biotecnologia

Experto Universitario

PROGRAMAFORMACINENELREADELASALUD

BIOTECNOLOGA APLICADA A LOS ALIMENTOS

GUA DOCENTE 2012

I.ASPECTOSGENERALESDELAASIGNATURA

II.GUADEESTUDIO

III.PROGRAMACINTEMPORALDELCURSO

Estrella Corts, Gloria Morcillo

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BIOTECNOLO

GA APLICADA A LOS ALIMENTOS

I. ASPECTOS GENERALES DE LA ASIGNATURA

OBJETIVOS DEL CURSO

Este curso se plantea como una introduccin a la Biotecnologa y a sus aplicaciones especficas en el campo de la alimentacin humana. El objetivo es dar a conocer las bases cientficas de la Biotecnologa y presentar el abanico de aplicaciones que las tcnicas de la Ingeniera Gentica han abierto en el campo de la produccin de alimentos

Se analizar, en primer lugar, el papel de los genes en los seres vivos para, a continuacin, explicar las tcnicas y las estrategias que se emplean para modificar los genes de los organismos, especialmente aquellos que se utilizan como alimentos o bien para procesar alimentos, con el fin de hacerlos ms adecuados a nuestras necesidades y obtener un mayor beneficio de los mismos. Se describirn las diversas aplicaciones de la Biotecnologa en los campos de los alimentos fermentados, de los alimentos de origen vegetal y de la ganadera, as como las nuevas tcnicas de anlisis de alimentos y deteccin de fraudes alimentarios. Finalmente, se discutirn los beneficios y los posibles riesgos para la salud humana y el medio ambiente de la nueva Biotecnologa y de los alimentos genticamente modificados obtenidos por medio de las tcnicas de la Ingeniera Gentica.

Los contenidos del curso se estructuran en 12 temas:

Tema 1. Biotecnologa.

Tema 2. Alimentos y Biotecnologa.

Tema 3. DNA, genes y genomas.

Tema 4. Del gen a la protena.

Tema 5. Ingeniera gentica.

Tema 6. Microorganismos y alimentos fermentados.

Tema 7. Microorganismos Genticamente Modificados. Su aplicacin en los alimentos y sus

potenciales efectos sobre la salud y nutricin del hombre.

Tema 8. La biotecnologa en la agricultura: Plantas transgnicas.

Tema 9. Animales transgnicos.

Tema10. Tcnicas moleculares aplicadas al anlisis de alimentos y deteccin de fraudes

alimentarios.

Tema 11. Alimentos transgnicos y la seguridad para la salud.

Tema 12. Alimentos transgnicos y la seguridad ambiental.

BIOTENOLOGA APLICADA A LOS ALIMENTOS

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MATERIALES Y MEDIOS PARA EL ESTUDIO LIBRO DE TEXTO BIOTECNOLOGA Y ALIMENTACIN. G. Morcillo, E. Corts, J. L. Garca. Cuadernos de la UNED. UNED-ediciones. 2 Edicin, 2011 ISBN: 978-84-362-6367-1 En el libro encontrar todos los temas del programa que debe estudiar a lo largo del curso, desarrollados y con bibliografa complementaria de ampliacin, as como direcciones de internet de inters para cada uno de los temas. CD ROM DE PRCTICAS INGENIERA GENTICA. LABORATORIO VIRTUAL DE IDENTIFICACIN DE TRANSGNICOS. M. Lpez, J.G. Morcillo, E. Corts, G. Morcillo. CD. Editorial UNED. 2010. ISBN: 978-84-36256444. En el CD encontrar explicaciones complementarias por medio de imgenes y animaciones sobre las principales herramientas y tcnicas de la ingeniera gentica que le ayudarn a comprender los fundamentos de las mismas. Adems, realizar el anlisis para la deteccin de un alimento transgnico en un laboratorio virtual. El libro de texto y el CD se env an a su domicilio postal desde la secretar a de Fundacin UNED una vez formalizada la matr cula. ANEXOS Los anexos contienen diversos documentos relacionados con el temario que constituyen materiales de ampliacin de los contenidos del programa y estarn a disposicin de los alumnos progresivamente a lo largo del curso en el curso virtual y en la pgina web del curso. PGINA WEB Para tener una informacin actualizada de la marcha del curso debe consultar la pgina web:

http://www.uned.es/experto-biotecnologia-alimentos/ Aqu encontrar, adems de informacin general, los cuestionarios de evaluacin, los documentos anexos y circulares informativas, que se irn aadiendo progresivamente a lo largo del curso, por lo que es muy importante que la consulte regularmente para evitar retrasos en las fechas de entrega de los cuestionarios de evaluacin y trabajo final. Adems encontrar enlaces de inters relacionados con Biotecnolog a de los Alimentos, bibliograf a, noticias, videoconferencias, etc. CURSO VIRTUAL Dentro del CampusUNED en http://www.uned.es y con las claves que se le han suministrado a la hora de hacer la matrcula, tendr acceso a los Foros de comunicacin con el equipo docente y con los estudiantes. CORREO ELECTRNICO

[email protected] a este correo debe enviar como archivos adjuntos los cuestionarios resueltos y el trabajo final y tambin puede realizar consultas al equipo docente.


