Download ACTIVIDAD N°2: ¿Qué es la biotecnología?

Área: Ciencias Naturales
Asignatura:
Biotecnología
Título
Biotecnología
Profesor:
Alumno:
División:
Curso 2do Año
1er cuatrimestre 2011
http://campus.belgrano.ort.edu.ar/cienciasnaturales/biotecno
Pag.1/14
ACTIVIDAD N°1: Respondé con tus palabras las siguientes preguntas...
...qué es la
biotecnología?
...qué son los
microorganismos?
...dónde los
encontramos?
...qué
microorganismos
conocés?
...qué es un
antibiótico?
...conocés algún
microorganismo
útil para la
actividad
humana?
1) Con tu grupo buscá en Internet los significados de las siguientes palabras: biotecnología,
microorganismos, antibiótico.
2) Comparen las definiciones que escribieron con las que encontraron en Internet y
discútanlo con el resto de los grupos.
Pag.2/14
ACTIVIDAD N°2: ¿Qué es la biotecnología?
2 A)
El término "biotecnología" es relativamente nuevo para el público amplio. Pero, la
biotecnología está presente en la vida cotidiana más de lo que la gente se imagina. De
hecho, la biotecnología es una actividad antigua, que comenzó hace miles de años cuando
el hombre descubrió que al fermentar las uvas se obtenía un producto como el vino.
También es biotecnología la fabricación de cerveza a partir de la fermentación de cereales
que el hombre empezó a elaborar hace 4.000 años, y la fermentación de jugo de manzanas
para la fabricación de sidra. En estos procesos intervienen microorganismos que
transforman componentes del jugo de frutas o de cereales en alcohol.
También es biotecnología la fabricación de pan mediante el uso de levaduras, la
elaboración de quesos mediante el agregado de bacterias, y también de salames. El yogurt
también es un producto que se obtiene mediante procesos biotecnológicos desde la
antigüedad.
Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, ni
conocían la existencia de microorganismos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas
aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la
obtención y utilización de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos. Se
puede definir la biotecnología tradicional como "la utilización de organismos vivos para la
obtención de un bien o servicio útil para el hombre".
1. ¿A qué se denomina biotecnología tradicional?
2. ¿Como creés que ocurren los procesos descriptos?
3. Observen en grupo los preparados de bacterias y levaduras, ¿en qué se relacionan
estos microorganismos con la biotecnología?
4. ¿Dónde creés que podes encontrar otros microorganismos? Hace la prueba: tomá una
muestra de ese lugar con un hisopo y colocalo en una caja de petri con agar y en
unos días obtendrás tus resultados...
Pag.3/14
2 B) Los Microorganismos
Habitualmente, los microorganismos tienen mala fama. Se los asocia a las enfermedades y
al deterioro de los alimentos. Sin embargo, cumplen muchas funciones beneficiosas para
otros seres vivos y el ambiente. Además, el hombre ha aprendido a aprovecharlos en
beneficio propio. Por ejemplo, en la producción de alimentos.
La biotecnología alimentaria tradicional utiliza ampliamente los microorganismos, que
intervienen en diferentes etapas de las producción del alimento. Son esenciales para la
producción de muchos alimentos, como el vino, la cerveza, panificados, productos lácteos,
entre otros. En muchos de estos productos los microorganismos hacen su función durante el
proceso de producción, pero no están presentes como células vivas en el producto
alimentario. En otros, los microorganismos están presentes en el producto, como en
muchos productos lácteos.
La definición clásica de microorganismo considera que es un organismo microscópico
constituido por una sola célula o agrupación de células. Se consideran como tales a las
bacterias, los hongos (levaduras y hongos filamentosos muy pequeños), e incluye también a
los virus, aunque la estructura de ellos es más simple y no llega a conformar una célula.
Bacterias. La célula procariota típica de una Eubacteria posee pared celular, membrana
citoplasmática y el citoplasma sin organelas ni divisiones, en el cual el material genético
(un solo cromosoma circular) se encuentra suelto en el citoplasma ya que no existe
envoltura nuclear, en una región conocida como nucleoide. Algunas especies contienen
plásmidos, que son pequeñas moléculas circulares de ADN.
Entre las especies bacterianas de interés industrial están:


las bacterias del ácido acético (ej:acetobacter) que pueden convertir el etanol en
ácido acético, principal componente del vinagre.
las bacterias del ácido láctico (ej: Lactobacillus ) que producen yogur y queso.
Pag.4/14
Hongos Las levaduras son organismos eucariontes, y como tales tienen el material
genético en el núcleo, cuentan con organelas y sistema de membranas (mitocondrias,
retículos, etc), y tienen pared celular. La levadura más conocida y utilizada para la
mayoría de los procesos fermentativos es Saccharomyces cerevisiae. Con ella se produce el
pan, el vino y la mayoría de las demás bebidas alcohólicas
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.
