefieren los microorganismos para el uso en biotecnología? Para muchos procesos se prefieren microorganismos, esto se debe a que: Son de muy pequeño tamaño: esto permite que se puedan producir en espacios reducidos. Se reproducen rápidamente: podemos tener gran cantidad de microorganismos en poco tiempo. Por ejemplo, algunas bacterias se dividen cada 20 minutos. Colonizan muchos ambientes: esto quiere decir que pueden crecer en diversos lugares, algunos inclusive crecen en ambientes extremos, como en el fondo del mar, en zonas volcánicas o en zonas de muy baja temperatura. Poseen rutas metabólicas muy variadas: esto indica que distintos microorganismos pueden alimentarse de una gran variedad de sustancias y eliminar otras, permitiendo que al elegir el microorganismo y la sustancia utilizada, se puedan obtener una gran diversidad de productos. Su material genético puede ser estudiado y modificado fácilmente, lo que permitiría la obtención de organismos genéticamente modificados (OGM). El medio de cultivo está disponible en grandes cantidades y es barato. Los microorganismos que se utilizan no son patógenos, o sea no causan enfermedad al hombre. ¿En qué puede ayudar la biotecnología? Aunque la mayoría de la gente no lo sabe, hay muchos productos biotecnológicos que ya están disponibles, y muchos más que están en investigación. En general, se puede decir que la biotecnología en la actualidad se emplea para: 1) Mejorar el crecimiento de cultivos que se usan como alimentos; 2) Contribuir al cuidado y limpieza del medio ambiente; Pag.31/48 3) Producir alimentos más nutritivos que contribuyen con la salud; 4) Obtener nuevos medicamentos y vacunas; 5) Fabricar productos para diferentes industrias. ¿En qué áreas se aplica la biotecnología? La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atención de la salud, con el desarrollo de productos y ensayos para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los cultivos, como 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. Biotecnología de alimentos ¿Qué es la biotecnología de alimentos? Es un conjunto de técnicas o procesos que emplean organismos vivos o sustancias que provengan de ellos para producir o modificar un alimento, mejorar las plantas o animales de los que provienen los alimentos, o desarrollar microorganismos que intervengan en los procesos de elaboración de los mismos. La inmensa mayoría de los alimentos que comemos sufren diversas transformaciones biotecnológicas para obtener el producto que llegará al mercado. Los animales y las plantas de los que provienen estos alimentos han sido modificados por el hombre en múltiples aspectos para adecuarlos a las necesidades de producción, para mejorar sus propiedades nutritivas, o para cambiar sus cualidades sensoriales (olor, sabor, forma, color, textura, etc.). ¿Cuándo se originó la biotecnología de alimentos? La biotecnología de alimentos existe desde unos 14000 años, cuando el hombre abandonó sus hábitos nómadas, se hizo sedentario y empezó a utilizar la agricultura y la ganadería para producir alimentos. Los primeros agricultores en el Oriente cultivaron trigo, cebada y posiblemente centeno. Las cabras y ovejas les proporcionaban leche, queso, mantequilla y carne. Los sumerios, hace unos 7000 años, ya utilizaban una biotecnología algo más desarrollada y producían alimentos Pag.32/48 fermentados como vino, cerveza, pan, yogur o queso. Rápidamente surgió la necesidad de conservar los alimentos para poder consumirlos en los momentos de escasez, desarrollándose tecnologías de conservación como el uso de la sal, el frío, el secado, el ahumado o la fermentación. La obtención de alimentos a partir de plantas, animales o microorganismos se ha llevado a cabo de manera espontánea mediante procesos que podrían denominarse de biotecnología tradicional. La consecuencia de todo esto es que no existe en la práctica ningún alimento que pueda denominarse natural en un sentido estricto, ya que, con excepción de unos pocos animales que se cazan en libertad, o algunas plantas o frutos que se recolectan espontáneamente, casi todos los animales y plantas destinados a alimentación, así como los microorganismos que intervienen en los procesos de fabricación, han sufrido un proceso de selección artificial y mejora por parte del hombre. Mediante métodos tradicionales, se han transferido una amplia colección de características genéticas entre los organismos, durante muchas generaciones, originando una gran variedad de plantas y animales, en los que se ha mejorado la producción, la apariencia o sus propiedades alimenticias. De igual manera, en los alimentos fermentados se han seleccionado empíricamente los microorganismos que mejor realizan dicha fermentación. ¿Qué son los nuevos alimentos? Entran en esta categoría todos los que consistan, contengan o se hayan obtenido a partir de organismos modificados genéticamente (OGM); los que siendo habituales en otras culturas se incorporan en calidad de alimentos exóticos a nuestra dieta; o los que usen procesos de producción no utilizados normalmente. Aunque se hace énfasis, al hablar de nuevos alimentos, a los que contienen organismos modificados genéticamente, no hay que olvidar que un alimento puede ser nuevo en virtud de la manera en que se ha procesado (por ejemplo, la esterilización por pulsos eléctricos) a pesar de fabricarse a partir de productos tradicionales. Los cambios en el estilo de vida debidos a factores sociales y culturales, unidos a los avances en investigación a nivel nutricional, así como de los procesos tecnológicos, han llevado a desarrollos de nuevos productos con valor añadido, cada vez más demandados por el consumidor. Estos productos surgen, no sólo con el objetivo de aportar propiedades nutricionales específicas, sino también con el fin de mejorar el estado de salud y bienestar sin perder las cualidades sensoriales. ¿Qué son los alimentos funcionales? Un alimento puede ser considerado funcional si se ha demostrado de forma satisfactoria que posee un efecto beneficioso sobre una o varias funciones específicas en el organismo, más allá de los efectos nutricionales habituales, siendo esto relevante para la mejora de la salud y el bienestar o la reducción del riesgo a contraer una enfermedad. Es importante tener en cuenta que debe seguir siendo un alimento además de ejercer su efecto beneficioso con las cantidades que normalmente son consumidas en la dieta. A veces a estos alimentos funcionales se les denomina también nutracéuticos por entender que cumplen una doble función nutritiva y farmacéutica. ¿Qué son los alimentos probióticos? Son alimentos que contienen microorganismos vivos que, al ser ingeridos en cantidades suficientes, ejercen algún efecto beneficioso sobre la salud más allá de sus propiedades nutricionales. Los grupos bacterianos más utilizados como probióticos son los lactobacilos y las bifidobacterias, que se administran en alimentos fermentados como el yogur y otros productos lácteos fermentados, vegetales fermentados, o incluso en derivados cárnicos. Algunos de los efectos beneficiosos sobre la salud