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EQUIPO DOCENTE Dra Gloria Morcillo. Catedrtica de Universidad. rea de Biologa Celular. Departamento de Fsica Matemtica y de Fluidos. Grupo de Biologa y Toxicologa Ambiental. Facultad de Ciencias. UNED. Dra Estrella Corts. Profesora Titular de Universidad. rea de Bioqumica y Biologa Molecular. Departamento de Fsica Matemtica y de Fluidos. Grupo de Biologa y Toxicologa Ambiental. Facultad de Ciencias. UNED. TUTORAS Las consultas al profesorado se podrn realizar personalmente, por telfono y por correo electrnico. Horario de guardias: Lunes de 10:00 a 13:30 / Jueves de 16:00 a 19:30 (excepto festivos y periodos de exmenes de la UNED). Estrella Corts Rubio Despacho 231. Facultad de Ciencias, UNED. Telfono: 91 3988123 Correo electrnico: [email protected] Gloria Morcillo Ortega Despacho 228. Facultad de Ciencias, UNED. Telfono: 91 3987328 Correo electrnico: [email protected] Direccin Postal: Estrella Corts Gloria Morcillo UNED. Facultad de Ciencias Senda del Rey 9. 28040 Madrid. Espaa Para consultas administrativas relacionadas con tasas, matr cula y diplomas, dirigirse a: Fundacin General de la UNED c/ Francisco de Rojas 2, 2 dcha. 28010 Madrid. Tels: 91 3867275 / 91 3861592 http://www.fundacion.uned.es [email protected]


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EVALUACIN La evaluacin del curso se realizar mediante pruebas no presenciales. Estas consistirn en dos cuestionarios de evaluacin (C1 y C2) con preguntas de tipo test, la realizacin de una prctica virtual (PV) y la entrega del correspondiente cuestionario sobre la misma (C3), y la elaboracin de un trabajo final de curso (TF). Es necesario realizar y superar todas las pruebas para la obtencin de apto y del diploma acreditativo. Los cuestionarios de preguntas de tipo test versarn sobre los contenidos del programa desarrollados en el libro de texto y en los materiales adicionales que se le enviarn a lo largo del curso como ANEXOS. Estas pruebas nos permitirn evaluar el nivel de comprensin de los conocimientos adquiridos.

El primer cuestionario C1 se basa en preguntas correspondientes a los contenidos de los temas 1 al 6 del programa. Estar disponible en marzo, deber ser contestado y devuelto para su correccin a las profesoras con fecha lmite 31 de marzo.

El segundo cuestionario C2 se basa en preguntas correspondientes a los contenidos de los temas 7 al 12 del programa. Estar disponible en mayo, deber ser contestado y devuelto para su correccin por las profesoras con fecha lmite 31 de mayo.

La prctica virtual PV se encuentra en el CD-ROM INGENIERA GENTICA. LABORATORIO VIRTUAL DE IDENTIFICACIN DE TRANSGNICOS consiste en el anlisis para la deteccin de un alimento transgnico aplicando las tcnicas moleculares que se han estudiado en el libro y que se explican tambin en el propio CD-ROM mediante animaciones didcticas. Una vez visualizado el CD y realizada la prctica deber remitirnos las respuestas a las preguntas planteadas en el cuestionario de la prctica que estar disponible en mayo, y deber ser contestado y devuelto para su correccin por las profesoras con fecha lmite 31 de mayo.

El trabajo final del curso TF versar sobre un tema de libre eleccin relacionado con el programa del curso entre los propuestos por las profesoras del mismo, y que se les comunicar en abril. El trabajo deber estar estructurado en distintos apartados, puede estar ilustrado con esquemas o figuras que ayuden a su comprensin. El trabajo se debe presentar mecanografiado (ordenador) y la extensin mnima debe ser de 12 pginas y mxima 30. En la portada se indicar el ttulo y el nombre y apellidos del autor, debe poseer un ndice de contenidos y deber incluir la bibliografa consultada para su elaboracin. El trabajo deber ser enviado a las


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profesoras del curso por correo postal o por e-mail (como archivo adjunto en formato word o pdf). La fecha recomendada para el envo del trabajo es antes del 15 de julio, siendo la fecha lmite el 15 de agosto.


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II. GUA DE ESTUDIO

TEMA 1. BIOTECNOLOGA Lo primero que debemos plantearnos, antes de adentrarnos en las aplicaciones de la

Biotecnologa en el campo de la alimentacin, es definir qu entendemos por Biotecnologa. Es necesario conocer en qu consiste y qu la distingue de otras tecnologas. Para ello, en este tema se har un breve recorrido por su historia y se analizar, con algo ms de detalle, su desarrollo reciente con la aplicacin de las nuevas tcnicas de Gentica Molecular. Tambin se esbozarn sus diferentes campos de aplicacin, adems del campo de la alimentacin. Estos son los objetivos de este tema.

Es asimismo importante definir con precisin los distintos trminos que se utilizan en el difcil y a menudo confuso lenguaje de la Biotecnologa, ya que es frecuente la confusin entre trminos relacionados que a veces se tratan como sinnimos de forma incorrecta, como son biotecnologa, ingeniera gentica, organismos modificados genticamente, transgnicos, clnicos, etc. Se trata de una primera introduccin, muchos de estos conceptos se explicarn con ms detalle en los siguientes captulos.

