Biotecnología y sus AplicacionesCurso Manufactura IProf.: Jacqueline Hernández

Biotecnología

•Definición:•Es la tecnología basada en la biología.•Utilizada especialmente en ▫Agricultura▫Farmacia▫Ciencia de los alimentos▫ Ciencias forestales▫ Medicina

Biotecnología•Definición:• Involucra varias disciplinas y ciencias como :• Biología• Bioquímica• Genética• Virología• Agronomía• Ingeniería• Física• Química• Medicina• Veterinaria entre otras.

Biotecnología

•Repercusión:•Tiene gran repercusión en las farmaceúticas, la

medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos.

•Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereki, en 1919, quien la introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.

Biotecnología

•Convenio sobre Diversidad Biológica 1992:▫La biotecnología podría definirse como

"toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".

Biotecnología

•Biotecnología moderna: se define como la aplicación de:▫Técnicas in vitro de ácido nucleíco,

incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos

Biotecnología•Biotecnología moderna: se define como la

aplicación de:•La fusión de células más allá de la familia

taxonómica que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.

Historia de la Biotecnología

•800 a.c. Recolección de semillas para replantación.[5] Evidencias de que en Mesopotamia se utilizaba crianza selectiva en ganadería.

•6000 a. C.: Medio Oriente, utilización de levadura en la elaboración de cerveza.

•4000 a. C.: China, fabricación de yogur y queso por fermentación láctica utilizando bacterias.

Historia de la Biotecnología

•2300 a. C.: Egipto, producción de pan con levadura. •1590: Invención del microscopio por Zacaría

Janssen•1665: Robert Hooke utiliza por primera vez la

palabra célula en su libro Micrographia. •1856: Gregor Mendel comienza un estudio de

características específicas que encontró en ciertas plantas, las que fueron pasadas a las futuras generaciones.

Historia de la Biotecnología

•1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología.

•1880: Se descubren los microorganismos. •1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza

por primera vez la palabra biotecnología. •1953: James Watson y Francis Crick describen

la estructura doble hélice de la molécula de ADN.

Historia de la Biotecnología

•1965: El biólogo estadounidense Robert W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.

•1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio un gen completo.

Historia de la Biotecnología

•1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y Herbert Boyer, de la Universidad de California, San Francisco.

•1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases.

Historia de la Biotecnología

•1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología.

•1982: Se produce insulina para humanos, la primera hormona derivada de la biotecnología. ▫Su nombre comercial Humulina®, de la

compañía Eli-Lilly

Historia de la Biotecnología

•1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. ▫Es la primera vez que se autorizan alimentos

transgénicos en Estados Unidos.

¿Qué es un producto transgénico?

•Un organismo es considerado transgênico cuando le mezclan genes de otras espécies. •A esa técnica le pusieron el apodo

"recortar y pegar" y desarrolla nuevas características en los organismos.

¿Qué es un producto transgénico?

•Hoy día es practicada con más intensidad en la agricultura con el fin de crear alimentos fuertes que resistan a los herbicidas, plagas y al clima y también para dejarlos más nutritivos.

¿Qué es un producto transgénico?

•Existen dos formas de crear alimentos transgenicos:

1. En la primera, se recoge un fragmento del ADN de un organismo y se mezcla con un fragmento de alguna otra especie. ▫Ese nuevo fragmento se inserta en la planta, actuando

como "transportador" de las características de los ADNs.

¿Qué es un producto transgénico?

•La otra técnica parece ser mas sencilla.▫2. En vez de juntar ADNs de dos

organismos, se coloca el gen directamente en la planta. Ese gen se va a adaptar al ADN generando

una planta con nuevas características.

Historia de la Biotecnología

•2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma humano.

•2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo).

Historia de la Biotecnología

•La biotecnología moderna es frecuentemente asociada con el uso de microorganismos alterados genéticamente como el E. coli o levaduras para producir sustancias como la insulina o algunos antibióticos.

Historia de la Biotecnología•El lanzamiento comercial de insulina

recombinada para humanos en 1982 marcó un hito en la evolución de la biotecnología moderna.

•La biotecnología encuentra sus raíces en la biología molecular, un campo de estudios que evoluciona rápidamente en los años 1970, dando origen a la primera compañía de biotecnología, Genentech, en 1976.

Historia de la Biotecnología

•Desde los 70s hasta la actualidad, la lista de compañías biotecnológicas ha aumentado y ha tenido importantes logros en desarrollar nuevas drogas.

•En la actualidad existen más de 4.000 compañías que se concentran en Europa, Norteamérica y Asia-Pacífico.

•La biotecnología nació en Norteamérica a fines de los 70s, Europa se incorporó a su desarrollo en los años 1990.

Historia de la Biotecnología

•Tradicionalmente las empresas biotecnológicas han debido asociarse con farmacéuticas para obtener fondos de financiación, credibilidad y posición estratégica.

•Sin embargo, en los últimos años se ha intensificado la búsqueda de su propio rumbo.

•Una prueba de ello es el aumento de asociaciones entre empresas biotecnológicas excediendo al número de asociaciones entre empresas biotecnológicas con empresas farmacéuticas.

Aplicaciones de la Biotecnología

•Tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son:▫la salud con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades. la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados

Aplicaciones de la Biotecnología

▫Usos no alimentarios de los cultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles

▫Cuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales.