que se les atribuyen son: mejorar la respuesta inmunitaria, aumentar el equilibrio de la microbiota intestinal (evitar diarreas y estreñimiento), reducir las enzimas fecales implicadas en los procesos de Pag.33/48 iniciación del cáncer, ayudar en la terapia con antibióticos, reducir el colesterol, aumentar la resistencia a la gastroenteritis, proteger contra microorganismos patógenos que pueden contaminar algunos alimentos, y reducir los síntomas de la mala absorción de la lactosa. ¿Qué son los alimentos prebióticos? Son alimentos prebióticos los que contienen ingredientes no digeribles de la dieta, que benefician al consumidor por estimular el crecimiento o la actividad microbiana intestinal. En esta categoría se encuentran, por ejemplo, la fibra, los fructooligosacáridos, la inulina, y la lactulosa. Estas moléculas pueden formar parte de la propia composición de los alimentos o añadirse a los mismos. Los prebióticos mejor caracterizados son los hidratos de carbono similares a la inulina y se usan en la industria alimentaria como sustitutos de azúcares y grasas, aportan textura, estabilizan la formación de espuma, mejoran las cualidades sensoriales (organolépticas) de los productos lácteos fermentados, mermeladas, galletas, pan y leche para lactantes. La estructura molecular de la inulina resiste a la digestión en la parte superior del intestino, lo que evita su absorción y le permite continuar su recorrido intestinal hasta que llega al colon, donde se convierte en alimento para las bacterias allí presentes. Es interesante saber que se está planteando la utilización de ciertos probióticos y prebióticos en las fórmulas infantiles en un intento de modificar la colonización bacteriana del intestino del recién nacido y así contribuir a prevenir las enfermedades infecciosas intestinales. Se denominan alimentos simbióticos a los que combinan alimentos probióticos y prebióticos. ¿En qué se diferencian los distintos fermentadas? tipos de yogures y leches Las leches fermentadas se producen por la acción de microorganismos específicos que generan una mayor acidez (reducción del pH), por la formación de ácido láctico, y la coagulación de las proteínas de la leche. Estos microorganismos específicos deben estar vivos, ser activos y abundantes en el producto final, en el momento de la venta para su consumo. Existen dos grandes grupos de leches fermentadas: ácidas y ácido-alcohólicas. Entre las primeras se encuentra el yogur, elaborado exclusivamente mediante la acción de las bacterias Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus. En el mercado podemos encontrar distintos tipos de yogur, según el contenido graso, la consistencia, el aroma y el sabor que presentan, la adición de frutas, de cereales, o la adición de azúcar u otros edulcorantes. Actualmente se obtienen otras leches fermentadas con otras especies bacterianas, destacando bifidobacterias y lactobacilos acidófilos, que actúan como probióticos y pueden tener repercusiones digestivas e inmunitarias positivas. Las leches fermentadas ácidoalcohólicas, de menor consumo, se elaboran a partir de microorganismos que conducen a la formación, además de ácido láctico, de alcohol etílico y de dióxido de carbono (CO2). El representante más conocido de este tipo de leches fermentadas es el Kefir (Cáucaso), aunque hay otros como el Kumis (Rusia), o el Fuli (Finlandia). Pag.34/48 ¿Hongos en el pan? Desde el año 2300 a.c., cuando los egipcios descubrieron de forma casual el proceso de la fermentación, existe evidencia de que utilizó levaduras en la fabricación del pan. La especie de levadura más utilizada para la fermentación del pan normal es Saccharomyces cerevisiae, aunque se utilizan también otros microorganismos para influir sobre el aroma y sabor. El proceso que ocurre es una fermentación alcohólica. Utilizando los componentes de la harina, la levadura fermenta expulsando al medio dióxido de carbono y alcohol. El alcohol obtenido se evapora en el momento del horneado del pan, y el dióxido de carbono desprendido de dicha fermentación, en vez de convertirse en burbujas como en el champán o en la cerveza, es el responsable de los agujeritos y aspecto esponjoso de la miga del pan. ¿Comemos genes cuando ingerimos alimentos? La mayoría de los alimentos que ingerimos proceden de los seres vivos (animal, vegetal o microorganismo), y dado que todos los seres vivos contienen genes se puede afirmar que comemos una gran cantidad de genes. El ADN (los genes) es un componente importante de nuestra nutrición. No obstante, no siempre ingerimos genes con todos los alimentos. Por ejemplo, la leche es un fluido animal que no contiene células cuando procede de un animal sano y por eso si no se contamina con microorganismos la leche estará libre de genes. Por otro lado, cuando los alimentos son sometidos a tratamientos tecnológicos muy intensos que incluyan procesos de extracción, horneado, destilación, tratamientos enzimáticos, etc., los genes se pueden eliminar o pueden sufrir una degradación muy elevada, por lo que quedan ausentes de ellos. Este es el caso, entre otros, de los aceites vegetales muy refinados o de las bebidas alcohólicas sometidas a destilación. ¿Comemos alguna vez organismos vivos? En numerosas ocasiones comemos organismos vivos. No sólo comemos microorganismos que puedan estar incluidos en grandes cantidades en alimentos fermentados (yogur), sino también otros seres vivos macroscópicos como los vegetales (frutas, verduras, etc.) que una vez recolectados siguen siendo materia viva sujeta a cambios, aunque de una forma distinta que cuando se encontraban en el árbol o en el campo, a no ser que se inactiven por procesos de conservación o estabilización. Ni qué decir de las ostras y otros animales que según las diferentes culturas y tradiciones se ingieren vivos. Pag.35/48 ¿Es malo comer microorganismos? Depende de su naturaleza y de su cantidad. Es bien sabido que algunos alimentos pueden contener microorganismos patógenos que ingeridos en suficiente cantidad desencadenan una enfermedad, como sucede con los alimentos contaminados con la bacteria Salmonella. Sin embargo, un número importante de alimentos denominados fermentados como por ejemplo el yogurth, el queso, o el chorizo, contienen microorganismos (bacterias, levaduras, hongos) cuya ingesta no sólo no comporta daño para la salud del consumidor sino que confieren propiedades nutricionales y sensoriales. Más aún, como ya se ha comentado existen microorganismos denominados probióticos, como ciertos lactobacilos y bifidobacterias, que introducidos en la dieta e ingeridos en cantidad suficiente ejercen un efecto positivo en la salud, más allá de los efectos nutricionales tradicionales. De todas formas es difícil pensar que alguien que tuviese una dieta compuesta mayoritariamente por microorganismos sobreviviese mucho tiempo, ya que su composición es incompleta para los requerimientos nutricionales humanos ¿Qué diferencias existen entre la producción de alimentos por biotecnología tradicional o por biotecnología moderna? Los alimentos producidos por estas dos tecnologías