Download Área: Ciencias Naturales Asignatura: Biotecnología GUÍA TEÓRICO

Área: Ciencias Naturales
Asignatura: Biotecnología
GUÍA TEÓRICO- PRÁCTICA DE
BIOTECNOLOGÍA
2° Año
2012
Profesor:
Alumno:
División:
Grupo N°:
Integrantes del grupo:
Pag.1/40
ACTIVIDAD N°1: ¿QUÉ ES LA BIOTECNOLOGÍA?
a- Cada grupo recibirá cartelitos con los términos que se muestran a continuación.
b- Coloquen sobre la mesada del laboratorio los cartelitos y elijan:
¿Cuáles de estos términos creés que se relacionan con la biotecnología?
c- Observá el siguiente video: (Se encuentra en el campus virtual)
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=recursos&opt=4
d- Analizá tus respuestas del punto anterior. ¿Harías alguna modificación?
Pag.2/40
ACTIVIDAD N°2: ¿Cómo funciona la biotecnología?
1- Utilizá la guía teórica para responder las siguientes preguntas.
a- ¿Qué organismos se utilizan en biotecnología?
_____________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
b- ¿Cuál es el tipo de organismo más utilizado en biotecnología?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
c- ¿Cuáles son las características principales que poseen las bacterias?
___________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________
_________________________________________________________
 Observá el siguiente link y descubrí las características principales
que poseen las bacterias
http://www.overstream.net/view.php?oid=spmmnve1tdur
ACTIVIDAD N°3: Biotecnología de alimentos
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,
Pag.3/40
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°4: 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
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
Pag.4/40
ACTIVIDAD N°5: 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?
___________________________________________________________________________
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
Pag.5/40
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?
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
ACTIVIDAD N°6: “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.
DOS MITOS POPULARES DERRIBADOS!!!!
-El primero dice que las bacterias son siempre enemigas. Pero 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 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.
-El segundo mito afirma que fermentado es sinónimo de putrefacto. Sin embargo, las
ventajas de la fermentación se conocen desde hace siglos. Los turcos fueron los primeros
Pag.6/40
en observarlas: inventaron el yogur, la más común de las leches fermentadas, cuyas
bondades más difundidas han sido su contribución a la modulación de la flora intestinal, así
como al tratamiento de diarreas y de personas con intolerancia a la lactosa de la leche, un
trastorno ocasionado por deficiencias en la enzima intestinal lactasa que afecta a más del
80% de los adultos y al 15% de la población infantil.
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
describieron diversos microorganismos que ejercen funciones probióticas, como los
lactobacilos y las bifidobacterias.
ACTIVIDAD CAMPUS VIRTUAL
Observá el siguiene video y respondé las preguntas:
(Podés buscar información adicional en la guía teórica)
http://campus.belgrano.ort.edu.ar/cienciasnaturales/articulo/262286/probi-ticos-yprebi-ticos
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?
6. ¿Cuál es la diferencia entre un alimento prebiótico y uno probiótico?
7. ¿Cuáles son las creencias populares que se derriban a partir de los conocimientos en
este tema?
Pag.7/40
ACTIVIDAD N°7: ¿Dónde se encuentran los microorganismos?
¿Dónde creés que podes encontrar otros microorganismos?
Hacé la prueba:
 Tomá una muestra de diferentes superficies con un hisopo y colocalo en una caja de
petri con agar.
 Realizá lo mismo que en el punto anterior pero esta vez sumergí el hisopo en distintos
productos de limpieza y luego pasalo por las mismas superficies.
Resultados
a- Esquematizá y describí los resultados de todos los grupos.
b- Fotografiá la placa de tu grupo y publicala en el campus.
Conclusiones
¿Cuáles son tus conclusiones de los resultados obtenidos?
Pag.8/40
Responde:
1. ¿Qué quisimos probar con esta experiencia?
2. ¿Cual es la fuente de los microrganismos 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. ¿Que importancia practica tienen los microrganismos del aire para la persona que trabaja en un
laboratorio de bacteriología?
5. ¿Cual es la diferencia entre célula bacteriana y colonia?