Aplicaciones de la Biotecnología

•Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:

•Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos.

•Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.

Aplicaciones de la Biotecnología• Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se

suelen clasificar como:• Biotecnología blanca: también conocida como

biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales.

• Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas ).

• También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles.

Aplicaciones de la Biotecnología

• Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción.

• La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.

Aplicaciones de la Biotecnología• Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen

clasificar como:• Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos

agrícolas. • Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de

crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades.

• Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial.

• Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz Bt.

• Si los productos de la biotecnología verde como éste son más respetuosos con el medio ambiente o no, es un tema de debate.

Aplicaciones de la Biotecnología

•Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:

•Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos.

• Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.

Ventajas de la Biotecnología

•Entre las principales ventajas de la biotecnología se menciona:▫Rendimiento superior. Mediante los OGM el

rendimiento de los cultivos aumenta, dando más alimento por menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o plagas así como por factores ambientales.

Ventajas de la Biotecnología

•Ventajas:▫Reducción de pesticidas.▫Cada vez que un OGM es modificado para

resistir una determinada plaga se está contribuyendo a reducir el uso de los plaguicidas asociados a la misma que suelen ser causantes de grandes daños ambientales y a la salud.

Ventajas de la Biotecnología

•Ventajas:▫Mejora en la nutrición. ▫Se puede llegar a introducir vitaminas y proteínas

adicionales en alimentos así como reducir los alergenos y toxinas naturales.

▫También se puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición de alimentos.

▫Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.

Desventajas de la Biotecnología

•La aplicación de la biotecnología presenta riesgos que pueden clasificarse en dos categorías diferentes:• los efectos en la salud humana y de los

animales.• las consecuencias ambientales. • Además, existen riesgos de un uso éticamente

cuestionable de la biotecnología moderna.

Riesgos para el Medio Ambiente

•Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada, por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde a cultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas características como resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM.

Riesgos para el Medio Ambiente

• Esto que podría dar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres con mayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio del ecosistema.

Riesgos para el Medio Ambiente

•Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genes que producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillus thuringiensis.

•Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM.

•También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por plantas con genes insecticidas.

Riesgos para el Medio Ambiente•También se puede perder

biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente".

Riesgos para la salud

•Existen riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o de transferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas imprevistas.

•Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población humana o animal.

Riesgos para la salud•Los agentes biológicos se clasifican, en

función del riesgo de infección, en cuatro grupos:•Agente biológico del grupo 1:▫ aquél que resulta poco probable que cause

una enfermedad en el hombre.

Riesgos para la salud

•Agente biológico del grupo 2:▫ aquél que puede causar una enfermedad en

el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la colectividad y existiendo generalmente profilaxis o tratamiento eficaz.

Riesgos para la salud

•Agente biológico del grupo 3:▫aquél que puede causar una enfermedad

grave en el hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o tratamiento eficaz.

Riesgos para la salud

•Agente biológico del grupo 4: ▫aquél que causando una enfermedad grave

en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz.

Preocupación Eticas y Sociales

•Los avances en genética y el desarrollo del Proyecto Genoma Humano, en conjunción con las tecnologías reproductivas, han suscitado preocupaciones de carácter ético sobre las cuales aún no hay consenso.▫Reproducción asistida del ser humano. ▫Estatuto ético del embrión y del feto. ▫Derecho individual a procrear.

Preocupación Eticas y Sociales

•Sondeos genéticos y sus posibles aplicaciones discriminatorias: derechos a la intimidad genética y a no saber predisposiciones a enfermedades incurables.

•Modificación del genoma humano para "mejorar" la naturaleza humana.

•Clonación y el concepto de singularidad individual ante el derecho a no ser producto del diseño de otros.

Preocupación Eticas y Sociales

•Cuestiones derivadas del mercantilismo de la vida (p. ej., patentes biotecnológicas).

•Reconociendo que los problemas éticos suscitados por los rápidos adelantos de la ciencia y de sus aplicaciones tecnológicas deben examinarse teniendo en cuenta no sólo el respeto debido a la dignidad humana, sino también la observancia de los derechos humanos.

•La Conferencia General de la Unesco aprobó en octubre de 2005 la Declaración Universal sobre Bioética y Derechos Humanos.

Personajes influyentes en la Biotecnología

•Gregor Mendel - Describió las leyes de Mendel, que rigen la herencia genética.

•Pasteur - Realizó descubrimientos importantes en el campo de las ciencias naturales, principalmente en química y microbiología - Describió científicamente el proceso de pasteurización y la imposibilidad de la generación espontánea y desarrolló diversas vacunas, como la de la rabia.

Personajes influyentes en la Biotecnología

•Watson y Crick - Descubridores de la estructura del ADN. •Beadle y Tatum - Descubridores de que

los rayos X producían mutaciones en mohos y tras varios experimentos llegaron a la hipótesis "un gen, una enzima".

Pensamiento

“El éxito es el fracaso al revés, el tinte plateado de las nubes de la duda, y nunca puede uno decir cuán cerca está cuando al perecer está lejos. Así que permanezca en la lucha al sentir el golpe peor; cuando las cosas parecen empeorar, no hay que renunciar”

Autor desconocido