tan sólo se diferencian en la técnica genética utilizada para mejorar los organismos utilizados en la elaboración del alimento. Tradicionalmente, para la mejora genética de las especies se usó la variación genética natural o la generada mediante mutagénesis, y aplicando dos técnicas genéticas: el cruzamiento y la selección de individuos con los caracteres de interés en las siguientes generaciones. Recientemente, a estas dos técnicas se les ha añadido la mejora mediante Ingeniería Genética, que permite trabajar con genes aislados de una forma más controlada, lo que supone grandes ventajas frente a la situación tradicional en la que se manejaban los genomas completos (miles de genes) de manera poco controlada. Ahora se puede controlar y conocer mejor la modificación genética introducida y se pueden obtener resultados más rápidamente. Pero aun más, con la Ingeniería Genética se pueden realizar mejoras que antes no eran factibles, ya que ahora es posible saltar la barrera de la especie, y así, por ejemplo, los genes útiles de una fresa se pueden trasladar a una papa, lo que antes era imposible ya que obviamente no se podía cruzar una fresa con una papa. ¿Qué son los alimentos transgénicos? Los alimentos transgénicos son aquellos que han sido elaborados a partir de un organismo genéticamente modificado (OGM) (animales, vegetales, o microorganismos) o los que contienen algún ingrediente que proviene de alguno de estos OGMs, incluyendo los aditivos. Se consideran OGMs a los organismos modificados mediante técnicas de Ingeniería Genética (también llamadas técnicas de ADN recombinante). Es decir, los OGMs son organismos a los que mediante Ingeniería Genética se les ha incorporado en su genoma nuevos genes procedentes de otros organismos o se han modificado los genes propios. En general, un OGM posee una combinación nueva de material genético que le confiere nuevas propiedades (resistencia a plagas, resistencia a herbicidas, producción de sustancias de interés nutricional, organoléptico o Pag.36/48 farmacológico). Esto implica que se ha modificado el material genético del animal o planta del cual proviene el alimento o alguno de los ingredientes que contiene, o bien que se ha modificado el material genético de alguno de los microorganismos implicados en el proceso de elaboración del alimento. Si se acepta esta definición, se puede afirmar que los alimentos transgénicos se encuentran en las estanterías de los supermercados desde hace bastante tiempo, ya que es práctica habitual desde hace más de 10 años el empleo de aditivos producidos industrialmente por microorganismos transgénicos en la fabricación de múltiples alimentos. ¿Puede la biotecnología ayudar a prevenir las intoxicaciones alimentarias? La biotecnología puede ayudar a prevenir las intoxicaciones alimentarias de distintas maneras. Una de ellas es desarrollando sistemas de diagnóstico que sean rápidos, sensibles y que permitan detectar los organismos patógenos o los compuestos tóxicos antes de ingerirlos. Por otro lado, se están desarrollando microorganismos protectores que eviten la presencia de organismos patógenos. Por ejemplo, para obtener derivados lácteos y productos cárnicos curados o encurtidos, se están diseñando bacterias ácido-lácticas que producen además del ácido láctico otras sustancias activas (bacteriocinas) contra bacterias patógenas como Listeria, Campylobacter o Salmonella, pero que son inocuas para el hombre o los animales. De esta forma la bacteria ácido-láctica al mismo tiempo que fermenta y produce el alimento mata al microorganismo patógeno. ¿Pueden los nuevos alimentos mejorar la salud de las personas que padecen intolerancia a determinados alimentos? En principio, es posible desarrollar nuevos alimentos que eliminen los problemas de intolerancia causados por algunos alimentos tradicionales. Esto se puede realizar bloqueando los compuestos que causan la intolerancia, eliminándolos o sustituyéndolos por otros. Por ejemplo, mediante el uso de las enzimas denominadas lactasas se puede hidrolizar la lactosa de la leche, de modo que la leche así tratada pueda ser consumida por las personas intolerantes a la lactosa. Estudios recientes indican que la utilización de determinadas bacterias probióticas en la elaboración de nuevos alimentos puede modular la respuesta inmune en personas alérgicas a alimentos. También las técnicas de Ingeniería Genética permiten reducir los niveles de una sustancia alérgica (alergeno) en alimentos modificados genéticamente. Por ejemplo, en el caso del arroz se ha conseguido reducir la producción de una proteína causante de la alergia. Del mismo modo, la sustitución de un gen por otro similar puede ser utilizada para reemplazar totalmente una proteína alergénica por otra inocua . ¿Pueden los nuevos alimentos contribuir a mejorar la salud en los países menos desarrollados? La implantación de los nuevos alimentos en los países menos desarrollados puede contribuir a remediar, en parte, las carencias nutricionales de sus habitantes y a mejorar su salud. Esta contribución es más efectiva si la producción en más barata. Una nutrición insuficiente, debido a que se ingieren alimentos no muy variados y en pocas cantidades, puede corregirse mediante el desarrollo de cultivos más productivos (resistentes a plagas, sequía, salinidad) o de nuevas plantas que incorporen nutrientes deficitarios en la dieta de la población (vitaminas). Así, la manipulación genética de semillas de arroz ha permitido la síntesis en este cereal de importantes cantidades de provitamina A. Este arroz denominado "arroz dorado" presenta extraordinario interés para diversas zonas de Asia, donde el arroz es la base de la alimentación y existe una carencia habitual de vitamina A en la dieta, lo que causa una elevada incidencia de la ceguera en estas poblaciones. Otro ejemplo lo constituyen las papas transgénicas con ingredientes que tienen propiedades que vacunan contra el cólera (vacunas comestibles). Hay otros nuevos alimentos como son los denominados funcionales porque todavía son de elevado costo y su aplicación está dirigida a la prevención o la contribución a la curación Pag.37/48 de enfermedades metabólicas muy concretas y que no son de aplicación general. Se desarrollaron alimentos en los que se han aplicado métodos de conservación que consiguen un menor deterioro de su calidad nutricional pero cuyo coste de obtención es elevado. Un ejemplo de productos de buena calidad nutritiva y bajo costo son los reemplazantes de la carne obtenidos a partir de proteínas vegetales, más baratas que las cárnicas. SALUD ¿Qué es un gen? En términos de su estructura, un gen es un fragmento de una larga molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) que almacena información para fabricar una determinada proteína. Esta proteína es la que a su vez determina el carácter correspondiente del organismo, como por ejemplo el color de la piel, la presencia de semilla o la resistencia a una enfermedad. Los genes se organizan en largas moléculas de ADN que se denominan cromosomas y se encuentran en todas las células de un