En el sentido biológico la fermentación es un proceso de obtención de energía en
condiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno) que puede generar como producto final
ácido láctico (fermentación láctica, por las bacterias ácido-lácticas) o etanol
(fermentación alcohólica por levaduras).
La reacción de la fermentación láctica sería:
Glucosa ---------> Ácido Láctico + energía + H2O
La reacción de la fermentación alcohólica sería:
Glucosa -------> Etanol + energía + CO2
En el contexto industrial, se denomina fermentación a un proceso microbiano a gran
escala, tanto si se realiza en condiciones aeróbicas como anaeróbicas.
2 C)
1. En la clase anterior recogimos y preparamos diferentes muestras. Obsérvenlas al
microscopio y anoten semejanzas y diferencias
2. ¿Qué conclusiones pueden sacar? ¿Dónde podemos encontrar a los microorganismos?
3. Entra al campus y lee la entrada ¡microorganismos!
4. ¿Cual es la diferencia entre microorganismo patógeno y beneficioso que usos se le
dan a cada uno?
5. - A continuación se presenta una breve explicación del contenido o proceso de
obtención de un alimento. Identificá de qué alimento se trata.
a) Bebida hecha a base de cereales triturados y malteados para obtener un mosto, con el
agregado de lúpulo, levaduras que realizan fermentación alcohólica y retención de dióxido
de carbono que genera espuma.
b) Comida hecha con S. cerevisiae agregada a harina y agua; las levaduras se alimentan de
los carbohidratos en la mezcla y producen dióxido de carbono y alcohol que se evapora
durante el horneado.
c) Carne triturada, curada y sazonada que se incuba con microorganismos para producir
ácidos que le otorgan sabores y aromas particulares.
Pag.5/14
d) Líquido producido a partir de vino, con el agregado de virutas de madera y hierbas
cubiertas por la bacteria Acetobacter aceti, que convierten el vino en un líquido agrio.
e) Alimento cuya leyenda de origen narra que “.....un nómada árabe transportaba leche
utilizando como recipiente estómago de un rumiante; como el estómago tiene las enzimas
necesarias para cuajar la leche, y el desierto estaba caluroso, al parar a descansar en un
oasis....”, obtuvo este rico alimento.
ACTIVIDAD N°3: ELABORACIÓN DE YOGUR
En grupos vamos a fabricar nuestro propio proyecto biotecnológico.
Yogurt casero
Ingredientes: 1 litro de leche entera
1 pote (200 o 250 cm3) de yogurt Natural
1 envase de yogurt vacío y limpio (uno por cada integrante del grupo)
Preparación:
1)
2)
3)
4)
Pongan la leche en un recipiente y calienten hasta 45ºC.
Agreguen el yogurt natural batiendo bien hasta formar una mezcla homogénea.
Distribuyan en los potes y llévenlo a estufa de laboratorio a 27º.
Déjenlo ahí, unas 6 a 7 horas luego retírenlo y llévenlo a heladera.
ACTIVIDAD N°4: BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL APLICADA LA INDUSTRIA
La biotecnología se aplica a diferentes ramas de la industria: alimenticia, textil,
detergentes, combustibles, plásticos, papel, farmacéutica. En general lo que se usa
son productos del metabolismo de los microorganismos. Por ejemplo, algunas de las
aplicaciones de la biotecnología tradicional a la industria son:
 El alcohol, que se puede usar para la industria alimenticia o farmacéutica, pero
también como combustible (en Brasil se produce alconafta a partir de la caña de
azúcar).
 Producción de yogures probióticos en los que se usa el microorganismo entero que
está presente en el producto final.
 A partir de microorganismos se pueden fabricar ácidos orgánicos para diferentes
aplicaciones, como el ácido cítrico para endulzar gaseosas y golosinas y también
para ser usado como conservante alimenticio.
 Muchos antibióticos son fabricados por microorganismos, como la penicilina que la
fabrica un hongo del género Penicillium.
 La mayoría de los plásticos se producen a partir del petróleo, pero actualmente se
utilizan también microorganismos para fabricar plásticos biodegradables.
Pag.6/14
Actualmente, los científicos comprenden mucho mejor cómo ocurren los procesos
biológicos que permiten la fabricación de productos biotecnológicos. Esto les ha permitido
desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o imitar algunos de esos procesos y lograr
una variedad mucho más amplia de productos. Los científicos hoy saben, además, que los
microorganismos tienen características específicas que permiten emplearlos
eficientemente en procesos industriales*. Estos conocimientos dieron lugar al desarrollo de
la biotecnología moderna.
1. ¿Qué características de los microorganismos permiten su utilización en procesos
biotecnológicos?
