Principios basicos biotecnologia

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DEFINICION Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 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".  Involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética,

virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras.

 Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la

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


Personajes influyentes en la Biotecnología  Gregor Mendel.- Describió las Leyes de Mendel que rigen la

herencia genética, estableciendo las bases de la genética moderna.

 Pasteur.-

Describió científicamente el proceso de pasteurización y comprobó la imposibilidad de la generación espontánea.

 Watson y Crick.- Descubridores de la estructura del ADN.


Clasificaciones  Por aparición  Primera generación

 Por campo de aplicación  Industrial (Ej:Alimentos)  Medica

 Segunda generación  Tercera generación

 Agricola  Ambiental  Computacional


BIOTECNOLOGÍA AGRICOLA 

Producción de biofertilizantes

Producción biopesticidas

Cultivo in vitro de plantas


 BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL Producción de combustibles renovables utilizando técnicas biológicas. Tal es el caso del bioetanol, metano y el biodiésel


Bioetanol: A partir de plantaciones de crecimiento rápido y de una alta eficiencia fotosintética o de residuos agrícolas. Con hidrolisis enzimatica y por fermentacion con levaduras se produce.

Caña de azúcar

Jathropa

Maiz

Bioenergía


Biogás: Gas combustible generado por reacciones de biodegradación de materia orgánica, mediante la acción de microorganismos (ej, bacterias metanogénicas) en ausencia de aire.

BIOGÁS BIOGÁS Residuos agrícolas (3) Sitio Web PROBIOGAS

BioDigestor


01. Innovación Biotecnológica en Gestión Medioambiental Clasificación

Proceso Cultivos energéticos

Microorganismos

Bioetano l


Biodiesel


Bioenergía: Energía renovable proveniente de material biológico. Se obtiene tanto de sistemas biológicos que producen biocombustibles, así como de la biomasa y sus productos derivados Ventajas .

 Disponibilidad de fuentes orgánicas renovables de energía.  Proceso carbono-neutral (bajos niveles de contaminación de CO2).  Posibilidad de implementar un sistema de eco-agricultura con cero residuos agrícolas (convertidos en energía).


“Desarrollo, uso y regulación de los sistemas biológicos para la

remediación de ambientes contaminados (tierra, aire, agua). Utilización de plantas y microorganismos descontaminar aguas, suelos y la atmósfera Compostaje

para

conseguir


Biorremediación: Proceso que utiliza microorganismos, hongos o plantas (o las enzimas derivadas de éstas) para recuperar un ambiente contaminado a su estado natural.

Ventajas  Descontaminación de áreas inaccesibles  Menores costes en comparación métodos que requieran excavación.

a

 Recupera ambientes para ser reutilizados para otras actividades productivas. (2) BioSerentia.


Herramientas

Proceso Contaminante

Nutrientes (ox铆geno y otros)

organismos

Mineralizaci贸n


BIORREFINERIAS


BIOTECNOLOGÍA MEDICA Se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos:  Produción de antibióticos  Desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos  Diagnósticos moleculares  Terapias regenerativas  Desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.


Bioinformática La Bioinformática es capaz de utilizar la tecnología para organizar y analizar la información biológica. Orientada hacia la investigación y desarrollo de herramientas útiles para llegar a entender el flujo de información desde los genes a las estructuras moleculares, a su función bioquímica, a su conducta biológica y, finalmente, a su influencia en las enfermedades y en la salud.


BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA


BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA  Obtención de enzimas de origen vegetal  Utilización de enzimas para la producción de nuevos alimentos.  Alimentos transformados genéticamente  Suplementos proteícos  Alimentos funcionales (probioticos y prebioticos)  Aditivos para la industria de los alimentos (colorantes,saborizantes)  Biosensores


ALIMENTOS TRANSGENICOS  Parte de la biotecnología de los

alimentos.  Aplicación de tecnologías para

modificar genes de animales plantas y microorganismos.  Crear nuevas especies con

niveles altos de rendimientos y con características deseables para el mercado.