organismo vivo, desde las bacterias hasta el hombre. El conjunto de todos los cromosomas de una célula se denomina genoma. Este genoma contiene toda la información requerida para la construcción y supervivencia de un organismo. Si se comparase con una enciclopedia, cada gen sería equivalente a un capítulo de esta enciclopedia y cada cromosoma sería un volumen de la misma, formado por la sucesión de capítulos. Por tanto, esta enciclopedia contiene la esencia de cada individuo. Siguiendo con este ejemplo, se estima que la enciclopedia de una planta puede contener alrededor de 25000 capítulos (genes) mientras que la enciclopedia humana contendría alrededor de 50000. El origen común de todos los seres vivos se refleja en el hecho de que todas las enciclopedias de todas las especies están escritas con los mismos símbolos y en el mismo lenguaje, que se ha denominado código genético. ¿Qué es la ingeniería genética? Es un conjunto de técnicas que permiten alterar las características de un organismo mediante la modificación dirigida y controlada de su enciclopedia genética (genoma), añadiendo, eliminando o modificando alguno de sus capítulos (genes). Así, la ingeniería genética permite eliminar una característica indeseable de un organismo (por ejemplo, la producción de una toxina) borrando el capítulo (gen) correspondiente de la enciclopedia de ese organismo. Igualmente permite introducir una nueva característica en una especie (por ejemplo, la resistencia a un insecto) copiando el capítulo (gen) correspondiente de otra especie resistente a ese insecto e introduciéndolo en la enciclopedia de la especie susceptible. Gracias a la universalidad del código genético, la ingeniería genética puede utilizar la información existente en todos los seres vivos. El intercambio de información genética entre distintos seres vivos no es una invención humana y ocurre con cierta frecuencia entre microorganismos (por ejemplo bacterias) en la naturaleza. De hecho, la ingeniería genética explota en parte algunos de los mismos mecanismos que operan normalmente en la naturaleza. ¿Qué es un organismo modificado genéticamente? Un organismo está modificado genéticamente cuando su genoma ha sido alterado mediante técnicas de Ingeniería Genética y puede transmitir esta modificación a la progenie. Cuando la modificación se ha producido mediante la incorporación a su genoma de un fragmento de DNA que procede de otra especie se dice que el organismo modificado genéticamente es un organismo transgénico. La denominación de organismo transgénico se utiliza principalmente cuando se menciona a plantas y animales, en tanto que para los microorganismos se emplea frecuentemente el término de recombinante. Pag.38/48 ¿Qué ventajas tienen las medicinas de origen biotecnológico? La biotecnología permite obtener a gran escala y de forma segura productos naturales que de otra manera no podrían extraerse en suficiente cantidad. Los medicamentos que se extraían tradicionalmente de la sangre de donantes con un alto riesgo de contaminación con los virus de la sangre, se pueden obtener hoy en día a partir de cultivos de células modificadas genéticamente sin ningún riesgo. Lo mismo sucede con las hormonas que antes se obtenían de órganos humanos o animales y que ahora se producen en fermentadores muy seguros. A veces las ventajas son simplemente económicas ya que mediante los procesos biotecnológicos pueden abaratarse los costes de producción. También son interesantes las ventajas medioambientales, ya que en la producción de fármacos, las enzimas pueden sustituir a muchos procesos de síntesis química que son muy contaminantes. ¿Qué fármacos de origen biotecnológico están en el mercado? Sin contar los fármacos que se obtienen por semisíntesis (obtención mitad biológica mitad química), que son difíciles de cuantificar, el número de productos biotecnológicos en el mercado sanitario se acerca al centenar. Entre otros, se encuentran disponibles varias hormonas (insulina y hormona del crecimiento), citoquinas usadas como antivirales y anticancerosos, factores estimuladores de la producción de sangre para pacientes anémicos y para los tratados con quimioterapia agresiva, anticoagulantes y trombolíticos para problemas vasculares, procoagulantes para los pacientes hemofílicos, anticuerpos monoclonales para evitar el rechazo de transplantes, nuevos antivirales y vacunas. ¿Que son los antibióticos? Los antibióticos son sustancias que se usan para matar o inhibir el crecimiento de las bacterias. El antibiótico pionero fue la penicilina, que revolucionó el tratamiento de las infecciones, como la neumonía y la tuberculosis, y su producción, a partir de hongos, constituyó la primera aplicación de la biotecnología a la industria farmacéutica. Su descubrimiento se debe a Alexander Fleming, que en 1928 encontró que el hongo Penicillum notatum producía "algo" capaz de matar a las bacterias que estaba estudiando. Actualmente, la mayoría de los antibióticos, denominados "naturales", se obtienen a partir de los microorganismos que los producen. Así, mientras algunas especies de Penicillum producen penicilina, otras fabrican antibióticos tan importantes como las cefalosporinas. Otros antibióticos naturales muy conocidos, como la tetraciclina, la estreptomicina y la eritromicina, son elaborados por bacterias del género Streptomyces. Pag.39/48 Medio ambiente ¿Qué es un ecosistema? Un ecosistema está constituido por un medio físico (hábitat o ambiente), los seres vivos que viven en él y por el conjunto de las interacciones que se producen entre los organismos que lo habitan y el medio ambiente que les rodea, lo que implica distintos flujos de materia y energía, dando lugar a una unidad en equilibrio dinámico. Se trata por ello de un sistema funcional, en principio autosustentable. Aunque los ecosistemas están espacial y temporalmente delimitados, el tránsito de uno a otro no es brusco, sino que su yuxtaposición forma los llamados ecotonos. Son componentes fundamentales del ecosistema los organismos autótrofos (productores), heterótrofos (consumidores) y los descomponedores. ¿Qué es el efecto invernadero? La tierra recibe energía radiante del Sol. Parte de esta radiación es absorbida y parte es reflejada al espacio. Se entiende por “efecto invernadero” el efecto provocado por ciertos gases presentes en la atmósfera de la Tierra que hacen que parte de la radiación solar que sería reflejada al espacio sea absorbida por dichos gases, a una cierta longitud de onda. El efecto invernadero es beneficioso, ya que se estima que sin él la temperatura de la Tierra sería unos 33°C inferior a la actual, y por lo tanto no habría vida sobre la Tierra. El problema puede venir de “un exceso” de efecto invernadero. De hecho, actualmente se acepta que se está produciendo este exceso, que se atribuye fundamentalmente al CO 2 generado por la combustión de la madera, el petróleo y el carbón, y que estaría llevando a un aumento de la temperatura global del planeta. Hay otros gases que también generan efecto invernadero, como el vapor de agua, el metano, los óxidos de nitrógeno, los