Biotecnologa Biotecnologa Es la aplicacin de la ciencia

Biotecnología

Biotecnología Es la aplicación de la ciencia y la ingeniería en el uso directo o indirecto de organismos vivos o partes de ellos, en sus formas naturales o modificadas para la producción de bienes y servicios o para la mejora de procesos industriales.

TÉCNICAS USADAS EN BIOTECNOLOGÍA Las técnicas biotecnológicas utilizadas se agrupar en tres grandes áreas: Fementaciones: involucra el uso de microorganismos para la obtención de productos mas estables y con mejores cualidades nutritivas u organolepticas. Cultivo de tejidos: Trabaja a un nivel superior a la célula e incluye células, tejidos y órganos que se desarrollan en condiciones controladas. Tecnología del ADN: Involucra la manipulación de genes a nivel del ADN, aislamiento de genes, su recombinación y expresión en nuevas formas, etc. ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

La lista de usos y aplicaciones de la biotecnología aumenta día con día (medicina, ganadería, agricultura, etc). Su impacto en la sociedad es tan grande, que incluso se prevé que ésta será la revolución tecnológica de mayor envergadura para la humanidad en el sigo XXI.

Biotecnología El desarrollo de la ciencia básica y el entendimiento de los procesos que gobiernan la biología y a los seres vivos es fundamental.

Biotecnología Con el desciframiento de la estructura del ADN, los avances en biología y bioquímica y, por ende, en la biotecnología, han dado un salto cualitativo sin precedentes.

DEFINICIÓN Microbiología Biología Molecular Ingeniería Genética ORGANISMOS Biotecnología BIENES SERVICIOS PARTES Bioquímica Bioingeniería Medicina HOMBRE

Biotecnología La biotecnología moderna utiliza diversas técnicas para acercarse a su objeto de estudio: – Microbiología – Ingeniería genética – Biología molecular – Bioquímica – Genómica – Bioinformática – Proteómica

Biotecnología Se utiliza en: • Industria Alimenticia: Arroz dorado • Industria Farmacológica: Antibióticos • Agroindustria: Nuevas variedades • Minería: Biolixiviación bacteriana • Medicina: Marcadores moleculares

Biotecnología Genómica: En estos momentos es una promesa con grandes proyecciones científicas y comerciales.

Biotecnología Sin un conocimiento y desarrollo en ciencias básicas no es posible realizar desarrollos en biotecnología. Invertir en educación científica es el pilar de la generación de nuevos desarrollos biotecnológicos.

HISTORIA

L. Pasteur 1864 derrocó la teoría de la generación espontánea y produjo varias vacunas R. Koch 1868 escribió los postulados de Koch para la clasificación y cultivo de bacterias. Ferdinand Cohn 1872 escribió un tratado que dio origen a la Microbiología como ciencia. 1928 Griffith encontró que bacterias no patógenas podían ser transformadas a patógenas usando restos celulares de otras bacterias 1940’s Avery encontró que el factor transformante era el ADN, lo cual dio inicio a la era de la Microbiología Molecular. 1953 James Watson and Francis Crick dilucidaron la estructura del ADN

1970’s Fred Sanger hizo posible la secuenciación y Kary Mullis la amplificación de DNA (PCR). 1980’s Tecnología del DNA recombinante y la Biotecnología moderna y sus productos (Insulina, Francisco Bolívar). 1980 Moseley realizó el primer diagnostico molecular identificando una cepa patógena de E. coli. (E. coli 0157: H 7) En la actualidad ni todo el avance en la biotecnología ni en la microscopía, han hecho posible el poder crecer al 98% de los microorganismos y las células en un medio de cultivo. Sin embargo, estos avances sí han hecho posible cambiar una caja Petri y un medio de cultivo, por un tubo Eppendorf y una reacción de PCR, evitando la necesidad de cultivar al microorganismo en cuestión.

PROTEÍNA FUNCIÓN INSULINA GLUCOSA

APLICACIONES AGRICULTURA a). -Producción de plantas resistentes a plagas, enfermedades, sequías y sal b). -Propagación en masa de clones vegetales c). -Desarrollo de insecticidas biológicos d). -Mejoramiento de características nutricionales GANADERÍA a). -Control de la fertilidad b). -Producción de ganado genéticamente mejorado c). -Diagnóstico de enfermedades bacterianas

APLICACIONES MEDICINA a). -Producción de vacunas y hormonas en microorganismos recombinantes b). -Diagnóstico molecular de enfermedades c). -Terapia génica de enfermedades hereditarias AMBIENTE a). -Biorremediación de agua y suelos contaminados con: -petróleo -solventes -desechos orgánicos -metales

