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Tema 1.
INTRODUCCIÓN A LOS
PROCESOS BIOTECNOLOGÓGICOS
-^
Tienen sus raíces en las técnicas de elaboración de pan, vino, cerveza, quesoy yogurt. También en los métodos clásicos de mejora y manipulación deplantas y animales domésticos.
-^
Usar
técnicas
científicas
con
microorganismos
para
producir
nuevos
productos o nuevas formas de organismos.
-^
Cualquier técnica que emplee organismos vivos os sustancias procedentes deesos organismos para hacer o modificar un producto, para mejorar plantas oanimales, o para desarrollar microorganismos para usos específicos.
-^
La ingeniería genética o tecnología de DNA recombinante toma uno o másgenes de un organismo (manipulación genética ) y los transfiere a otroorganismo o para a colocarlos en el organismo original en combinacionesdiferentes.
-^
La biotecnología es la aplicación controlada y deliberada de agentes biológicos sencillos.–células
vivas
o
muertas,
o
componentes
celulares-
en
operaciones
técnicamente
beneficiosas, bien sea de fabricación de productos o como operaciones de servicios.
-^
La palabra biotecnología se utiliza a veces en un sentido mucho más estrecho, para lamanipulación genética y la biología molecular
..
-^
Noticias sobre Biotecnología (consultar web) BIOTECNOLOGIA:
Explotación
industrial
de
los
sistemas
o
procesos biológicos, fundamentada por su capacidad para elreconocimiento y la catálisis.
¿Qué es la Biotecnología?
Datos hist
ó
ricos
•^
323 a. C.: Aristóteles especula sobre la naturaleza de la reproducción y laherencia.
-^
1676: Se confirma la reproducción sexual de las plantas.
-^
1838: Se descubre que todos los organismos vivos están compuestos por células.
-^
1859: Darwin hace pública su teoría sobre la evolución de las especies.
-^
- Mendel descubre en los guisantes las unidades fundamentales de laherencia. -^
1876: Se identifica los microorganismos intervinientes en la elaboración del pan.
-^
1861: Louis Pasteur define el rol de los microorganismos en las fermentaciones.
Biotecnología Clásica.
A partir de la anterior, la producción y
conservación de alimentos por fermentación, y
usos medicinales de algunas plantas.
•^
1887: Se descubre que las células reproductivas, diferente de las otras célulasdel cuerpo.
-^
1897: E. Buchner descubre enzimas de las levaduras capaces de convertir elazúcar en etanol.
-^
1914: Depuración de aguas residuales empleando microorganismos.
-^
1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabrabiotecnología.
-^
1927: Se descubre que los rayos X causan mutaciones genéticas.
-^
1928: A. Fleming descubre la penicilina.
-^
1943: El ADN es identificado como la molécula genética.
-^
1944: Se produce la penicilina industrialmente.
-^
1940 a 1950: Se descubre que cada gen codifica una única proteína.
-^
1953: Watson y Crick anuncian la estructura en doble hélice del ADN.
-^
1956: Se identifican 23 pares de cromosomas en las células del cuerpohumano.
-^
1950-1960: Nuevos antibióticos producidos por organismos.
-^
1961: Desciframiento de las primeras letras del código genético.
-^
1962: Extracción uranio con ayuda de microorganismos.
•^
1984: Creación de las primeras plantas transgénicas.
-^
1985: Empleo de interferones en el tratamiento de enfermedades víricas.
-^
1988: La Universidad de Harvard patenta por primera vez un organismo producidomediante ingeniería genética, un ratón.
-^
1996: Por primera vez se completa la secuencia del genoma de un organismoeucariótico, la levadura de cerveza.
-^
1997: Clonan al primer mamífero, la oveja Dolly.
-^
2001: Se publica el mapa provisional del genoma humano.
-^
2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, secompleta la secuencia del genoma humano.
-^
2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global deBiotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo).
1.3. Disciplinas afines
BIOTECNOLOGIA:
Explotaci
ón
industrial
de
los
sistemas
o^
procesos
biol
ógicos,
fundamentada por su capacidad para el reconocimiento y lacatálisis.