fluoroclorocarbonados, etc. Teniendo en cuenta que el CO2 supone el 60% de los gases con efecto invernadero, se admite que el aumento de las emisiones se debe en un 80% a la actividad humana (origen antropogénico), mientras que el otro 20% se asigna a la deforestación y a fenómenos naturales (emisiones volcánicas, incendios). Del CO2 emitido, alrededor del 60% es absorbido por el agua de los océanos, o es utilizado y fijado por las plantas para crecer gracias a la fotosíntesis. El 40% restante es el responsable del aumento de concentración de CO2 en la atmósfera, con el consiguiente efecto invernadero asociado. El nivel de CO2 en la atmósfera ha variado mucho en diferentes épocas, aumentando considerablemente en la actualidad. El ambiente, parece capaz de metabolizar gran parte del exceso de CO2 generado. Al efecto invernadero se le hace responsable del aumento de temperatura del planeta. Pag.40/48 ¿Existe vida en los ambientes extremos? Por extraño que parezca, también existe vida en los ambientes extremos. Por ambiente extremo se entiende aquél en el que uno o varios de los parámetros de mayor relevancia para el desarrollo de la vida, como la temperatura, la acidez, la salinidad, la presión, o el nivel de radiación, se consideran hostiles para la vida desde el punto de vista del hombre. Los organismos que viven en estos ambientes se denominan extremófilos y están tan perfectamente adaptados al medio que todos sus componentes funcionan de manera óptima en esas condiciones extremas. Su maquinaria metabólica puede funcionar en condiciones que serían totalmente adversas para otros seres vivos. Entre los organismos extremófilos destacan los termófilos, que habitan a temperaturas de hasta 115ºC; los halófilos, que se desarrollan en ambientes con salinidades equivalentes a un 35% de sal común disuelta; los piezófilos, que crecen a presiones de hasta 1100 atmósferas; los psicrófilos, que se reproducen a temperaturas inferiores a 5ºC; los acidófilos, que viven en medios de pH inferior a 5, y los alcalófilos, que pueden desarrollarse en un hábitat con un pH superior a 9. ¿Cómo puede la Biotecnología aprovechar la diversidad de los ambientes extremos? Las principales aplicaciones biotecnológicas de los organismos extremófilos se centran en la utilización de algunas de sus proteínas con actividad catalítica (enzimas) como aditivos de productos comerciales (detergentes, alimentación animal y humana), en procesos industriales de bioconversión (generación de alcohol a partir de maíz o de la paja de cereales como el trigo), o en sistemas analíticos (biosensores y técnicas de detección de ADN). Actualmente se buscan organismos que produzcan enzimas que degraden las grasas a baja temperatura para su utilización en detergentes de lavado en frío (por ejemplo, en organismos de la Antártida), o que las degraden a alta temperatura para detergentes de lavado en caliente (por ejemplo, en organismos de fuentes termales). Entre las aplicaciones más llamativas y rentables están las que se derivan del uso de las enzimas conocidas como ADN polimerasas termoestables obtenidas de organismos termófilos. Estas enzimas se usan en la técnica denominada de PCR que se emplea en análisis genéticos para la identificación forense, análisis clínicos o análisis de alimentos. Pag.41/48 ¿Qué son las tecnologías limpias o verdes? Se dice que una tecnología es limpia (verde o ecológica) cuando su aplicación genera poca o ninguna contaminación ambiental. La reducción de la contaminación se puede conseguir de distintas maneras. A veces basta con optimizar la tecnología de producción para generar menos residuos, tratar de incluir productos menos tóxicos y más biodegradables en el proceso, o quizás mejorar el reciclado de los productos de desecho. Sin embargo, otras veces la opción de reducir la contaminación pasa por cambiar completamente la tecnología. En muchas ocasiones los procesos químicos, que por lo general son muy contaminantes, pueden sustituirse por procesos de biotransfomación gracias a la Biotecnología. La Biotecnología también puede contribuir al reciclado y eliminación de los productos de desecho. En términos generales, el uso de la Biotecnología en alguna de las etapas de la cadena de producción contribuye a que el proceso sea más respetuoso con el medio ambiente. ¿Qué se entiende por biodegradación? La biodegradación es un término genérico que se ha acuñado para referirse a la actividad metabólica que llevan a cabo todos los seres vivos (microorganismos, plantas y animales) para asimilar o modificar todo tipo de sustancias presentes en el medio ambiente. Aunque generalmente se aplica a compuestos de naturaleza orgánica, también puede referirse a sustancias inorgánicas. Los procesos biodegradativos más frecuentes se llevan a cabo en presencia de oxígeno (biodegradación aeróbica), pero algunos microorganismos también son capaces de degradar compuestos en ausencia de oxígeno (biodegradación anaeróbica). Se denomina mineralización a la biodegradación de una sustancia orgánica para dar compuestos de naturaleza inorgánica (agua, óxidos, sales, etc.). A veces los compuestos no se mineralizan, sino que se transforman en otros diferentes (biotransformación) que pueden ser incorporados por el propio organismo que los transforma o secretados al medio ambiente. En otras ocasiones los compuestos contaminantes no se degradan, pero se acumulan en una forma inerte en el interior del organismo (bioacumulación), disminuyendo su toxicidad. Es el caso de muchos metales pesados que los microorganismos pueden inmovilizar mediante precipitación o formación de complejos insolubles. ¿Se biodegradan bien todos los compuestos orgánicos naturales? La mayoría de los compuestos orgánicos naturales (aquellos que no derivan de la actividad industrial del hombre) pueden ser mineralizados rápidamente por diversos seres vivos. Estos compuestos llevan presentes en la naturaleza cientos de millones de años, lapso de tiempo suficientemente largo como para que muchos organismos hayan podido desarrollar la capacidad de utilizarlos como fuente de carbono y energía. Sin embargo, existen varios compuestos naturales que poseen una estructura química muy estable y que, por tanto, son muy difíciles de biodegradar. Su degradación completa suele requerir largos periodos de tiempo. Un ejemplo de este tipo de compuestos difíciles de biodegradar es la lignina, un polímero muy abundante en la naturaleza que confiere la rigidez a las plantas. ¿Qué son los compuestos xenobióticos y cómo se degradan? La palabra xenobiótico deriva del griego (xeno-extraño, y biótico-vida), y se aplica a los compuestos cuya estructura química es poco frecuente o inexistente en la naturaleza. Por lo tanto, se denominan xenobióticos a los compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio, en contraposición al termino biogénico que se utiliza para designar a los compuestos que son de origen natural. Debido a su estructura inusual, algunos xenobióticos persisten mucho tiempo en la biosfera sin alterarse y por Pag.42/48 eso se dice que son “recalcitrantes" a