Los objetivos espec ficos de este tema que debe conocer una vez finalizada su lectura y estudio son los siguientes:

- Definir la Biotecnologa - Conocer los orgenes y la historia de la Biotecnologa - Distinguir entre Biotecnologa tradicional y la nueva Biotecnologa - Conocer los fundamentos de la Ingeniera Gentica - Distinguir entre mejora gentica, basada en seleccin artificial y mutagnesis, y modificacin gentica provocada por ingeniera gentica - Distinguir entre organismos modificados genticamente (GM) y organismos transgnicos - Conocer los diferentes campos de aplicacin de la Biotecnologa, y sus implicaciones econmicas y sociales - Identificar a los protagonistas biolgicos de esta tecnologa - Conocer las caractersticas de las bacterias y la estructura peculiar de sus clulas procariotas - Conocer las caractersticas especficas de los hongos - Conocer algn ejemplo concreto de procesos biotecnolgicos en los que intervienen bacterias y hongos - Discutir las perspectivas de futuro de la Biotecnologa


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Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 1.1 Qu es la Biotecnologa? 1.2 Una larga historia para una tecnologa de moda 1.3 La revolucin Biotecnolgica del siglo XX 1.4 La Ingeniera Gentica: nuevas herramientas para la Biotecnologa 1.5 Biotecnologa tradicional y Biotecnologa actual 1.6 Organismos modificados genticamente OGMs 1.7 Campos de aplicacin de la nueva Biotecnologa 1.8 Repercusiones econmicas de la Biotecnologa 1.9 Los protagonistas de la Biotecnologa Las bacterias Los hongos 1.10 El futuro de la Biotecnologa

TEMA 2. ALIMENTOS Y BIOTECNOLOGA La tecnologa ha sido aplicada por los seres humanos para satisfacer un sinfn de necesidades y deseos diversos, desde la construccin de viviendas, la obtencin de alimentos, la produccin de vestidos, el transporte, la transmisin de mensajes, a la obtencin de diversiones triviales. La alimentacin es la ms fundamental de todas las necesidades humanas y, lgicamente, ha estado fuertemente influida por el desarrollo de la tecnologa. Las tcnicas ms simples y primitivas, como las prcticas agrcolas tradicionales, se basaban en un conocimiento meramente emprico de la naturaleza, las actuales ms complejas y sofisticadas se basan en un profundo conocimiento cientfico de los seres vivos. La actual Biotecnologa molecular de los alimentos utiliza las nuevas oportunidades ofrecidas por el desarrollo de la ingeniera gentica para investigar en nuevos procesos de elaboracin de productos alimentarios ms eficientes y seguros y en nuevos alimentos con mejores cualidades tanto para el consumidor como para el productor. Los objetivos espec ficos de este tema son: - Distinguir las etapas fundamentales en la historia de la alimentacin humana y los hitos fundamentales que han marcado su evolucin


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- Conocer la estrecha relacin entre biotecnologa y alimentacin, y la enorme importancia que ha tenido la biotecnologa, desde los procesos ms simples y primitivos a los ms sofisticados que se emplean en la actualidad, para la obtencin de alimentos - Diferenciar entre los conceptos de alimentacin y nutricin - Conocer los nutrientes y diferenciar las distintas clases de nutrientes - Entender el significado y la importancia del proceso de digestin de los alimentos - Conocer los distintos tipos de alimentos y las diferentes formas de clasificarlos - Entender el significado de dieta y los requerimientos nutricionales y energticos en funcin de la tasa metablica - Diferenciar los distintos mtodos, fsicos, qumicos y biolgicos, que se emplean para la conservacin de los alimentos, y reconocer la importancia de cada uno de ellos - Establecer la estrecha relacin entre alimentacin y salud, y conocer las enfermedades relacionadas directamente con la alimentacin - Analizar los problemas relacionados con la alimentacin de la poblacin mundial - Relacionar los avances actuales en los procesos biotecnolgicos con la obtencin de nuevos alimentos y alimentos modificados genticamente Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 2.1 La disponibilidad de alimentos 2.2 Historia de la alimentacin

Primeros alimentos Inicio de la agricultura La revolucin verde La nueva revolucin: cultivos modificados genticamente

2.3 Alimentos y Biotecnologa 2.4 Alimentacin y nutricin 2.5 Nutrientes

Hidratos de carbono. Grasas. Protenas Vitaminas Minerales

2.6 Digestin de los alimentos 2.7 Comemos genes cuando ingerimos alimentos 2.8 Tipos de alimentos 2.9 Dieta y requerimientos nutricionales 2.10 Conservacin de los alimentos


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Mtodos fsicos Mtodos qumicos

Aditivos Mtodos biolgicos

2.11 Alimentacin y salud Enfermedades relacionadas con la alimentacin Sobrealimentacin Malnutricin

Deficiencia calrica Desequilibrio nutricional

Enfermedades de origen alimentario Infecciones alimentarias Intoxicaciones alimentarias

2.12 Problemas de la alimentacin mundial 2.13 Nuevos alimentos y alimentos modificados genticamente La tecnologa enzimtica y biocatlisis Alimentos modificados genticamente Tcnicas para la deteccin de contaminantes y fraude alimentario

TEMA 3. DNA, GENES Y GENOMAS Para poder comprender los avances de la nueva Biotecnologa molecular es fundamental tener una idea muy clara de lo que es un gen.

Las prcticas y aplicaciones de esta nueva poca de la Biotecnologa han sufrido una profunda revolucin con la utilizacin de las tcnicas de la Ingeniera Gentica, ya que stas permiten la manipulacin in vitro controlada y dirigida del material gentico de los organismos que van a ser los protagonistas de los procesos biotecnolgicos.