ACTIVIDAD N°8: ¿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.
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.
Pag.9/40
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.
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?
_____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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?
_____________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Pag.10/40
ACTIVIDAD N°9: 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.
¡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
Pag.11/40
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.
Una vez realizada la experiencia, respondé:
1. ¿Qué creés que sucederá una vez concluida la experiencia?
Esquematizá claramente los resultados.
Una vez obtenidos los resultados, respondé:
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?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Pag.12/40
ACTIVIDAD Nº10: EJERCICIOS
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.13/40
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- casualhalo- 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.14/40
ACTIVIDAD N°11: ¿Comemos genes cuando ingerimos alimentos?
Extracción de ADN
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
alcohol. Dejar la solución reposar por 2 a 3 minutos sin mover. Es importante no batir el
tubo de ensayo.
NOTA: 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.
Preguntas para el análisis de la experiencia:
Información adicional en el campus virtual:
http://campus.belgrano.ort.edu.ar/cienciasnaturales/articulo/29320
3/extracci-n-del-adn-de-banana
Pag.15/40
1. ¿Por qué se puede suponer que la banana contiene ADN? ¿Dónde se encuentra ese ADN?
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
2. ¿Qué otro tipo de sustancias es posible encontrar entre los componentes de la banana?
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
3. ¿Cuál es la función del detergente en la experiencia?
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
4. ¿Cuál es la función de la sal en la experiencia?
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
5. ¿Cuál es la función del alcohol en la experiencia?
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
6. Al finalizar la experiencia se obtiene un mucus blanco y fibroso que sería el ADN. ¿Es
posible que la molécula de ADN se visualice a simple vista? ¿Por qué?
ACTIVIDAD N°12: PRODUCTOS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
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.
Pag.16/40
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 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)?
ACTIVIDAD N°13: Un cuento sobre transgénicos
Mi abuela la lechuga
ABUELA: ¡Mirá Margarita! ¡Me estoy poniendo verde!
Al entrar a casa encontré a mi abuela mirándose al espejo.
MARGARITA: Te dije mil veces abuela, que un poco de sol no te haría mal. Todo el día
encerrada en casa no es bueno.
ABUELA: Ahora que me estoy convirtiendo en planta, tendré que hacerte caso.
MARGARITA: ¿¿?? ¿Te estás convirtiendo en planta?
ABUELA: ¡Sí! Acabo de ver el informe en el noticiero sobre las plantas transgénicas, y la
lechuga que comí en el almuerzo parecía transgénica.
Mi abuela la lechuga
-3Esta conversación tenía toda la pinta de volverse más complicada que cuando le tuve
que explicar a mi abuela lo que era Internet, así que decidí ir hasta la cocina a poner
la pava para unos mates.
MARGARITA: Abuela, primero que nada, en Argentina no hay lechuga transgénica.
ABUELA: Bueno, pero ¿los tomates esos que se venden ahora, esos todos prolijitos y que
duran un montón antes de pasarse? Esos seguro que son transgénicos. Será un gen de
tomate el que me comí.
MARGARITA: Sí, genes de tomates has comido toneladas…
ABUELA: ¡Yo sabía, yo sabía! ¿Y ahora qué voy a hacer?
Dejé a mi abuela desconsolada en el comedor, no porque sea una nieta desalmada, sino
porque hervía el agua. Armada de un mate, un termo y unos bizcochitos de grasa me
senté frente a mi abuela, que miraba con desconfianza la yerba en el mate.
Pag.17/40
ABUELA: ¿Sabés si esa yerba mate es transgénica?
-4Dra. Amaicha Mara Depino
MARGARITA: No, abuela, tampoco hay yerba transgénica en Argentina.
ABUELA: Ah, ¿no? Y yo justo me vengo a comer esos tomates…
Mi abuela aceptó el mate que le cebaba, aunque todavía me pareció observar cierta
desconfianza de su parte.
MARGARITA: Abuela, tampoco hay tomates transgénicos aquí.
ABUELA: ¡¡Pero me dijiste que había comido genes de tomate!!