Recuerde que los genes son secciones de DNA que codifican una proteína.


ALIMENTOS TRANSGENICOS ď‚— Gran controversia por la

incertidumbre de sus efectos a largo plazo en humanos o en la cadena alimenticia.


Plantas transgénicas Qué es una planta transgénica? Una planta transgénica es una planta a la cual se le ha introducido un gen extra proveniente de otro organismo (planta, bacteria, animal). ¿Para qué se agrega un nuevo gen a una planta? Generalmente para dotarla de alguna característica especial: resistencia a herbicidas, insectos, virus, condiciones extremas. En la Argentina de los cultivares transgénicos el más difundido es la soja RR, con resistencia a glifosfato, otros son maíz con resistencia al ataque de insectos (lepidópteros).


Ejemplos de alimentos transgenicos • En 1994 la empresa Monsanto comercializó el tomate “FlavrSavr” en el que, mediante Ingeniería Genética, se había modificado su aspecto, su sabor y su tiempo de maduración y conservación.



 Estados Unidos lidera el uso de la ingeniería genética en la

producción modificada exportable de soja, maíz, trigo y algodón. Bordea el 90% del comercio mundial de soja y maíz transgénicos. Sólo en soja transgénica exporta un 40 % a Europa.


Por qué modificar geneticamente los alimentos? 1. Para alargar la vida útil. Ejemplo tomate larga vida  Tipicamente los tomates

producen una proteína que los suaviza o ablanda.  Ahora se introduce un gen que

bloquea la sistesis de la proteina  Permite a los agricultores

cosechar en estado de mayor cualidades organolepticas.


Por qué modificar geneticamente los alimentos? 2) Procesar eficientemente los alimentos. Ejemplo: Produccion de renina  En coagulacion de la leche.  Antiguaente extraida del

estomago de las cabras y corderos pequeños (costoso)

 Se insertaron genes de renina en

una bacteria E.coli para producir mayor cantidad.

 Esto disminuye tiempo,

inversion y animales sacrificados.


Por qué modificar geneticamente los alimentos? 3) Mejor composicion de nutrientes Ejemplo: Arroz dorado  Se introducen genes en la

planta para incrementar la cantidad y otros nutrientes  “Biofortification”  Inserción de genes de bacteria que produce betacaroteno, en el arroz.  Precursor de Vitamina A.


Por qué modificar geneticamente los alimentos? 4) Eficientes almacenes de drogas  Insertando genes dentro

de plantas y animales para producir vacunas o medicinas esenciales.  “Biofarmacias”  Bananas y patatas para hacer vacunas contra la hepatitis.  Hojas de tabajo para drogas contra el SIDA.


EJEMPLOS

Maiz Bt:

Maíz que se defiende a si mismo del ataque de insectos lepidópteros. Utilizando la tecnología de ADN recombinante se insertó un gen de la bacteria Bacillus thuringensis (Bt) Sus hojas, tallo y polen expresaran la proteína Bt de la bacteria. Control de los daños y pérdidas causadas por plagas de insectos. Bacillus thuringiensis es una bacteria del suelo que en condiciones naturales produce la proteína cristalina Bt. Esta proteína es el ingrediente activo que ha sido utilizado por los agricultores y jardineros durante 40 años en la agricultura tradicional y orgánica. uvvgy


Para el medio ambiente  Beneficios  A corto plazo, menos

utilización de productos fitosanitarios (ej: el maíz Bt produce una toxina y no hace falta utilizar plaguicidas añadidos en sus campos)

 Riesgos

 Contaminación del suelo por

acumulación de la toxina Bt.

 Contaminación genética

(transmisión de la modificación genética entre especies

 competencia por los recursos

entre plantas modificadas genéticamente y las tradicionales; efectos imprevisibles de los transgenes en las plantas silvestres)

 Desaparición de la biodiversidad

(por efecto del uso de productos químicos; por las toxinas fabricadas por las plantas; por contaminación genética.


