ANUNCIO 3

domingo, 29 de noviembre de 2015

LA BIOTECNOLOGÍA

LA BIOTECNOLOGÍA

1.- Datos Históricos
La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en diferentes actividades. Los procesos biológicos que se utilizan en la biotecnología datan desde 3000 a 6000 años a.C. cuando los sumerios y babilonios fermentaban cereales aprovechando la capacidad de la levadura para producir alcohol en la fabricación de cerveza.

La biotecnología se divide en cuatro revoluciones o periodos.
1º. Período.”Era de Pasteur”.    Se inicia con las investigaciones que se desarrollan  a partir del siglo XIX. con Louis Pasteur  en  microorganismos como causa de la fermentación y otros científicos de la época  (entre 1865 y 1940 aproximadamente)  que tuvieron impacto inmediato en la industria alimentaria. Esta época fue conocida como la “era de Pasteur”.
2º Período. “Era de los Antibióticos”. Entre 1940 y 1970,  se produjo importantes avances que significaron el surgimiento de la ingeniería bioquímica. Esta se da a partir de la necesidad de la producción de los antibióticos a gran escala con la aplicación de los principios de la ingeniería química  a la  innovación en los procesos de la fermentación y la tecnología.
3º Período. “Revolución Biotecnológica”.   Por otra parte la bioquímica,  la biología molecular, metabolismo bacteriano, el  inicio de las técnicas de clonamiento de genes, la producción de anticuerpos monoclonados, la constitución de la genética y la manipulación a nivel del ADN impactaron y facilitaron grandemente en  la tercera revolución biotecnológica.
4º Período. La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el descubrimiento de la doble estructura axial del ácido "desoxi-ribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilización de las enzimas, los primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973, y la aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler.
Su aplicación rápida en áreas tan diversas como la agricultura, la industria alimenticia, la farmacéutica, los procesos de diagnóstico y tratamiento médico, la industria química, la minería y la informática, justifica las expectativas generadas en torno de estas tecnologías. Un aspecto fundamental de la nueva biotecnología es que es intensiva en el uso del conocimiento científico.

2.- Avances de la biotecnología a lo largo de la historia
o   6000 a.C.: Medio Oriente, utilización de levadura en la elaboración de cerveza.
o    4000 a.C.: China, fabricación de yogur y queso por fermentación láctica utilizando bacterias.
o    1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos y establece la ciencia de la microbiología.
o    1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología.
o    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.
o    1976: Robert Swanson y Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología.

3.- Definición de  Biotecnología
Existen muchas definiciones de  biotecnología:
-Según la Organization for Economic Cooperation and Development (OECD), “Es la    aplicación de los principios cinéticos e ingeniería para el procesamiento de los materiales por agentes biológicos para crear bienes y servicios”.
- En la Convención de Río, se define a la biotecnología 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”.
- La biotecnología es definida por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada como “La aplicación de la bioquímica, la biología, la microbiología y la ingeniería química a procesos industriales y productos incluidos para la salud, energía, agricultura y  medio ambiente.
- La Federación de Biotecnología la define como “El uso integrado de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería para lograr las aplicaciones tecnológicas de las capacidades de los microorganismos, los cultivos de tejidos y parte derivados de ellos”.
De acuerdo a las definiciones anteriores, se puede decir que “la biotecnología es una actividad científico – tecnológica multidisciplinaria que utiliza organismos vivos o parte derivada de ellos, mediante procesos biológicos que sirven para crear bienes y servicios a favor del hombre”.

4.- La biotecnología como actividad multidisciplinaria
Se dice que biotecnología es multidisciplinaria porque parte de un cuerpo de conocimientos procedentes de la bioquímica, microbiología, biología, genética, biología molecular, biología celular, fisiología, botánica, etc.  los cuales hacen posible su creación.
Ejemplo: tenemos a la Biología Molecular y la ingeniería genética que han impulsado a la unificación de la biotecnología.