MARGARITA: Sí, cada vez que comés un tomate te comés todos sus genes. Comemos
genes de plantas y de animales en cada desayuno, almuerzo y cena. Porque los genes
están en cada célula de cada ser vivo, no hay forma de sacarlos antes de comer.
Mi abuela la lechuga
-5ABUELA: Pero entonces… ¿por qué no somos todos mutantes?
MARGARITA: Porque los genes, o mejor dicho el ácido desoxirribonucleico…
ABUELA: Empezaste a hablar en difícil.
MARGARITA: Te acordás que te conté del ADN.
ABUELA: Sí, claro, la molécula de la vida. Esa molécula que tiene toda la información
para que seamos como somos. La que te dio mis ojos verdes.
MARGARITA: Exactamente, el color de los ojos está codificado en un gen, que está
hecho de ADN.
-6Dra. Amaicha Mara Depino
ABUELA: Entonces si tu hermano comiera, por ejemplo, uno de mis dedos podríamos
cambiarle ese color de ojos amarillento que heredó de tu otra abuela.
MARGARITA: ¡No!
La conversación parecía irse rápidamente a… ni siquiera terminaba de darme cuenta
dónde podía terminar todo esto.
MARGARITA: La única forma de heredar, como bien dijiste, el color de ojos o cualquier
otra característica es que el espermatozoide o el óvulo del que venimos lo tengan.
ABUELA: Ah, qué alivio, al menos eso Internet no lo ha cambiado. ¿Y lo de los tomates?
MARGARITA: Como te decía, los genes están hechos de ADN y el ADN cuando llega al
estómago es degradado por las enzimas y los líquidos que hay ahí. Así que es casi
imposible que te estés volviendo verde por haber comido una planta.
ABUELA: ¿Y entonces por qué tanta preocupación?
MARGARITA: En parte, porque es algo nuevo, y lo nuevo da miedo. Hace cientos de miles
de años que usamos fuego para cocinar la comida, y a nadie parece preocuparle. Hace
años que usamos freezers y conservantes para que la comida dure más. Papá siempre me
cuenta del miedo que tenían muchos con el microondas, que podía dar cáncer.
Mi abuela la lechuga
-7ABUELA: Pero entonces ¿los alimentos transgénicos no son peligrosos?
MARGARITA: Los que hoy se cultivan y consumen han sido controlados,
y no son peligrosos.
ABUELA: Ah, alguien controla…
MARGARITA: Sí, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación y las comisiones
que la asesoran. Como te dije, es CASI imposible que un gen de una planta transgénica entre en
una célula de un ser humano.
ABUELA: ¿Pero si no nos podemos convertir en planta, cuál es el peligro?
MARGARITA: Primero tenés que saber que las plantas genéticamente modificadas que
se consumen en Argentina son maíz, algodón y soja, que son resistentes a herbicidas o a
polillas, o a ambos.
-8Dra. Amaicha Mara Depino
ABUELA: ¿Cómo los hacen resistentes a las polillas? ¡Me vendría muy bien lana con esas
características!
MARGARITA: El maíz y el algodón resistentes expresan una toxina que proviene de
una bacteria y que impide que las larvas de esos insectos se desarrollen.
ABUELA: Entonces lo que comemos son genes de bacterias, mezclados con los del maíz.
MARGARITA: Sólo unos pocos genes en particular, pero sí.
Pag.18/40
ABUELA: Y esa toxina, ¿no podría ser tóxica para nosotros los humanos?
MARGARITA: Podría, pero la toxina ya se utilizaba como insecticida tradicional antes de la
aparición de los organismos genéticamente modificados.
Mi abuela la lechuga
-9ABUELA: O sea que no es nada nuevo.
MARGARITA: No del todo, pero igual hay que controlar que no afecte la salud de
quienes comen el cultivo y de quienes viven cerca. Además en la planta quedan otros
genes de cuando se fabricó, que son resistencias para antibióticos. Mucha gente teme
que las bacterias que viven en nuestro sistema digestivo adquieran esa resistencia y
después nos enfermemos y ningún antibiótico funcione.
ABUELA: Claro, porque eso es CASI imposible que pase. Pero puede pasar.