LA BIOTECNOLOGÍA COMO UN MEDIO ADECUADO Y SEGURO PARA ALIVIAR ENFERMEDADES Y MITIGAR EL HAMBRE Tratamiento para la Diabetes mellitus Tratamiento para el Cáncer Terapia Génica Maíz transgénico resistente a plagas Arroz con sobreproducción de Vitamina A Plantas resistentes a sequías

LA HUMANIDAD SIN BIOTECNOLOGÍA Periodo de vida reducido por la falta de: vacunas medicamentos alimentos suficientes contaminación excesiva diagnóstico oportuno de enfermedades infecciosas

REALIDADES Y MITOS REALIDADES -Producción de Insulina, Hormona de Crecimiento, Interferón -Biorremediación de agua y suelos contaminados -Producción de plantas resistentes a enfermedades y a sequía -Diagnóstico oportuno de enfermedades infecciosas MITOS -Carne, frutas y verduras tóxicos -Leche y agua contaminada -Vacunas y hormonas inseguras - ? ?

NORMATIVAS Y ÉTICA EN BIOTECNOLOGÍA -Cada país tiene sus normas de lo que se puede y no se puede hacer. -Colombia tiene su normativa con respecto al maíz transgénico -La utilización de células embrionarias para la clonación de humanos -La ley para el uso y producción de organismos transgénicos -La ley para el aprovechamiento y protección de la biodiversidad -La ética depende de cada quien: principios morales y religiosos

Ingeniería Genética y Biotecnología

Ingeniería genética: modificación deliberada de la información genética de un organismo que resulta en un cambio heredable de su genoma Aplicaciones: - medicina (diagnóstico y caracterización de enfermedades) - agricultura (plantas transgénicas) - industria farmaceútica (producción de proteínas con fines terapeúticos) - industria alimentaria (mejoramiento de cepas, aditivos alimenticios (ej. vainillina)) - industria química (productos naturales, biopolímeros, etanol)

Biotecnología La producción industrial de bienes o servicios por procesos que utilizan organismos, sistemas o procesos biológicos Ingeniería Biotecnología + Biotecnología = Genética Molecular Biotecnología Molecular Microbiana

La producción de insulina humana en E. coli (1980) y su aprobación para uso clínico (1982) revolucionaron la biotecnología Esto fue posible por el desarrollo de técnicas que permitieron -transferir información gené- tica de un organismo a otro -expresar esa información en el organismo huésped Biotecnología Molecular Método tradicional

Tendencias actuales: a) producción heteróloga de proteínas ( industria farmaceútica: proteínas con aplicación terapeúticas, vacunas) b) ingeniería metabólica (industria alimenticia: producción de vino, aditivos, conservadores) (industria química: producción de etanol, biopolímeros) c) evolución dirigida de proteínas (industria química: desarrollo de lipasas o estearasas termoestables, desarrollo de enzimas con tolerancia a solventes)

Algunas de las Aplicaciones en Medicina

Aplicaciones: producción comercial de vacunas, fármacos y agentes de diagnóstico Vacunas: Antígeno de superficie - Hepatitis B Malaria proteína de la envuelta de HIV-1 Fármacos: Factor de crecimiento epidérmico Insulina Factor de crecimiento de plaquetas Factor de coagulación VIIIa Agentes de diagnóstico: Antígeno HIV-1 Hepatitis C

Ingeniería Metabólica: Alteración de rutas metabólicas existentes para: a) favorecer la producción del compuesto de interés b) introducción de nuevas rutas metabólicas materia prima Ej: Producción de vainillina a partir de glucosa en E. coli Diverge materia prima a productos secundarios Deleción de genes Producto deseado

Plantas transgénicas Se han desarrollado muchas con distintos fines: - resistencia a insectos - resistencia a herbicidas - resistencia a salinidad - Resistencia a sequía - mejor calidad alimenticia Uso de Agrobacterium tumefaciens - clonado en plásmido Ti - la secuencia de interés pasa a la célula vegetal a través de un proceso similar a la conjugación bacteriana. Pasa el T-ADN lineal con capacidad de integración (simil transposón)

La ingeniería genética también se aplica a plantas y animales Los principios básicos son similares Ej: producción de a-1 AT en la leche de cabra u oveja