la biodegradación. Varios xenobióticos, como ciertos insecticidas, herbicidas y detergentes, se utilizan en grandes cantidades y tienen una larga persistencia en el medio ambiente. Los procesos más importantes por los que se degradan los compuestos xenobióticos son la fotodegradación por radiaciones solares, los procesos de oxidación y reducción químicos, y la biodegradación por los seres vivos. La mayoría de los compuestos xenobióticos han aparecido en el medio ambiente durante los últimos 100 años. A pesar de ello, los seres vivos, especialmente los microorganismos, son capaces de adaptarse rápidamente a su presencia, lo que facilita que muchos de estos compuestos puedan ser biodegradados. ¿Qué son los procesos de biotransformación? Se entiende por biotransformación todo proceso biológico mediante el cual una sustancia se transforma en otra diferente. Se puede decir que la vida surge como resultado de la conjunción de múltiples procesos de biotransformación. En un sentido restringido se aplica el término de biotransformación a los procesos diseñados para la producción de compuestos mediante el empleo de un organismo completo o de un sistema enzimático. Muchos productos químicos y farmacéuticos son difíciles de obtener por síntesis química pero sin embargo resultan sencillos de producir para los seres vivos o sus enzimas. Por ejemplo, algunas vitaminas, antibióticos, aminoácidos, y hormonas esteroides se obtienen por procesos de biotransformación. A veces la síntesis química se combina con la síntesis biológica originando lo que se denomina procesos de semisíntesis. Los procesos de biotransformación tienen la ventaja de ser menos contaminantes que los procesos químicos ya que utilizan materiales biodegradables y por lo general se llevan a cabo en medios acuosos y a baja temperatura. Existen muchas formas diferentes de llevar a cabo los procesos de biotransformación, diseñándose bioreactores específicos para cada caso. Por ejemplo, muchos de estos procesos se suelen llevar a cabo con enzimas solubles o inmovilizadas en un soporte, lo que permite realizar procesos en continuo, pero en ocasiones también se utilizan células enteras procariotas o eucariotas, ya sea en crecimiento o en reposo, en suspensión o inmovilizadas. Los procesos de biotransformación pueden ser muy útiles para reciclar sustancias de desecho de las industrias y originar productos de mayor valor añadido. ¿Es biodegradable el petróleo? El petróleo es una mezcla muy compleja de distintos compuestos químicos. Gran parte de ellos pueden ser metabolizados y convertidos en CO2 y H2O por diversos organismos marinos o terrestres, fundamentalmente bacterias y hongos, que son bastante frecuentes y ubicuos. Sin embargo, existen varios factores que dificultan el proceso de biodegradación. El principal es que el petróleo contiene mucho carbono y bastante azufre en formas asimilables por los microorganismos, pero tiene muy poco nitrógeno y fósforo. Como todos los seres vivos, los microorganismos necesitan un aporte equilibrado de diferentes nutrientes. Por lo tanto, los hirocarburos del petróleo no podrán ser metabolizados eficientemente por los microorganismos a menos que se suministren fuentes de nitrógeno y fósforo adecuadas. Un segundo factor que limita la degradación del petróleo es la insolubilidad en agua de la mayoría de sus componentes, lo que limita su biodisponibilidad, es decir, la facilidad con la que serán captados por los microorganismos. Muchos microorganismos han desarrollado diversas estrategias para poder captar los hidrocarburos insolubles más eficientemente. Las más comunes son la excreción al medio de moléculas que facilitan la solubilidad o la dispersión de estos compuestos en el agua (biosurfactantes), o el desarrollo de superficies celulares hidrófobas que permiten al microorganismo adherirse a la interfase entre el agua y el petróleo, captando así los hidrocarburos directamente sin necesidad de que se disuelvan previamente en el agua. Un tercer factor que limita la biodegradación del petróleo es la relativa toxicidad de muchos de sus componentes. Moléculas como el benceno, el xileno, y todos sus análogos son bastante tóxicos y normalmente sólo se degradan bien si están en concentraciones moderadas. Asimismo, muchos compuestos poliaromáticos tienen actividad mutagénica. Finalmente, la disponibilidad de oxígeno es también muy importante. La biodegradación de petróleo en suelos contaminados es relativamente eficiente en la zona más superficial, en la que hay oxígeno, pero es muy lenta en capas más internas (a más de 10 cm de profundidad), donde el oxígeno escasea. Aunque existen microorganismos capaces de degradar hidrocarburos en ausencia de oxígeno (anaeróbicamente), crecen más lentamente que los microorganismos aeróbicos, y el proceso biodegradativo es menos eficiente. Por lo tanto, la inyección de aire (oxígeno) en el subsuelo de zonas contaminadas por hidrocarburos (petróleo o gasolinas, por ejemplo), o la aireación del terreno por otros métodos mecánicos, acelera sustancialmente la biodegradación. Pag.43/48 ¿Qué es la biorremediación? La biorremediación es un procedimiento para la recuperación de una zona terrestre o acuática contaminada que utiliza a los seres vivos para eliminar (degradar) las sustancias contaminantes. En muchos casos, la biorremediación se utiliza como acción complementaria después de haber eliminado una buena parte de la contaminación por otros métodos físico-químicos o mecánicos. Los procedimientos utilizados para la biorremediación son muy variables y dependen del compuesto(s) a eliminar y de su ubicación física (suelo, agua). La biorremediación se puede realizar in situ o ex situ. En el tratamiento in situ se puede estimular la actividad degradativa de los organismos presentes en el lugar contaminado suministrando nutrientes (bioestimulación), o se pueden añadir organismos con propiedades especificas para degradar el contaminante (bioincremento). En el tratamiento ex situ, el contaminante es transportado a una planta de procesamiento donde se trata en reactores con microorganismos degradadores especializados. Cuando el contaminante no se puede biodegradar, como sucede con los metales pesados, la estrategia utilizada es la bioacumulación, es decir, la acumulación del contaminante en el interior del ser vivo y la posterior retirada del organismo que ha acumulado el contaminante. Los microorganismos suelen ser los seres vivos más utilizados en biorremediación, aunque cada vez esta más extendido el uso de las plantas en estas tareas (fitorremediación), especialmente en los casos que requieren la bioacumulación . ¿Cómo puede ayudar la Biotecnología en la limpieza de los derrames de petróleo? El petróleo es uno de los contaminantes orgánicos más importantes, particularmente en el mar, al que se vierten varios millones de toneladas al año por diversas prácticas y accidentes. Hay varios factores que limitan la biodegradación del petróleo, entre los que destacan su composición química (tiene mucho carbono y bastante azufre, pero muy poco nitrógeno y fósforo en formas