MARGARITA: Sí. Por eso se están desarrollando plantas que no tengan esos genes.
ABUELA: ¿Y lo de los herbicidas?
MARGARITA: En ese caso la idea es la opuesta a la de la toxina. El gen que se
introduce le da a la planta de maíz, de soja o de algodón resistencia a un herbicida
que se llama glifosato.
ABUELA: ¿Y para qué queremos resistencia a un herbicida?
MARGARITA: Con estos cultivos crecen plantas que no son las que le interesa al agricultor
(como alrededor de tus rosales), y como te podés imaginar no se puede ir por todo un
campo sacándolas a mano. Si nuestro cultivo es resistente, podemos rociar un herbicida
que matará a todas las plantas menos a la que nos interesa.
-10Dra. Amaicha Mara Depino
ABUELA: Ya entendí que ese gen de la resistencia no afecta nuestra salud, pero ¿qué pasa
con los herbicidas? Cuando fumigo los rosales tu padre me hace usar guantes y máscara.
MARGARITA: Otra vez es trabajo de los organismos de control, pero hasta donde
sabemos las cantidades que nos llegan no son tóxicas.
ABUELA: O sea, que por ahora no hay razón para creer que los organismos vegetales
genéticamente modificados puedan afectar nuestra salud.
MARGARITA: No, por ahora no.
Mi abuela la lechuga
-11El mate se había lavado y las dos nos quedamos pensativas. Yo pensaba qué bueno sería
tener yerba mate transgénica cuyos mates durasen más, mi abuela murmuraba algo
acerca de que las cosas antes eran distintas.
-12Dra. Amaicha Mara Depino
Glosario
ADN: Sigla para ácido desoxirribonucleico. Ácido nucleico formado por desoxirribonucleótidos, en los que el
azúcar es desoxirribosa y las bases nitrogenadas son adenina, timina, citosina y guanina. Excepto en ciertos
virus a ARN, el ADN constituye la información genética. En su forma nativa, el ADN es una hélice doble.
Bacteria: Microorganismo procarionte (es decir, sin núcleo), generalmente recubierto por una pared celular
rígida.
Bt: Abreviatura de Bacillus thuringiensis. Cuando se refiere a un cultivo (Ej. maíz Bt), es aquel al que se le ha
introducido un gen de esta bacteria con el fin de hacerlo resistente a cierta plaga de insectos.
Enzima: Macromolécula biológica que actúa como catalizador. La mayoría de las enzimas son proteínas,
aunque ciertos ARN, llamados ribozimas, también tienen actividad catalítica.
Gen: Unidad física y funcional del material hereditario que se transmite de generación en generación. Desde
el punto de vista molecular, es la secuencia de ADN completa necesaria para la producción de una proteína o
un ARN funcional.
Glifosato: Compuesto activo de algunos herbicidas que se usan para eliminar un amplio espectro de
malezas. Actúa inhibiendo la función de la enzima 3-enolpiruvil-shiquimato-5-fosfato sintasa (EPSPS).
Herbicida: Compuesto o mezcla de compuestos que eliminan o impiden el desarrollo de las hierbas. Se lo
emplea para controlar las malezas en los cultivos.
Mutación: Cambio permanente y heredable en la secuencia de nucleótidos que puede originar, o no,
cambios en el fenotipo. El término mencionado en el cuento es "mutante", haciendo referencia a un
organismo que lleva una mutación.
Toxina: Sustancia producida generalmente por microorganismos (bacterias y hongos), con capacidad de
Pag.19/40
provocar un cuadro patológico en animales o humanos.
Transgénico o genéticamente modificado: Cualquier organismo cuyo material genético ha sido
modificado de una manera que no se produce en la naturaleza. Entran en esta definición las modificaciones
producidas por las técnicas de ADN recombinante o ingeniería genética, por la microinyección directa, y por
fusión celular.