2. Escribí ejemplos de algunos productos que se obtengan a través de la biotecnología
tradicional, y que se emplean en diferentes industrias.
3. Entrá al campus, mirá los videos sobre la biotecnología en la industria y respondé las
preguntas.
ACTIVIDAD N°6: ¿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. La biotecnología, por su
parte, se considera un desarrollo reciente. Sin embargo, la biotecnología se encuentra
presente en la vida cotidiana más de lo que la gente se imagina, desde hace muchos años.
Por ejemplo, pocos conocen la relación que existe entre los antibióticos y la biotecnología.
Para comprender este vínculo, se debe recordar a qué se llama biotecnología y definir qué
es un antibiótico.
La biotecnología se define tradicionalmente como “el empleo de organismos vivos para la
obtención de un bien o servicio útil para el hombre”.
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.
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
Pag.7/14
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 siguiente esquema:
Ahora respondé:
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.8/14
ACTIVIDAD N°7:ANTIBIOGRAMA
Antes de realizar la actividad, ingresá al campus de Ciencias Naturales (Biotecnología) y leé
el material acerca de antibiogramas.
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.9/14
¡A trabajar! Te proponemos realizar un Test de sensibilidad a los antibióticos en un cultivo
de una bacteria y la posterior presentación del informe correspondiente.
Materiales necesarios:





Cajas 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.
Elaborar un informe del trabajo realizado de acuerdo a las pautas que se encuentran
campus virtual. Al final del mismo incluí las siguientes preguntas con sus respuestas:
1. ¿Qué creés que sucederá una vez concluida la experiencia? Esquematizá claramente
los resultados
2. Interpretá los resultados obtenidos
3. ¿De qué manera actúan los antibióticos?
4. ¿En qué casos resulta conveniente realizar un antibiograma?
5. ¿Por qué se prueban diferentes tipos de antibióticos?
6. ¿Cómo se podría determinar cuál de los antibióticos examinados es el más efectivo?
7. Suponiendo que se encuentra en el cultivo un tipo de bacteria resistente a los
diferentes antibióticos conocidos. ¿Qué se debería hacer para lograr eliminar a este
tipo de bacterias?
ACTIVIDAD Nº8: COMPROBANDO LA EFICACIA DE LOS PRODUCTOS DE LIMPIEZA
Diseñá una experiencia que te permita comprobar la eficacia de los diferentes productos
de limpieza que se utilizan en el hogar y que permiten eliminar gérmenes.
Respondé: ¿Qué diferencia hay entre un antibiótico y un antiséptico?
Pag.10/14
ACTIVIDAD Nº9: BIOTECNOLOGIA MODERNA
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 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".
¿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)
2)
3)
4)
5)
mejorar el crecimiento de cultivos que se usan como alimentos;
contribuir al cuidado y limpieza del medio ambiente;
producir alimentos más nutritivos que contribuyen con la salud;
obtener nuevos medicamentos y vacunas;
fabricar productos para diferentes industrias.
Algunos casos concretos:
La biotecnología es una realidad. De hecho, los primeros productos de la biotecnología ya
cumplieron más de 20 años. En la actualidad mediante la biotecnología se obtienen plantas
resistentes a enfermedades o que toleran el tratamiento con herbicidas (como la soja, el
maíz y el algodón), o plantas que fabrican sus propios insecticidas (maíz y algodón). Esto no
solo favorece al cultivo que crece mejor, sino que además favorece al medio ambiente ya
que así se reduce la cantidad de productos químicos que se deben usar para controlar las
plagas y las malezas.
Pag.11/14
La biotecnología también está ayudando a producir cultivos que ayudan a la salud del
consumidor. Por ejemplo, el "arroz dorado" que tiene vitamina A y puede ayudar a
poblaciones que sufren enfermedades severas por carencia de esta vitamina; papas que
absorben menos aceite; maní que no produce alergias, e incluso cultivos como bananas que
actuarían como vacunas. Es decir, comer una banana ¡en lugar de recibir un pinchazo!
La biotecnología también llegó a los productos de limpieza: a los detergentes en polvo para
lavar la ropa se les agrega enzimas obtenidas en organismos transgénicos que ayudan a
disolver manchas. También se obtienen mediante biotecnología enzimas que ablandan la
tela de los jeans, o le dan diferentes texturas al papel y también bacterias que limpian el
medio ambiente contaminado.
La biotecnología en Argentina
La Argentina es uno de los principales productores de cultivos transgénicos. Ocupa el
segundo lugar en el mundo, después de Estados Unidos. En Argentina el principal cultivo
transgénico es la soja tolerante al herbicida llamado glifosato, y también se cultivan maíz y
algodón transgénicos. Además, se obtuvieron en Argentina terneros transgénicos que
producen en su leche la hormona de crecimiento humana. La biotecnología está en pleno
crecimiento y aún se esperan muchas novedades interesantes en los próximos años.