Comenzaremos analizando en este tema qu entendemos por informacin gentica, y qu es lo que sabemos hoy da acerca del significado, la estructura molecular y la organizacin de los genes y los genomas. Los objetivos espec ficos de este tema son: - Comprender el significado del material gentico de los seres vivos


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- Conocer qu es un gen, su significado funcional, y la evolucin del concepto de gen a lo largo del siglo XX - Entender la estructura qumica de la molcula de DNA - Analizar y comprender el lenguaje de la informacin gentica - Conocer el mecanismo de la replicacin del DNA y su importancia biolgica - Entender el concepto de mutacin y su significado biolgico - Conocer la organizacin del material gentico en el interior de las clulas - Entender el concepto de genoma y reconocer la importancia del anlisis molecular de los genomas Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 3.1 Qu es el material gentico? 3.2 Qu es un gen? 3.3 Estructura del DNA. La doble hlice 3.4 El lenguaje de los genes 3.5 El DNA se autorreplica 3.6 Los errores en el DNA: las mutaciones 3.7 DNA y genes 3.8 Genes y cromosomas 3.9 Genes y genomas

TEMA 4. DEL GEN A LA PROTENA En este tema vamos a profundizar algo ms en el estudio del gen para conocer los procesos mediante los cuales se expresa la informacin gentica. El objetivo es entender cmo funcionan los genes. El DNA tiene la informacin para hacer todas las protenas de la clula. Las protenas son la materia prima de la vida. Las partes de las clulas que no estn hechas de protenas estn hechas por protenas. Muchas de estas protenas funcionan como enzimas controlando las reacciones qumicas que tienen lugar en la clula, por tanto, todos los procesos celulares dependen, en ltima instancia, de la informacin codificada en los genes. Los objetivos espec ficos de este tema son:


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- Entender cmo la informacin contenida en los genes se materializa en las protenas y stas son responsables de las caractersticas y las funciones de las clulas, y, por tanto, de los organismos - Conocer la estructura qumica de las protenas, su importancia en la vida de las clulas y la diversidad de funciones que desempean estas molculas - Conocer la existencia del RNA, una molcula intermediaria - Conocer la estructura del RNA, los distintos tipos de RNAs y sus diferentes funciones en las clulas - Entender el concepto de cdigo gentico, su funcionamiento y su significado biolgico - Conocer las etapas fundamentales del proceso de sntesis de protenas - Entender el significado biolgico de las mutaciones y sus consecuencias en la sntesis de protenas - Entender la importancia de la regulacin de la expresin de los genes y los mecanismos implicados - Conocer la arquitectura molecular de los genes y las diferencias entre la organizacin de los genes en las clulas procariotas y eucariotas Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 4.1 La informacin gentica se materializa en las protenas 4.2 Las protenas 4.3 Del gen a la protena 4.4 Un intermediario: el RNA 4.5 Un diccionario molecular: el cdigo gentico 4.6 Sntesis de protenas: traduccin 4.7 Cambios en los genes: mutaciones 4.8 Consecuencias de las mutaciones 4.9 Regulacin de los genes: activacin y represin 4.10 Arquitectura de un gen

TEMA 5. INGENIERA GENTICA

La biologa en estos ltimos cincuenta aos ha dado un paso de gigante en el conocimiento de los genes y de su funcionamiento. Esta explosin de nuevos conocimientos y el ritmo vertiginoso al cual avanzan sus aplicaciones ha sido posible gracias a la tecnologa del DNA


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recombinante, llamada tambin Ingeniera Gentica. Como venimos diciendo, la Ingeniera Gentica tambin ha tenido importantes aplicaciones prcticas en el campo de la Biotecnologa. Trataremos de esbozar sus principios para poder entender las importantes y revolucionarias consecuencias de esta nueva tecnologa. Las herramientas de la ingeniera gentica que consisten, fundamentalmente, en una serie de enzimas para cortar el DNA, unos vectores para transportar genes y unas cuantas tcnicas para caracterizar el DNA, permiten la manipulacin del material gentico y la creacin de nuevas combinaciones de genes procedentes incluso de especies diferentes. Los objetivos espec ficos de este tema son: - Definir la Ingeniera Gentica o la tecnologa del DNA recombinante y conocer sus fundamentos - Entender el significado de la clonacin de genes y su utilidad - Conocer las diversas aplicaciones de la ingeniera gentica - Explicar las diversas herramientas de la ingeniera gentica - Describir la utilidad de las enzimas de restriccin, su descubrimiento, los tipos, y su importancia para aislar genes - Identificar otros tipos de enzimas de enorme importancia para trabajar con genes - Conocer el papel de los vectores para transportar genes al interior de las clulas - Describir distintos tipos de vectores y sus caractersticas - Entender las estrategias que se utilizan para introducir genes en las clulas - Conocer los diferentes tipos de clulas hospedadoras de genes forneos - Reconocer las caractersticas y las peculiaridades de los distintos tipos de clulas hospedadoras de genes - Conocer las distintas tcnicas que se utilizan en el laboratorio para aislar, identificar y manipular los genes: - Los fundamentos de la electroforesis - Los fundamentos de la hibridacin con sondas para identificar y aislar genes - Los fundamentos de las tcnicas de secuenciacin de genes - Los fundamentos, la importancia y las aplicaciones de la reaccin en cadena de la

polimerasa (PCR) - La tecnologa de los Biochips y sus aplicaciones, tambin conocidos como microarrays Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 5.1. La ingeniera gentica 5.2 Algunas aplicaciones de la ingeniera gentica 5.3 Las herramientas y las tcnicas para manipular los genes


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5.4 Enzimas de restriccin 5.5 Otras enzimas 5.6 Vectores Plsmidos Virus bacterifagos Csmidos Otros vectores 5.7 Introduccin de genes en clulas hospedadoras 5.8 Clulas hospedadoras Las bacterias Las levaduras Levaduras ms utilizadas en ingeniera gentica Procesos de transformacin Vectores especficos de levaduras Clulas vegetales y animales 5.9 Tcnicas para trabajar con genes 5.10 Electroforesis 5.11 Hibridacin con sondas 5.12 Secuenciacin del DNA 5.13 Reaccin en cadena de la polimerasa (PCR) 5.14 Biochips

TEMA 6. MICROORGANISMOS Y ALIMENTOS FERMENTADOS

Uno de los campos ms importantes de la Biotecnologa de alimentos es la produccin de alimentos fermentados. La fermentacin de los alimentos producida por microorganismos, fundamentalmente bacterias y levaduras, ha sido utilizada por la humanidad desde hace miles de aos como una importante forma de conservacin y de obtener nuevos olores y sabores ms agradables para los alimentos.

