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