asimilables por los microorganismos), su gran insolubilidad en agua y la necesidad de que haya oxígeno disponible para que el proceso degradativo ocurra con rapidez. Dado que casi todos los ecosistemas contienen microorganismos capaces de degradar hidrocarburos, generalmente basta con facilitar y estimular el crecimiento de aquellos que estén presentes en la zona contaminada (bioestimulación). Para ello es muy importante suministrar nutrientes que aporten nitrógeno y de fósforo, preferentemente en forma de mezclas oleofílicas (hidrofóbicas) que se dispersen bien en el petróleo. También es importante facilitar la presencia de suficiente oxígeno para facilitar la degradación aeróbica, más eficiente y rápida que la anaeróbica. Hay que tener en cuenta que estos métodos, aunque eficaces, tienen sus limitaciones. Una de ellas es la velocidad de degradación, que depende en gran medida de la temperatura y condiciones físico-químicas del lugar. Otro problema es que el petróleo contiene compuestos muy resistentes a la biodegradación. Finalmente, la degradación no será igual de eficiente en todos los lugares. En una playa, por ejemplo, la mayor parte de los hidrocarburos que se encuentren al aire libre terminarán siendo metabolizados por diferentes microorganismos, pero el petróleo que se filtre a capas más profundas de la arena o que pase a los sedimentos marinos, persistirá durante mucho más tiempo ¿Qué son los biocombustibles y que ventajas tienen? El término biocombustible se refiere a cualquier combustible de origen biológico, como por ejemplo la madera. Sin embargo, suele utilizarse una acepción más restringida, de forma que se reserva para denominar a los biocarburantes (bioetanol y biodiesel) y al biogás. Aunque la mayor parte del etanol que se genera actualmente procede del petróleo, cada día se produce más etanol de origen biológico, que se denomina bioetanol. El etanol de origen biológico tiene una importancia creciente como sustituto de las gasolinas convencionales o para la obtención de alguno de sus componentes esenciales, como el ETBE (etil ter-butil éter). El bioetanol se produce por fermentación anaeróbica de la materia vegetal. Este proceso consta de dos etapas fundamentales: la hidrólisis para liberar los azucares de la materia vegetal (sacarificar) y la fermentación de los azucares obtenidos. El biodiesel también es un producto de origen vegetal, que se obtiene a partir de aceites vegetales (girasol, colza, maíz), frescos y usados, mediante un proceso de transesterificación. En este proceso, la glicerina unida a los ácidos grasos en el aceite se sustituye por metanol, dando lugar a un producto de características muy similares al gasóleo convencional, y a glicerina Pag.44/48 como subproducto. La sustitución de carburantes convencionales por biocarburantes supone una disminución de las emisiones gaseosas contaminantes (óxidos de azufre, partículas de sulfatos) en el sector del transporte. Además, por ser biodegradables, disminuye el nivel del impacto ambiental de vertidos accidentales. Los cultivos de los vegetales que se usan como materia prima (cultivos energéticos) evitan la erosión y degradación de tierras de cultivo abandonadas para fines alimentarios. El mayor beneficio de estos productos es que su contribución al aumento de gases con efecto invernadero en la atmósfera es prácticamente nula, ya que el CO2 generado durante su combustión ha sido fijado previamente por la planta en su crecimiento. El biogás está compuesto por mezclas de metano y CO2. Se obtiene por la acción de microorganismos anaerobios sobre residuos biodegradables. ¿Cómo se utilizan los residuos industriales para la producción de biogás? En la producción de biogás se utilizan residuos ganaderos, lodos de depuradora, efluentes de la industria agroalimentaria y papelera y, en algunas ocasiones, la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos. La generación de biogás tiene especial sentido económico en las explotaciones ganaderas intensivas, ya que generan un gran volumen de efluentes líquidos o semilíquidos por la gran cantidad de agua que utilizan para alimentación y limpieza. Los lodos de depuradora también son una materia prima interesante para la producción de biogás. Además, de esta manera se estabilizan, se disminuye su volumen, y su manejo resulta más fácil. Los efluentes de instalaciones industriales procedentes de sectores como el cervecero, azucarero, conservero, alcoholero, derivados lácteos, oleico y papelero tienen una elevada carga orgánica y la generación de gas mediante su tratamiento anaerobio es sencilla. La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos se aprovecha actualmente de manera indirecta en los vertederos controlados. La correcta gestión de un vertedero de residuos exige extraer el biogás generado a través de un sistema de captación. Con la implantación de la separación en origen de la fracción orgánica de los residuos urbanos se dispone de grandes volúmenes de residuos orgánicos susceptibles de ser tratados en fermentadores anaerobios. ¿Se puede obtener energía de los residuos urbanos? La biotecnología puede utilizarse para obtener energía de los residuos urbanos. Uno de los componentes mayoritarios de los residuos sólidos urbanos es la fracción de materia orgánica. Esta fracción orgánica es fácilmente biodegradable. Mediante un proceso de digestión anaerobia las bacterias pueden degradar la materia orgánica para transformarla en biogás (mezcla de metano y CO2). El biogás es una fuente renovable de energía que puede convertirse en energía calorífica y energía eléctrica utilizando la tecnología adecuada. El poder calorífico del biogás es semejante al de otros combustibles convencionales, como por ejemplo, el gas ciudad. La metanización de la FMO (fracción de materia orgánica) recogida selectivamente ya se está llevando a cabo en algunas grandes ciudades. ¿Qué es el compostaje? El compostaje es un proceso de descomposición microbiana de materia orgánica bajo condiciones controladas mediante el cual se genera el compost. Suele utilizarse sobre materiales vegetales con un contenido moderado en lignina (típicamente paja de cereales u otros subproductos agrícolas), y también para tratar lodos de depuradoras. Gran parte del compost se utiliza como enmienda orgánica del suelo en diferentes cultivos, y también para la producción de hongos comestibles (principalmente champiñones), aportándoles biomasa microbiana fácilmente asimilable. Cuanto mayor es la cantidad de lignina del material vegetal utilizado más difícil es su compostaje, ya que la lignina (un polímero que sólo es degradado por ciertos hongos) impide su transformación por los Pag.45/48 microorganismos. Dadas las limitaciones existentes para el uso de fertilizantes químicos, el compost representa una importante vía alternativa para la fertilización del suelo utilizando abonos orgánicos. Al mismo tiempo, la eliminación de residuos agrícolas de las cosechas (principalmente paja de cereales) mediante el compostaje supone una ventaja adicional, ya que la legislación actual prohíbe su incineración en