En este tema se analizarn los distintos tipos de fermentaciones y algunos ejemplos de los alimentos y bebidas obtenidas por fermentacin. Las aplicaciones de la ingeniera gentica en la mejora de los procesos de fermentacin de alimentos, inciden tanto en la en la obtencin de las enzimas utilizadas en estos procesos a partir de microorganismos modificados genticamente como en la modificacin gentica de los propios microorganismos que participan directamente y son responsables de las fermentaciones.


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Los objetivos espec ficos de este tema son: - Reconocer la importancia y la diversidad de alimentos fermentados - Reconocer el papel de los microorganismos en la produccin de alimentos fermentados - Identificar la produccin de alimentos fermentados como un proceso biotecnolgico, y reconocer su utilizacin por la humanidad mucho antes de que fuera bautizado con este nombre y de que se conocieran sus fundamentos biolgicos - Conocer los distintos tipos de alimentos y bebidas fermentadas - Identificar los microorganismos y los procesos metablicos implicados en cada uno de ellos - Conocer las investigaciones actuales y la mejora de los microorganismos y de los procedimientos de fabricacin como consecuencia de la aplicacin de la ingeniera gentica - La produccin de pan - La produccin de vinos y cavas - La produccin de cerveza - La produccin de bebidas alcohlicas destiladas - Los productos lcteos - Las fermentaciones de productos crnicos - Las fermentaciones de productos vegetales - Reconocer la importancia de los microorganismos como fuentes para la obtencin de enzimas - Conocer la utilizacin de los microorganismos como alimentos Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 6.1 Microbiologa de los alimentos fermentados 6.2 Produccin de pan 6.3 Mejora de la levadura panadera por ingeniera gentica 6.4 Produccin de vinos y cavas 6.5 Levaduras vnicas transgnicas 6.6 La produccin de cerveza 6.7 Levaduras cerveceras modificadas genticamente 6.8 Produccin de bebidas alcohlicas destiladas 6.9 Productos lcteos El yogur y las leches fermentadas Los quesos 6.10 Biotecnologa de las bacterias lcticas


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6.11 Fermentaciones crnicas 6.12 Fermentacin de vegetales 6.13 Los microorganismos como productores de enzimas 6.14 Los microorganismos como alimento

TEMA 7 MICROORGANISMOS GENTICAMENTE MODIFICADOS. Su aplicacin en los alimentos y sus potenciales efectos sobre la salud y nutricin del hombre

En los alimentos fermentados los microorganismos pueden permanecer en el propio alimento pero pueden estar muertos, inactivados o viables. Cuando se usan microorganismos genticamente modificados (MGM) estas alternativas pueden tener distintas implicaciones desde el punto de vista de la seguridad. Debido a la plasticidad de los genomas microbianos y los mecanismos de intercambio gentico que pueden ocurrir, la contaminacin gentica es un tema que debe ser debidamente controlado y estudiado.

En este captulo nos referiremos al empleo e impacto de los MGM sobre la nutricin humana teniendo en cuenta sus numerosos usos actuales y potenciales en un futuro.

Los objetivos espec ficos de este tema son: - Explicar las posibles interacciones de los MGM de los alimentos con la microflora humana endgena. - Conocer las dificultades en el estudio de las interacciones de los microorganismos entre s dada la multitud de genes implicados. - Recordar los mecanismos de trasferencia gnica entre microorganismos: conjugacin transduccin, transformacin. - Describir los distintos criterios que hay que tener en cuenta a la hora de evaluar la seguridad de los MGM en los alimentos en funcin del uso de los mismos y de la viabilidad del microorganismo empleado. - Conocer las ventajas y posibles riesgos que podra tener para la salud humana el uso de los MGM.

Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes:


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7.1 Aplicacin de la tecnologa transgnica a los microorganismos empleados en la alimentacin. Cultivos iniciadores bacterianos Levaduras y hongos filamentosos

7.2 Microorganismos genticamente modificados viables en los alimentos 7.3 Enzimas alimentarias de origen microbiano producidas por MGM 7.4 Otros componentes de los alimentos producidos por MGM

Aromas Aditivos alimentarios cidos orgnicos

7.5 Consecuencias e impacto del uso de los MGMs en alimentos Interacciones con la microflora humana Transferencia gnica entre microorganismos asociados al intestino y asociados a los alimentos El caso concreto del triptfano

7.6 Aspectos reguladores Mtodos de evaluacin de la seguridad de los MGMs de alimentos MGMs viables en los alimentos Contencin gentica Enzimas de alimentos Sabores, aditivos y otros ingredientes de los alimentos

7.7 Lagunas en el conocimiento de los microorganismos Alimentos fermentados Las interacciones con la microflora del anfitrin

7.8 Conclusiones

TEMA 8. LA BIOTECNOLOGA EN LA AGRICULTURA. PLANTAS TRANGNICAS

Como ya se ha comentado en los temas anteriores, los vegetales constituyen el

componente nutricional ms importante para la humanidad y son la fuente de multitud de materias primas de gran utilidad. Por este motivo la investigacin en el campo de la ingeniera gentica de plantas ha adquirido una gran relevancia. Esto, unido a la menor dificultad que presenta la modificacin gentica de las plantas con respecto a los animales, ha hecho que en tan solo dos dcadas se haya avanzado de una forma espectacular en este campo. Hoy da, se cultivan una gran variedad de especies vegetales de inters agrcola y comercial modificadas genticamente


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(plantas GM llamadas tambin plantas transgnicas) y la extensin de estos cultivos en el mundo crece de forma exponencial. Actualmente se encuentran en el mercado una gran variedad de productos alimentarios procedentes de estos cultivos.