5.- Procesos biológicos o técnicas utilizados en la biotecnología
Fermentación: Tradicionalmente la fermentación era conceptuada por la producción de bebidas alcohólicas a partir de carbohidratos. En la fermentación se controla el metabolismo, el crecimiento y se manejan a los microorganismos que son a nivel industrial.
Biocatálisis: En la biocatálisis se tiene como base una proteína que es la que lleva a cabo las reacciones catabólicas especializadas.
Sistemas hidropónicos: La hidroponía es el cultivo de plantas sin la utilización de tierras o suelos, es decir, las plantas crecen en un sustrato (nutrientes requeridos) que se suministran artificialmente. Es una alternativa para las zonas urbanas con el objetivo de sembrar variedad de vegetales con mayor calidad aprovechando costo y espacio.
Cultivo de vegetales: se utiliza para la producción comercial de especies importantes como la papa, fresa o alcachofas a través de la micropropagación y de otras técnicas. Es una alternativa para la producción de biomasa para determinados productos.
Cultivo de células animales: Algunas de las proteínas de los mamíferos pueden ser producidas a partir de cultivos de las células de mamíferos. Esta producción con bacterias son para productos comerciales. Los productos que existen son la insulina para el tratamiento de la diabetes, las hormonas de crecimiento para el tratamiento de la hemofilia y anticuerpos, etc.
Combustibles: Con el objetivo de disminuir  la contaminación ambiental se crearon combustibles biotecnológicos  como el alcohol y el aceite de girasol. También está el metano que es de algún residuo vegetal y el hidrógeno derivado de la biofotólisis del agua.

6.- Tecnología del ADN
Las tecnologías de DNA recombinante han tenido asombrosas repercusiones en los últimos años.
Los biólogos moleculares han mapeado genomas enteros, se han desarrollado y comercializado nuevas medicinas y producido plantas con nuevos tipos de resistencia a enfermedades que no podían ser desarrolladas por los métodos tradicionales. Muchos ejemplos como la papa libre de amilosa y la bacteria que produce índigo, también incluyen el uso de organismos modificados genéticamente por tecnologías de DNA recombinante. Dada la abrumadora diversidad de especies, biomoléculas y vías metabólicas en este planeta, la ingeniería genética puede en principio ser una herramienta muy poderosa para crear alternativas amistosas ambientales en productos y procesos que actualmente contaminan el ambiente o acaban con los recursos no renovables.
7.- Aplicación y clasificación de la biotecnología
La biotecnología se aplica actualmente en sectores tan diversos como (salud, agricultura, industrial, producción de energía y protección del medio ambiente, entre otros).                                                                                                                                La biotecnología puede ser clasificada en:
     7.1. Biotecnología en la alimentación                                                            Se define como el uso de las tecnologías biológicas para la producción, transformación y/o preservación de los alimentos, o bien para lo producción de materia prima, y coadyudantes empleados en la industria alimentaria. El objetivo de este sector es el mejoramiento de los procesos químicos, fisicoquímicos y nutricionales de los productos, logrando así  la preservación y la disminución de los costos en su producción. Los ejemplos más comunes de la aplicación de la biotecnología en este sector  se encuentran en la producción de bebidas alcohólicas, productos lácteos fermentados como el queso y yogurt, hongos comestibles, proteínas unicelulares, pan, etc. Louis Pasteur fue el primero que logró comprender los mecanismos de fermentación en la producción de la cerveza, vino, vinagre definiendo así el rol de los microorganismos y estableciendo la ciencia de la microbiología. Esta investigación tuvo un gran impacto en la industria alimentaría porque permitió el inicio de la biotecnología tradicional en el sector alimentario.          Los procesos y técnicas utilizadas en el sector alimentario son:                                                              
La fermentación: En los alimentos naturales (yogurt y el cacao) y cultivos.                                   Los procesos enzimáticos: Elaboración de materias primas, procesos aditivos y de transformación.
   7.2. Biotecnología vegetal                                                                                                                    La biotecnología aplicada a las plantas tiene como objetivo desarrollar cultivos y plantas con ventajas, como la resistencia a las plagas y a la sequía, así como mejorar el contenido nutritivo de las distintas especies. La biotecnología vegetal esta basada en el cultivo in Vitro de las células, los tejidos u órganos vegetales y también regeneración de éstos para lograr así plantas completas, es decir libre de enfermedades y plagas. En este sector la biotecnología permite el uso de tierras no aptas para la agricultura, la obtención de variedades con mayor rendimiento y calidad de productos agrícolas y también trata de eliminar el uso de los insumos tóxicos para proteger el medio ambiente y  anticipa al insumo agrícola  para la industria como fertilizantes, herbicidas, promotores de crecimiento, etc.  El papel que juega la ingeniería genética en la biotecnología verde es importante, ya que se permite manipular genéticamente y obtener las plantas transgénicas que son más resistentes  a los virus y ataques de insectos.                                                                                            Los procesos y técnicas utilizadas por la biotecnología vegetal son:              Los Explantes: Se realizan a partir de un fragmento de los tejidos  de cualquier parte del cuerpo, que luego se desinfectan para luego incubarlos y así se comportan de diferente manera.
 Cultivo de meristemos: Se realiza a partir de las yemas axilares en los que se injertan directamente a otro patrón tierno (in Vitro). Es conocido  microinjertación.                                               
 Cultivo de células haploide: En este proceso se trabaja con callos haploide modificando genéticamente a las plantas.                                                                                                    
Embriogénesis: es el trabajo con los embriones somáticos que son realizados directamente.  Micropropagación: Proceso de multiplicación in Vitro cuyo principal objetivo es multiplicar por brotes con gran eficiencia y gran estabilidad genética.                                                           
La biotecnología vegetal ha contribuido a beneficios como: La multiplicación masiva de los cultivos de una alta calidad a través de las técnicas de propagación in Vitro; plantas con nuevas características genéticas (tomates, algodón, soya, maíz, etc.).Gracias a los procesos y técnicas de la biotecnología aplicada a este sector se ha logrado grandes avances, como en el caso del Proyecto del genoma del arroz, la clonación de genes y el avance en muchas especies incluyendo a los frutales y forestales.