el campo. ¿Se puede utilizar el compostaje como técnica de biorremediación? El compostaje puede utilizarse como técnica de biorremediación para el tratamiento de suelos o sedimentos contaminados. Para ello basta con mezclar estos sedimentos con enmiendas orgánicas fácilmente degradables, como paja, estiércol o pienso, y mantener la mezcla en montones o pilas bajo condiciones controladas de humedad y aireación. Aunque el compostaje tiene una larga tradición en el tratamiento de residuos agrícolas y domésticos, sólo recientemente se ha empezado a utilizar para el tratamiento de sustancias tóxicas. Durante la degradación aeróbica de esos materiales orgánicos, que va acompañada de la producción de calor (alcanzándose temperaturas de 45°C), se desarrollan comunidades microbianas capaces de degradar diversas sustancias tóxicas presentes en el suelo. Glosario Aditivo: sustancia que se agrega a otras para darles cualidades de que carecen o para mejorar las que poseen. ADN: ácido desoxirribonucléico, es el nombre de la molécula química de la que están compuestos los genes. Aeróbio: relativo a los procesos o células que se desarrollan en presencia de oxígeno. Agar: El agar es un elemento solidificante muy empleado para la preparación de medios de cultivo. Anaerobio: relativo a los procesos o células que se desarrollan en ausencia de oxígeno. Antibióticos: se dice de la sustancia química producida por un ser vivo o fabricada por síntesis, capaz de paralizar el desarrollo de ciertos microorganismos patógenos, por su acción bacteriostática, o de causar la muerte de ellos, por su acción bactericida. Autótrofo: organismo que puede elaborar la materia orgánica a partir de la materia inorgánica y no depende de otros organismos para desarrollarse. Bioacumulación: proceso de acumulación de una sustancia dentro de un ser vivo. Biodegradable: sustancias que pueden ser degradadas por acción biológica. Biorremediación: cualquier proceso que utilice microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural. Ecotono: interfase entre dos ecosistemas. Empírico: perteneciente o relativo a la experiencia. Pag.46/48 Enzimas: proteínas que llevan a cabo un proceso de transformación química de una sustancia en otra mediante una reacción catalítica. Fermentación: proceso químico de transformación de unas sustancias en otras que realizan los microorganismos cuando crecen. Fermentación láctica: fermentación que produce ácido láctico. Fotodegradación: degradación de sustancias por acción de la luz. Fructooligosacáridos: carbohidratos constituídos por unidades repetidas de fructosa, más una de glucosa. Gastroenteritis: inflamación de la membrana interna del intestino, causada por bacterias, parásitos, virus o ciertos tipos de antiinflamatorios no esteroideos. Gen: unidad biológica de la herencia que es responsable de la aparición de un determinado carácter, sea físico, bioquímico o de comportamiento y que transmite la información hereditaria de generación en generación. Genoma: conjunto de genes de un organismo. Heterótrofo: organismos que no pueden fabricar sus alimentos y dependen de los autótrofos o de otros heterótrofos. Hidrocarburos: son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Hidrólisis: descomposición de sustancias orgánicas e inorgánicas complejas en otras más sencillas por acción de agua. Inerte: falto de vida o movilidad, inútil. Inocua: que no hace daño. Inulina: polisacárido formado por unidades de fructosa. Insulina: es una hormona, producida y secretada por el páncreas. Interviene en el aprovechamiento de los nutrientes, sobre todo con el de los carbohidratos. Su déficit provoca la diabetes y su exceso provoca hiperinsulinismo con hipoglucemia. Lactosa: disacárido formado por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa. Lactulosa: es un azúcar sintético usado en el tratamiento del estreñimiento y complicaciones en las enfermedades del hígado. Consiste de los monosacáridos fructosa y galactosa y es de color amarillo. Lignina: sustancia que aparece en los tejidos leñosos de los vegetales y que mantiene unidas las fibras de celulosa que los componen. Medio de cultivo: Un medio de cultivo debe contener los nutrientes y factores de crecimiento necesarios y debe estar exento de todo microorganismo contaminante. Microbiota: conjunto de microorganismos que habitan en un determinado ambiente. Mutagénesis: proceso mediante el que origina mutaciones en los genomas de los organismos. Nómada: comunidades o pueblos de personas que se trasladan de un lugar a otro, en lugar de establecerse permanentemente en un solo lugar. Organolépticas: se dice de las propiedades que se pueden apreciar con los sentidos. OGM: Organismo Genéticamente Modificado mediante técnicas de Ingeniería Genética. Patógeno: .microorganismo que produce una enfermedad. Placa de petri: es un recipiente redondo, de cristal o plástico, con una cubierta de la misma forma que la placa, pero algo más grande de diámetro, para que se pueda colocar encima y cerrar el recipiente, aunque no de forma hermética. PCR: abreviatura de la reacción de la polimerasa en cadena que se utiliza para hacer múltiples copias de un fragmento de ADN. Péptido: son un tipo de moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Progenie: descendencia o conjunto de hijos de un organismo vivo. Proteínas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría también contienen azufre y fósforo. Las mismas están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. Radiactivo: cuerpo que emite radiación como consecuencia de la desintegración de sus núcleos atómicos. Recalcitrante: sustancias que se resisten a la degradación o tienen una degradación muy lenta. Recombinante: dícese del genoma cuando a sufrido una modificación en uno o varios de sus genes. Respuesta inmune: reacción de defensa frente a una sustancia u organismo extraño por la que se generan anticuerpos y células específicas del sistema inmunitario. Rizosfera: zona de interacción entre las raíces de las plantas y los microorganismos del suelo. Ruta metabólica: sucesión de reacciones químicas que parten de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios. Sedentario: Comunidad que vive asentada en algún lugar. Opuesto de nómada. Sensorial: organoléptico. Simbiótico: organismo que vive en iestrecha relación con otros. Sumerios: personas que vivían en el antiguo oriente medio. Termoestable: que es estable a la temperatura. Termófilo: organismo que uede vivir a altas emperaturas. Toxina: veneno que suele tener una procedencia biológica. Transgénico: son seres vivos (plantas, animales o microorganismos) que han sido modificados en laboratorio mediante la introducción de genes de otras especies de seres vivos, para proporcionarles características que nunca obtendrían de forma natural. Pag.47/48 Ubicuo: que está o puede estar presente en varios lugares al mismo tiempo. Xenobiótico: se aplica a los compuestos cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio. Yuxtaposición: colocación de una cosa junto a otra sin interponer ningún nexo o elemento de relación. Pag.48/48