En este tema se analiza en primer lugar la importancia de las plantas agrcolas para la alimentacin, se hace una breve introduccin a las plantas vasculares y su clasificacin, y se trata de resaltar la profunda modificacin gentica que han supuesto las prcticas agrcolas para las especies vegetales cultivadas por la humanidad durante milenios. Se realiza un breve repaso histrico de los cambios revolucionarios para la agricultura que han tenido lugar a lo largo del siglo XX. Se plantean las estrategias generales que se siguen para la modificacin gentica de las plantas con las nuevas tcnicas de la ingeniera gentica. Se analizan con algo ms de detalle las tcnicas especficas que se utilizan, as como los problemas concretos que se plantean a la hora de lograr la modificacin gentica de plantas. Se presentan, someramente, las diversas aplicaciones que las plantas GM pueden proporcionar, y se analizan con algo ms de detalle algunos ejemplos de plantas modificadas genticamente relacionadas con el campo de la alimentacin. Objetivos espec ficos Despus de estudiar este tema deber ser capaz de: - Reconocer el papel que las plantas desempean para el resto de los seres vivos del planeta, y su importancia para la humanidad como base de la alimentacin y fuente de multitud de materias primas. - Diferenciar los principales grupos de plantas y sus caractersticas - Explicar los cambios genticos provocados por la domesticacin de determinadas plantas como consecuencia de las prcticas agrcolas realizadas durante milenios, y las principales diferencias que existen entre los mtodos clsicos de mejora y las tcnicas de ingeniera gentica - Mencionar los cambios fundamentales que han tenido lugar a lo largo del siglo XX y su incidencia en la agricultura y en la alimentacin. - Explicar las diferentes estrategias que se pueden plantear para la modificacin gentica de las plantas cultivadas utilizando las tcnicas de la ingeniera gentica y los requisitos y etapas fundamentales de estos procesos. - Explicar las caractersticas de los cultivos de clulas vegetales, la regeneracin de plantas a partir de clulas y los tipos de clulas que se utilizan para la transformacin. - Describir los elementos fundamentales para el diseo de las construcciones gnicas.


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- Enumerar los tipos de vectores especficos de plantas que se utilizan para transportar genes forneos, describir brevemente sus caractersticas y las ventajas e inconvenientes de los mismos. - Enumerar y explicar brevemente los distintos mtodos que permiten la transferencia directa de genes forneos a las clulas. - Explicar los problemas que se plantean a la hora de la expresin de los genes exgenos, la importancia de las regiones reguladoras y el papel de los genes marcadores. - Resumir los objetivos y los distintos campos de aplicacion de la ingeniera gentica de plantas. - Mencionar algunos de los problemas que se plantean actualmente y las soluciones que pueden aportar las plantas modificadas genticamente. - Explicar algunos ejemplos concretos que se estn llevando a cabo para la mejora de las propiedades y el rendimiento de los cultivos, en relacin a: Aumento de la eficiencia del metabolismo Aumento del valor nutritivo Maduracin controlada Tolerancia a condiciones extremas Resistencia a plagas de insectos Resistencia a infecciones vricas Resistencia al ataque de hongos y bacterias Resistencia a herbicidas Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 8.1 Importancia de las plantas para la alimentacin 8.2 Unas bases de Botnica 8.3 La modificacin gentica de las plantas 8.4 Un poco de Historia 8.5 Estrategias para la modificacin gentica de plantas 8.5.1 Cultivos de clulas vegetales 8.5.2 Transformacin de las clulas vegetales 8.5.3 Diseo de la construcciones gnicas 8.6 Transferencia de genes con vectores especficos de plantas 8.6.1 El plsmido Ti 8.6.2 El plsmido Ri 8.6.3 Vectores vricos 8.7 Trasferencia directa de genes 8.8 Expresin de genes exgenos en clulas vegetales


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8.8.1 Regiones reguladoras 8.8.2 Genes marcadores 8.9 Algunas aplicaciones de la ingeniera gentica en plantas 8.10 Mejora de las propiedades de los cultivos 8.10.1 Aumento de la eficiencia del metabolismo

8.10.2 Aumento del valor nutritivo 8.10.3 Maduracin controlada de frutos y flores 8.10.4 Resistencia a condiciones ambientales extremas

8.11 Mejora del rendimiento.Cultivos resistentes a plagas, enfermedades y herbicidas 8.11.1 Resistencia a plagas de insectos

8.11.2 Resistencia a enfermedades vricas 8.11.3 Resistencia a hongos y bacterias 8.11.4 Resistencia a herbicidas

8.12 Las plantas como factoras 8.12.1 Produccin de frmacos

8.12.2 Produccin de plsticos biodegradables 8.13 Descontaminacin ambiental

TEMA 9. ANIMALES TRANSGNICOS

Desde que el hombre comenz a domesticar los animales ha perseguido mejorar la productividad de las distintas razas mediante cruces selectivos para aumentar la produccin de leche, la cantidad de carne o la puesta de huevos. La reproduccin sexual de los animales le ha permitido mezclar al azar patrimonios genticos y ensayar la potencialidad industrial de distintas combinaciones, as ha obtenido razas con mayores rendimientos, todo esto se llev a cabo durante miles de aos, primero sin tener ningn conocimiento cientfico de lo que se estaba haciendo, hasta que fueron descubiertas las leyes de la herencia. Sin embargo, como ya se ha estudiado, la ingeniera gentica ofrece alternativas insospechadas. Al no precisarse cruces sexuales pueden saltarse las barreras de especie y obtener razas con caracteres nuevos.