RAMAS DE LA BIOTECNOLOGÍA La biotecnología puede ser clasificada en cinco amplias áreas. üBiotecnología en Salud Humana. ( donde se incluye la B. Alimentaría) üBiotecnología Animal. üBiotecnología Industrial üBiotecnología Vegetal üBiotecnología Ambiental ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA EN SALUD HUMANA Desarrollo en tecnologías para el diagonóstico de enfermedades infecciosas o de desordenes genéticos. LINEAS DE INVESTIGACIÓN: ü Clonación de células madre: “James Thonson, Unv. Wisconsin (1998). üReprogramación de celúlas adultas sin necesidad de clonar. üEsclarecimiento y manipulación del mecanismo genético que dispara la formación de órganos y extremidades en el embrión. ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA ANIMAL Su aplicación es dirigida a sistemas diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento, etc. Áreas en las cuales esta influyendo la biotecnologia para producción animal ü El uso de tecnologías reproductivas üNuevas vacunas y üNuevas bacterias y cultivos celulares que producen hormonas. ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL Biotecnología Industrial es la disciplina que hace uso de los conocimientos científicos campos de biología molecular, microbiología, bioquímica e ingeniería bioquímica, para contribuir al desarrollo de la agricultura, la medicina y las ciencias ambientales (Hernández M 2000 www. Uprm. edu. es) ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGIA VEGETAL BENEFICIOS ENCONTRA Alimentos con más vitaminas, minerales y proteínas, y menor contenido en grasas Aparición de alergias insospechadas Cultivos más resistentes al ataque de virus, hongos insectos sin la necesidad de emplear productos químicos, lo que supone un mayor ahorro económico y menor daño al medio ambiente Desaparición de avifauna que no se adapte a las nuevas condiciones de plantas mejoradas. Mayor tiempo de conservación de frutas y verduras Cultivos tolerantes al sequía y estrés ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL La biotecnología ambiental se refiere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. El uso de microorganismos en procesos ambientales se encuentra desde el siglo XIX. Hacia finales de 1950 y principios de 1960, cuando se descubrió la estructura y función de los ácidos nucleicos La biorremediación (uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los sistemas acuáticos y terrestres) ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

MARCO JURÍDICO INTERNACIONAL LEGISLACIÓN COMUNITARIA Directiva del Consejo 90/219/CEE, de 23 de Abril de 1990, relativa a la utilización confinada de microorganismos modificados genéticamente. Directiva del Consejo 90/220/CEE, de 23 de Abril de 1990, sobre la liberación intencional en el medio ambiente de organismos modificados genéticamente. Directiva 98/81/CE del Consejo, de 26 de Octubre de 1997 por la que se modifica la Directiva 90/219/CEE relativa a la utilización confinada de microorganismos modificados genéticamente. Directiva 1999/10/CE de la Comisión de 8 de Marzo de 1999, por la que se establecen excepciones a las disposiciones del artículo 7 de la Directiva 79/112/CEE del Consejo en lo relativo al etiquetado de los productos alimenticios. ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

PAUTAS ÉTICAS INTERNACIONALES üCódigo de Nuremberg (Tribunal Internacional de Nuremberg) Publicado en 1946 como respuesta a las atrocidades cometidas por los médicos investigadores nazis. Declaración de Helsinki de la Asociación Médica Mundial. üRecomendaciones para orientar a los médicos en la investigación con seres humanos. Adoptado en 1964 y varias veces revisado. Ultima revisión, año 2000. üPrincipios de Ética Médica. Detallados en el texto de la Resolución 37/194 adoptada por la Asamblea General de la Naciones Unidas en 1982.

LA INVESTIGACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA EN COLOMBIA ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA AMBIENTAL

AREA DE INVESTIGACIÓN CENTROS DE INVESTIGACION Agroindustria: Cultivo de tejidos Micropropagación Semillas certificadas Criopreservación Cultivos ornamentales, frutas, maderas, papa, especies nativas Floramérica Biotec Cenicaña Corpoica Coltabaco 12 universidades Ibun Cefa Marcadores moleculares: Caracterización y preservación de recursos genéticos: Café banano Azúcar pasiflora Cenicafé Cenicaña Ciat Corpogen Corpoica Instit Humbolt Ibun Sinchi Univ Javeriana U del Valle Manejo integrado de enf de plantas: Control biológico • Parásitos y depredadores • Hongos Plantas transgénicas: arroz Cenicafé UJTL Cenicaña PUJ Ciat Uniandes ICA- Corpoica CIB Unal-Ibun Unal (Medellín) Rev Dinero: jun 8 -2001. Fuente: Colciencias

AREA DE INVESTIGACIÓN CENTROS DE INVESTIGACION Salud humana: Corpogen Kits de diagnóstico UDEA Anticuerpos monoclonales Inst Inmunología Vacunas INS Marcadores de tumores Histolab Ltd. Clonación de genes Inst Cancerología Control biológico: insectos vectores CIB Salud animal: Corpogen UDEA Inst Inmunología INS Histolab Ltd. Inst Cancerología CIB Kits de diagnóstico Marcadores moleculares Vacunas Genética del ganado Química: PUJ U del valle Bioprocesos y bioingeniería ICP Sucromiles Biotratamiento de aguas y suelos UDA Ibun Manejo de desechos UIS Levapán Rev Dinero: jun 8 -2001. Fuente: Colciencias

Fin de la Clase Y Fin del Curso Gracias