LEGISLACION  Cualquier intento para limitar el comercio de productos GM   

debe ser compatible con los tratados legales internacionales. Continuamente bajo tensión Conflictos por la igualdad del comercio vs preocupaciones domésticas por seguridad alimentaria y ambiental. Miembros de la OMC “tienen derecho a tomar medidas fitosanitarias necesarias para la protección de la vida y la salud humana, animal y vegetal”. Pero solamente en el grado necesario y deben estar “basadas en principios científicos” Medidas no deben ser aplicadas de tal manera que constituya restricción disfrazada en el comercio internacional.


LEGISLACION  Algunos países piden “principio de precaución”  Establecer estándares provisional donde la evidencia

científica esta ausente y se demora.  En países desarrollados los consumidores deciden que ellos

no quieren consumir GM.


ALIMENTOS FUNCIONALES  Aquel

producto, alimento modificado o ingrediente alimentario, que pueda proveer beneficios a la salud superiores a los ofrecidos por los alimentos tradicionales.

 El efecto positivo de un alimento funcional puede ser tanto

en el mantenimiento del estado de salud como en la reducción del riesgo de padecer una enfermedad


PREBIÓTICOS  Son ingredientes no digeribles de la dieta.  Los enzimas del intestino no pueden hidrolizarlas  Producen efectos beneficiosos estimulando selectivamente el

crecimiento y/o actividad de uno o más tipos de bacterias en el colon, las que tienen a su vez la propiedad de elevar el potencial de salud del hospedero.  fructo y galacto oligosacáridos, fibra dietaria, insulina


POLISACARIDOS INULINA

yacรณn

Ademรกs en ajos y espรกrragos

Enlaces beta 1-2 y terminan en glucosa


PROBIOTICOS  Microorganismos vivos que, al ser agregados

como suplemento en la dieta, afectan en forma beneficiosa al desarrollo de la flora microbiana en el intestino.  Los probióticos estimulan las funciones

protectoras del sistema digestivo.  Son también conocidos como

bioterapéuticos, bioprotectores o bioprofilácticos


PROBIOTICOS  “organismos vivos que ingeridos en dosis definidas ejercen

efectos beneficiosos para la salud”  Previenen infecciones entéricas y gastrointestinales.  Condiciones: 1. Ser habitante normal del intestino. 2. Tener un tiempo corto de reproducción 3. Capaz de producir compuestos antimicrobianos. 4. Estable durante el proceso de producción, comercialización y

distribución para que pueda llegar vivo al intestino.


SIMBIOTICOS  La combinación de prebióticos con probióticos.  Beneficia al huésped mediante el aumento de la sobrevivencia

   

e implantación de los microorganismos vivos en el sistema gastrointestinal. Ejemplos: Jugo de mango enriquecido con inulina y Lactobacillus casei Ensilajes con probióticos Microencapsulación de Lactobacillus casei e inulina


ADITIVOS ALIMENTARIOS  Cualquier sustancia, que, normalmente, no se consuma

como alimento en sí, ni se use como ingrediente característico en la alimentación  independientemente de que tenga o no valor nutritivo  Adición intencionada a los productos alimenticios, con un

propósito tecnológico en la fase de su fabricación, transformación, preparación, tratamiento, envase, transporte o almacenamiento.


ADITIVOS ALIMENTARIOS  . ¿Qué es la IDA?  La Ingesta Diaria Admisible (IDA) se define como la cantidad

aproximada de un aditivo alimentario, expresada en relación con el peso corporal, que se puede ingerir diariamente durante toda la vida, sin que represente un riesgo apreciable para la salud.