Un animal transgnico es aquel que ha modificado su patrimonio gentico mediante mtodos diferentes de los utilizados en la mejora gentica tradicional, incorporando genes que proceden de otro animal, planta o microorganismo. Los objetivos de este tema son:


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- Describir cmo se obtiene un animal transgnico. - Conocer cmo se obtiene un animal clnico y cul es el objetivo del desarrollo de esta tecnologa. - Diferenciar entre animal clnico y transgnico - Entender los problemas y dificultades para la obtencin de los animales transgnicos. - Describir las distintas aplicaciones de los animales transgnicos. - Conocer la utilidad potencial de esta tecnologa en la mejora de los animales de granja y otras especies animales tiles para la alimentacin. - Conocer los avances de la ingeniera gentica en peces. - Citar algunos ejemplos de animales transgnicos como biorreactores para la sntesis de protenas de alto valor (protenas teraputicas). Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 9.1 Mtodos de transferencia de genes para la obtencin de animales transgnicos

Microinyeccin de DNA en ovocitos o Microinyeccin pronuclear Otros mtodos Obtencin de quimeras transgnicas por manipulacin de embriones

9.2 Expresin de genes exgenos en animales transgnicos 9.3 Clonacin del patrimonio gentico de un organismo

Individuos clnicos Mtodos de clonacin Historia de la clonacin

9.4 Aplicaciones de los animales transgnicos Animales transgnicos en la industria crnica: incremento de la produccin Mejora de razas con una mayor resistencia a las enfermedades Modificacin de la calidad de la leche Produccin de lana de oveja Granjas farmacuticas Animales transgnicos como modelo para estudiar algunas enfermedades humanas. Xenotransplantes

9.5 Produccin de peces transgnicos Aumento del crecimiento: Mediante la sobreexpresin de la hormona del crecimiento Mejora de la tolerancia al fro y resistencia a las heladas Resistencia a las enfermedades


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Alteracin del metabolismo Esterilidad Peces productores de frmacos

9.6 Beneficios y Riesgos Factores econmicos y aceptacin pblica

TEMA 10. TCNICAS MOLECULARES APLICADAS AL ANLISIS DE ALIMENTOS Y DETECCIN DE FRAUDES ALIMENTARIOS

El conocimiento actual del material gentico de los organismos, es decir del DNA, nos

permite no slo modificarlo, sino tambin detectarlo, aunque se encuentre en muy pequea cantidad, y esto ha permitido utilizando las tcnicas utilizadas en la ingeniera gentica desarrollar mtodos para detectar microorganismos patgenos en los alimentos, para la identificacin de especies en alimentos procesados y, en la identificacin de alimentos elaborados con organismos genticamente modificados. La metodologa aplicada a este tipo de anlisis consiste bsicamente en la identificacin del DNA que se encuentra en el alimento y generalmente para analizar o identificar un DNA determinado se utilizan en biologa molecular dos tipos de tcnicas: unas basadas en la hibridacin con sondas especficas o en la amplificacin de secuencias especficas del DNA. Los objetivos de este tema son: - Conocer algunos de los microorganismos patgenos responsables que ms frecuentemente contaminan un alimento. - Conocer las dificultades para la identificacin de patgenos utilizando los mtodos microbiolgicos y bioqumicos. - Conocer los fundamentos y los principales tipos de mtodos para la identificacin de patgenos basndose en el anlisis del DNA. - Describir las distintas modalidades de aplicar la tcnica de PCR para la identificacin gentica de especies en productos frescos y procesados que carecen de caractersticas morfolgicas reconocibles. - Conocer los mtodos moleculares basados en el anlisis del DNA para la identificacin de alimentos que contienen organismos modificados genticamente.


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Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 10.1 Microorganismos patgenos en los alimentos 10.2 Mtodos de deteccin de microorganismos patgenos 10.3 Aplicacin de las tcnicas de biologa molecular para la identificacin de patgenos en alimentos 10.4 Tcnicas basadas en la hibridacin con sondas de DNA Hibridacin en colonia Southern-Blot 10.5 Reaccin en Cadena de la Polimerasa

Amplificacin de secuencias de RNA por retrotranscripcin y PCR (RT-PCR) PCR anidada 10.6 Identificacin de especies en los alimentos procesados PCR-RFLP

PCR-SSCP 10.7. Identificacin de alimentos preparados con plantas transgnicas Deteccin de las secuencias reguladoras del transgn Deteccin de los genes marcadores Deteccin del gen forneo 10.8. DNA-chips o Microarrays

TEMA 11. LOS ALIMENTOS TRANSGNICOS Y LA SEGURIDAD PARA LA SALUD

Para profundizar en el estudio de la bioseguridad de los alimentos transgnicos es muy importante distinguir los distintos niveles de seguridad que pueden plantearse dentro del sector alimentario. Para simplificar el anlisis se pueden establecer tres grandes reas dentro del campo de la bioseguridad:

1.- Seguridad para el consumidor. 2.- Seguridad para el trabajador. 3.- Seguridad para el medio ambiente. En el apartado de la seguridad del consumidor se enmarcan los aspectos que tienen que

ver con las posibles consecuencias para la salud que puedan derivarse de la ingestin del alimento transgnico. La segunda hace referencia a la proteccin de las personas que manipulan los alimentos transgnicos durante la fase de investigacin y desarrollo, durante su produccin a


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escala industrial o durante su transporte y comercializacin. Por ltimo, cuando se trata de la proteccin del medio ambiente frente a los alimentos transgnicos se analiza el conjunto de medidas que hay que considerar para evitar que la produccin de estos alimentos pueda alterar el medio ambiente.