Fuente: Glosario de términos de biotecnología en www.argenbio.org
ACTIVIDAD N°14: Biorremediación
Investigar la capacidad de biorremediación de la Azolla, un helecho acuático
Cuando los organismos o las masas acuáticas están contaminadas con metales pesados o petróleo, por
ejemplo, una de las opciones es la biorremediación: el uso de microorganismos o plantas que eliminan el
contaminante (e incluso lo metabolizan produciendo sustancias menos peligrosas) o los acumulan, lo
que facilita su eliminación.
La fitorremediación utiliza la capacidad natural de las plantas para albergar, degradar o eliminar
productos tóxicos y contaminantes del suelo, barro, sedimentos o aguas subterráneas.
Una de estas plantas es la Azolla: una variedad de helecho que flota en agua y que puede acumular
metales pesados como níquel, cadmio o mercurio; estas plantas son fáciles de recolectar y se secan muy
rápido . Estas características la convierten en el candidato perfecto para la biorremediación , aunque
siempre es importante evaluar el riesgo potencial de introducir una nueva especie en un ecosistema.
Hipótesis: La Azolla disminuirá la conductividad del agua porque absorbe iones metálicos. ¿Afecta en
algo más a calidad del agua?
Para probar esta hipótesis y contestar la pregunta se pueden monitorizar diferentes parámetros del agua
durante dos semanas. Además de medir la conductividad, también investigamos algunos aspectos de la
calidad del agua fácilmente medibles y para los que dispongamos de equipos.
Experiencia:
1. Añade 250 ml de agua de diferentes lugares en cada uno recipientes de vidrio y colócalos
delante de la ventana.
2. Medir los parámetros en los dos recipientes.
3. Añadir unos 50 g. de Azolla a uno de los recipientes (añadir más si la planta está muy
humedecida). El segundo recipiente permanece sin tratar.
(Se puede ampliar la investigación usando otra planta acuática –una que no absorba metales
pesados como la lenteja de agua (Lemma spp.)- en un tercer recipiente).
Pag.20/40
No añadas ni cambies el agua durante el experimento.
Registros
1. Mide la conductividad para determinar la concentración de electrolitos
La conductividad debe disminuir con el paso del tiempo debido a que la Azolla retira iones
metálicos.
2. Mide la concentración de diferentes iones. Puedes usar tiras comerciales de ensayo directo.
3. La medida del pH mediante un pHmetro o una tira indicadora nos da información de la
concentración de dióxido de carbono (CO2).
La respiración celular de la planta debería aumentar la concentración de CO2 y por tanto
disminuiría el pH.
4. Medida de la salinidad (concentración de ión cloruro) usando una tira.
Si aumenta la salinidad, lo debería hacer por igual en ambas muestras de agua – sería el resultado
de la evaporación, pues la Azolla no absorbe iones cloruro.
ACTIVIDAD N°15: LINEA DE TIEMPO
Actividad en el campus virtual: Investiga en qué fecha se produjeron estos avances y
descubrimientos de la siguiente lista y luego armen una línea de tiempo en el campus
virtual.
 FDA aprueba el primer alimento genéticamente modificado: el tomate
"Flavr Savr".
 Alexander Fleming notifica el descubrimiento de un moho capaz de
detener la duplicación de bacterias, conduciendo al primer
antibiótico: La Penicilina.
 GloFish, la primera mascota biotecnológica hace furor en EEUU. El pez
resalta en la oscuridad gracias a la adición del gen para
bioluminiscencia.
 Primera vaca transgénica que produce leche con lactoferrina humana
como componente de la formula infantil.
 Primer tratamiento de terapia génica en una niña de 4 años con un
trastorno del sistema inmune (síndrome de ADA). Se suspende el
tratamiento debido al debate bioetico que se produce pese a
resultados alentadores.
 Microorganismos son descubiertos por Anton van Leeuwenhoek.
Pag.21/40
Guía teórica
2012
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.
Pag.22/40
¿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.23/40
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.24/40
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.25/40
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.26/40
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.27/40
¿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.28/40
¿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.29/40
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.30/40
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.31/40
¿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.32/40
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 CO 2 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.33/40
¿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.34/40
¿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.35/40
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.36/40
¿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.37/40
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.38/40
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.
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.39/40
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.
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.
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.
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.40/40