ADITIVOS ALIMENTARIOS (REACCIONES ADVERSAS)  Colorantes:

Tartrazina (amarillo) Carmina (cochinilla roja)  Erupciones cutáneas, congestión nasal, urticaria


ADITIVOS ALIMENTARIOS (REACCIONES ADVERSAS)  Sulfitos:

Sulfito sódico, Bisulfito de potásio, metabisulfito de sodio  Controlan proliferación de microbios en bebidas fermentadas  Provocan asma


ADITIVOS ALIMENTARIOS (REACCIONES ADVERSAS)  Glutamato monosódico: Sodio y acido glutamico

Potenciador de sabor en comidas preparadas Comida china, salsas y sopas Posible causante de alergicas

 Aspartame: Acido aspártico y fenilalanina

Edulcorante.


TIPOS DE ADITIVOS ALIMENTARIOS  Antioxidantes: Acido ascórbico, tocoferoles

Impiden enranciamiento y decoloración.  Conservantes: Sulfitos, Nitratos y nitritos

Limitan o previenen proliferación de microorganismos  Aditivos que aumentan o potencian cualidades sensoriales

Emulsionantes y estabilizantes, espesantes, edulcorantes, Potenciadores de sabor.  Colorantes


COLORANTES A PARTIR DE HONGOS  Monascus sp  Pigmentos amarillos: Monascina y ankaflavina  Naranjas Monascorubrin y rubropuctatin  Rojos: Monascorubramina, rubropuctamina


COLORANTES A PARTIR DE HONGOS  Colorear: Arroz, vino, queso, pescado y carnes  Ojo micotoxinas nefrotóxica: Daña riñones


COLORANTES A PARTIR DE HONGOS ď‚— Carotenos Sclerotium rolfsii, Thraustochytrium sp, phycomyces sp

Astaxantina De levadura Phaffia rhodozyma Pigmento rojo rosado Antioxidante anticancerigeno


AROMAS  Trichoderma harzianum sp  6-pentil-α-pirona  (olor a coco) a partir de aceites  Ceratocystis fimbriata  Cultivo en cascarilla y pulpa de café  Acetato de etilo, etanol, acetaldehido,

alcohol isoamilico, permeato de etilo, acetato de propilo


AROMAS  Aroma a rosas  2-feniletanol (2-PE)  Saccharomyce vini , torulopsis utilis, Saccaromyces

cerevisiae


AROMAS  En la industria de los quesos  Gran variedad de microorganismos  Asociaciones microbianas  Bacterias (Geotrichum candidum, corynebacterium sp)

Levaduras (Kluyveromyces lactis, Yarrowia lipolitica)  2-propanol, 2-butanona, compuestos sulfurados


SABORES  Etanol de Saccharomyces cerevisiae  En Bebidas alcohólicas y CO2  Candida sp y Hanseniaspora sp  Tolerantes al etanol  Concluyen la fermentación con alcoholes y ésteres

acetato de alquilo (Aromas frutales)


SABORES  Acido citrico  En producción de bebidas no alcohólicas  Sales efervescentes y medicina, aditivo de tintas  Producido por Aspergillus niger, Penicillium citrinum  A partir de glucosa, fructosa, lactosa?


SABORES  Vainillina  Aspergillus niger (Acido ferulico a acido vainilico)  Phanerochaete cinnabarinus y P. chysosporium (Acido vainilico a

vainillina)


SABORES  Hidrólisis del RNA de las levaduras  Por 5-fosfodiestarasa


PROTEINA FUNGICA  SCP (Proteina uniceluar)  Levadura alimentaria (“muerta”, hidrolizada y seca)  Para alimentación humana (debe hacerse hidrólisis)  Para alimentación animal


PROTEINA FUNGICA  HONGOS LIGNOCELULOSICOS  Incremento del consumo en los últimos años  Se usan cuerpos fructiferos  8-10 especies  Agaricus bisporus (champiñon), Volvariella volvacea,

Pleurotus ostreatus, Lentinula edodes (Shiitake), Ganoderma lucidum (Reishi), Auricularia polytricha (oreja de judas), Tuber melanosporum (Trufas).  Sustituto proteico vegetariano de la carne  A partir de residuos agrícolas













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