ACTIVIDAD N°10: Novedades de Biotecnología
Leé los siguientes artículos, y respondé las preguntas del final
Pampa Mansa, una vaca clonada
En agosto de 2002 la compañía Argentina de Biotecnología Bio Sidus anunció el nacimiento
de su primer ternero clonado en un campo de Buenos Aires, Argentina.
La vaca clonada pertenece a la raza Jersey y fue bautizada “Pampa”. Esta clonación es
parte de un proyecto que apunta a producir hormona de crecimiento humana mediante la
introducción del gen humano (que codifica para la hormona de crecimiento humano) en el
genoma de la ternera.
En octubre de 2003, Bio Sidus anunció que Pampa Mansa estaba produciendo leche con
buena cantidad de hormona de crecimiento humana.
Petunias transgénicas tolerantes a heladas
El grupo de investigadores de la Universidad de Toledo (Ohio, Estados Unidos) creó
petunias que sobreviven a temperaturas muy bajas. A través de la introducción de un gen
proveniente de la planta Arabidopsis thaliana, la cual es tolerante a condiciones extremas
como: bajas temperaturas, alta salinidad y sequías. Lograron que las petunias
sobrevivieran a esas condiciones extremas. Las plantas tolerantes a heladas les permitirían
a los productores reducir la temperatura de los invernaderos considerablemente. "Suena
interesante", declaró Gene Klotz, propietario de Klotz Flower Farm. "Los costos de
calefacción hoy constituyen al menos el 35% de los costos totales de la producción". Las
petunias serán ensayadas por el Departamento de Agricultura, que además financió el
Pag.12/14
proyecto. Probarán a qué temperatura pueden cultivarse y cómo crecen y cuánto tiempo
las petunias transgénicas sobreviven a esa temperatura.
1. ¿Dónde se realizan estos desarrollos?
2. ¿Cuál es el organismo modificado en cada caso?
3. ¿Cuál es la modificación practicada?
4. ¿Cuál es el organismo de origen, del cual se obtiene el gen de interés?
5. ¿Cuáles son las ventajas que ofrecería el nuevo producto (al consumidor y/o al
productor)?
¡A trabajar! Les proponemos reconocer el ADN de la banana:
Extracción de ADN vegetal
Materiales:
• 1 vaso de plástico (por grupo)
• Licuadora
• Una cuchara plástica para medir y mezclar
• 2 filtros de papel de café Nº 2 (conos)
• 20 ml de agua destilada
• Shampoo de color claro
• 1 banana
• Sal de mesa
• 1 gotero
• 1 tubo de ensayo sellado que contenga 95% de etanol
• 1 conservadora con hielo para enfriar los tubos con alcohol
• 1 varilla de vidrio o 1 pipeta Pasteur.
Procedimiento:
Vamos a preparar una solución de banana procesada con sal, agua destilada y shampoo
mediante los siguientes pasos:
1. En una licuadora, mezclar una banana por taza de agua destilada (250ml).
2. Licuar por 15-20 segundos, hasta que la solución se mezcle.
3. En otra taza, preparar una solución con una cucharadita de shampoo y dos pizcas de sal
y luego agregar 20 ml (aprox. 4 cucharaditas) de agua destilada. Revolvé lentamente
evitando formar espuma.
4. A esta solución preparada en el paso 3, agregale tres cucharaditas de la mezcla de
banana del paso 1.
5.Mientras uno de ustedes mezclá la solución durante 5-10 minutos, otro pondrá el filtro Nº
2 de café dentro de un recipiente doblando sus bordes para evitar que el filtro toque el
fondo del mismo.
6. Verter la mezcla dentro del filtro y dejar que la solución drene por algunos minutos
hasta obtener lo suficiente para pipetear.
7. Tomar un tubo de ensayo y llenar 1/3 del mismo con alcohol frío.
8. Llenar la pipeta plástica con la solución de banana filtrada y agregarla al tubo con
Pag.13/14
alcohol. . Dejar la solución reposar por 2 a 3 minutos sin mover. Es importante no batir el
tubo de ensayo
El ADN no es soluble en alcohol pero los otros componentes si por lo que permanecen en la
solución mientras el ADN precipita como sólido en la capa de alcohol. Se puede observar el
ADN como un mucus blanco y fibroso. Con la ayuda de una varilla de vidrio podrá enrollarlo
y extraerlo.
ACTIVIDAD N°11: LINEA DE TIEMPO
Ingresen al Campus virtual
(http://campus.belgrano.ort.edu.ar/cienciasnaturales/biotecnologia) y armen una línea de
tiempo, con tres eventos relacionados con la Biotecnología.
Pag.14/14