En este captulo se tratara especficamente la seguridad desde el punto de vista del consumidor. Sin embargo, es obligado precisar que ninguno de estos niveles de seguridad puede considerarse como un compartimento estanco, ya que existe una gran interdependencia entre todos ellos. En muchos aspectos la seguridad del medio ambiente tiene que ver con la salud de las personas, y por tanto con la seguridad de los trabajadores. Los objetivos de este tema son: - Profundizar en el estudio de la bioseguridad para el consumidor de los alimentos transgnicos. - Distinguir los distintos niveles de seguridad que pueden plantearse dentro del sector alimentario. - Conocer el principio bsico de que debe existir una certeza razonable de que el consumo de un alimento no provoque ningn dao. - Conocer los principios en funcin de los cuales se aplica la equivalencia sustancial en la evaluacin de los nuevos alimentos. - Conocer el marco legislativo relativo a la seguridad de los alimentos desde el punto de vista de la proteccin del consumidor en la unin Europea y en Espaa. - Resumir el complejo proceso de evaluacin de un nuevo alimento para su aprobacin en la U.E. - Citar alguna diferencia en materia de etiquetado entre la FDA americana y las normas europeas. - Conocer algunos avances sobre la regulacin y control de la seguridad de los alimentos en la Comunidad Europea y en Espaa. Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 11.1 Los alimentos transgnicos 11.2 El concepto de seguridad en la biotecnologa alimentaria 11.3 El principio de equivalencia sustancial 11.4 La legislacin en materia de proteccin al consumidor 11.4.1 La legislacin en Espaa y en la Unin Europea 11.4.2 La legislacin internacional 11.5 El control de la seguridad 11.6 La percepcin pblica en materia de seguridad de los alimentos transgnicos


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TEMA 12. LOS ALIMENTOS TRANSGNICOS Y LA SEGURIDAD AMBIENTAL

En este captulo se van a exponer los aspectos relativos a la seguridad de los alimentos transgnicos derivados de organismos modificados genticamente (OMG) desde el punto de vista de su produccin y no de su consumo. En este sentido se han de tener en cuenta las normativas que se establecen para asegurar tanto a salud de los productores, es decir la salud de los trabajadores que investigan, fabrican, o manipulan estos alimentos, como las que se dictan para proteger el medio ambiente donde se investigan, producen o comercializan los organismos transgnicos a partir de los cuales se obtienen los alimentos transgnicos. Es importante entender desde el principio que estas normativas de proteccin del trabajador y del medio ambiente se aplican a todos los OMGs independientemente de que se destinen o no al uso alimentario. Por ello, no todos los apartados de estas normativas tienen una aplicacin directa a los alimentos transgnicos.

Por consiguiente, en este captulo se tratarn aspectos relativos a como han de protegerse las personas no tanto frente a la ingestin del alimento transgnico con fines nutricionales sino ante su contacto o ingestin fortuita durante los procesos de manipulacin. Los objetivos de este tema son: - Analizar los distintos aspectos que han de ser considerados a la hora de evaluar el riesgo potencial de un alimento antes de su comercializacin. - Conocer la legislacin para la proteccin especfica del trabajador manipulador de alimentos. - Conocer algunas de las normativas desarrolladas en el mbito europeo y en Espaa para la proteccin del medio ambiente que regulan la utilizacin y liberacin de organismos modificados genticamente. - Conocer algunos foros de discusin y las recomendaciones de algunas organizaciones internacionales en temas relacionados con bioseguridad. - Citar algunas de las preocupaciones de los ciudadanos sobre los riesgos medioambientales de los alimentos transgnicos. Los contenidos de este tema se resumen en los siguientes epgrafes: 12.1 El concepto de seguridad ambiental y su relacin con los alimentos transgnicos 12.2 La legislacin para la proteccin del trabajador


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12.3 La legislacin europea y nacional sobre la proteccin del medio ambiente 12.3.1 Directivas 90/219 y 98/81 12.3.2 Directivas 90/220 y 01/18 12.3.3 La Ley de Bioseguridad espaola Disposiciones generales Utilizacin confinada Liberacin voluntaria de OMG Comercializacin de OMG Informacin y control Infracciones y sanciones Competencias administrativas 12.3.4 Comisin Nacional de Bioseguridad 12.4 La legislacin internacional 12.5 Percepcin pblica sobre los riesgos medioambientales de los alimentos transgnicos


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III. Programacin temporal del curso 2012 Enelcuadroadjuntoseindicanlasfechasenlasquedispondrndelosmaterialesdidcticosylasfechasdeentregadelasactividadesdeevaluacin

Enero2012

LibrodeTextoCDdeprcticas

enviadosporcorreopostal

TEMAS1al6

GuadelCursoenvopostalydisponibleenlaWEB15enero

Febrero2012

ANEXOI

disponibleenlaWEB1defebrero

Marzo2012

1erCuestionariodeEvaluacinC1disponibleenlaWEBel15demarzo

FechadeentregaderespuestasC131demarzo

Abril2012

ANEXOIIdisponibleenlaWEB1deabril

TEMAS7al12

Mayo2012

2CuestionariodeEvaluacinC2disponibleenlaWEBel15demayo

FechadeentregaderespuestasC231demayo

PrcticaLaboratorioVirtualCuestionariodelaPrcticadisponibleenlaWEBel15demayo

FechadeentregacuestionarioC331demayo

Junio2012

Elaboracinyredaccindel

TrabajoFinal

TRABAJO

Julio2012

Fechadeentregadeltrabajo15dejulio

plazolmitefinal15deagosto Consulteregularmentelapginawebdelcursoenlaquedeacuerdoaestaprogramacinencontrar disponibles los cuestionarios de evaluacin, los anexos y las circularesinformativas.http://www.uned.es/experto-biotecnologia-alimentos/

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