    7.3. Biotecnología en la ganadería                                                
           Permite el uso de promotores de crecimiento y productos específicos, para cada especie. Un claro ejemplo constituyen las hormonas de crecimiento para acelerar el desarrollo de los pollos, cerdos y de salmones. Una aplicación de la biotecnología en este campo es la medicina preventiva, ya que se están fabricando vacunas y nuevos sistemas para diagnosticar enfermedades. Los productos tradicionales de la biotecnología en el sector pecuario son las vacunas (rabia, fiebre aftosa) y el enriquecimiento proteico de recursos agrícolas para la alimentación. La biotecnología  en este sector ha sido criticada  por parte de grupos que luchan para la protección de los animales, ya que consideran que algunos de estos experimentos pueden tener efectos negativos sobre ellos.
     7.4 Biotecnología en la salud
            La biotecnología en el sector salud es la aplicación de los proceso biológicos para la producción de farmacéuticos y el diagnósticos de en enfermedades del hombre. La biotecnología en la medicina humana ha tenido un gran impacto en tres áreas: nuevas vacunas, nuevos sistemas de diagnóstico y proteínas con efectos terapéuticos. Entre 1940 y 1970 la biotecnología aplicada a la salud se ha desarrollado considerablemente en la elaboración de fármacos. La biotecnología tradicional elaboró productos tradicionales como los antibióticos, vitaminas, esteroides y las vacunas (polio, sarampión). Ahora con la biotecnología moderna y los avances en la genética  han permitido la elaboración de productos nuevos, tales como los sistemas de diagnostico por sondas desde ADN y anticuerpos monoclonales, terapia génica y  las vacunas recombinantes y sintéticas.                           En el futuro la Biotecnología permitirá mediante el uso de chips de DNA determinar exactamente las alteraciones genéticas y bioquímicas de las células que componen cada tumor y consecuentemente aplicar terapias diseñadas específicamente para cada paciente.


     7.5. Biotecnología en la conservación del medio ambiente                                                                 La biotecnología ambiental se refiere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. El objetivo de la biotecnología en el medio ambiente tiene como finalidad  controlar la contaminación ambiental causada por las industrias y el hombre. Se basa en el uso de microorganismos y plantas ya que tiene un potencial para controlar la contaminación y sus aplicaciones ambientales incluyen en el área de la agricultura, minería, la limpieza de derrames de petróleo y el control de los focos de contaminación ambiental. Un área de rápido desarrollo dentro de la biotecnología ha sido el uso de sistemas biológicos para la reducción de la contaminación del aire o de los ecosistemas acuáticos y terrestres.


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