CONTRIBUCIONES: Ingeniería Genética
:^
Tecnología del DNA recombinante. Clonación.
Biocatálisis
:^
Enzimas: Aislamiento, inmovilización yestabilización.
Microbiología
Microorganismos y células intactos demacroorganismos (inmovilización yestabilización).
Inmunología
:^
Anticuerpos monoclonales.
Ingeniería Química
:^
Producción. Desarrollo de procesos
Bioelectroquímica:
Biocélulas de combustible.
Multidisciplinar: Involucra una serie de disciplinas que se
coordinan para un fin particular.
1.4. DESARROLLO RECIENTE DE LA INDUSTRIA
BIOTECNOLOGICA
Mejora de la diagnosis mediante enzimas. Sensores enzimáticos.Elaboración de drogas complejas (esteroides) mediante enzimas o
microorganismos
.^ Nuevos antibióticos .^ Terapia enzimática.
Medicina Biotec. salud humana.
Extracción de minerales.Conocimiento y control de la degradación microbiana.
Materiales Biotecnol. industrial
Nuevos métodos de elaboración y conservación.Aditivos alimentarios.Proteínas unicelulares.
Alimentación Biotecnol. alimentaría
Procedimientos mejorados de análisis y seguimiento.Predicción del destino de los xenobióticos .Tratamiento de residuos especiales industriales.
Medio ambiente Biotecnol. ambiental
Creciente uso de biogas (gran escala).Producción de etanol como combustible líquido.
Energía Biotecnol. industrial
Ácidos orgánicos (cítrico, itacónico).Enzimas en la formulación de detergentes.
Química Biotecnolog. industrial
Selección de cepas.Técnicas de reproducción animal (clonación).
Agricultura y Ganad. Biotecnología vegetalBiotecnología animal
EJEMPLOS
Sector
Medicina (Biotecnología en salud humana) •^
Interferon (agente antivírico y antitumoral de dudosa actividad), porclonación de genes humanos en mos.
-^
Producción a gran escala de insulina humana y hormona del crecimiento(clonación en bacterias). Otras proteínas para la diagnosis y tratamiento deenfermedades.
-^
Anticuerpos monoclonales (aplicaciones: análisis, diagnosis, inmunoensayos,purificación de antígenos, terapéutica)
-^
Enzimas para diagnosis.
-^
Bioelectrónica, bioelectroquímica (electrodos con varios tipos de enzimas yanticuerpos).
1.5. PROSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LA
BIOTECNOLOGIA.
El desarrollo de las propiedades catalíticas no ha sido tan rápido ni generalizado comomuchos predijeron en los 60, sin embargo, la explotación comercial de sus propiedadespara el reconocimiento parece que será rápida y generalizada tanto en la medicinacomo en la industria. Esto será debido a que el análisis químico aunque es máseconómico, muchas veces es inadecuado y poco específico.
Bebidas y comidas (Biotecnología alimentaría ) •^
Control del deterioro microbiológico de los alimentos, delos
procesos
de
fermentación
y^
la
síntesis
de
nuevos
productos (SCP y aromatizantes).
-^
Procesamiento
de
alimentos
en
biorreactores
con
microorganismos o células animales y vegetales. Esto esdebido a que la productividad es mucho mayor en estossistemas que la de la agricultura.
-^
La ingeniería genética permitirá la obtención de especies decélulas
y^
animales
más
interesantes.
Estos
sistemas
se
utilizarán
en
la
obtención
de
productos
de
alto
valor
1.5. PROSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LAañadido, como los aditivos alimentarios.
BIOTECNOLOGIA.
Materiales (Biotecnología ambiental) •^
Explotación de recursos, minerales y petróleo.
-^
Preparación de plásticos biodegradables, emulsificantes y espesantes.
-^
Control de los efectos adversos de los microorganismos en los materiales:biodeterioro de alimentos, destrucción de hormigón, y estimulación de lacorrosión electroquímica.
Medio ambiente (Biotecnología ambiental) •^
Nuevos procesos o mejora de las técnicas actuales de tratamiento de residuos. Eneste campo la aportación de la ingeniería química debe ser muy importante.
-^
La utilización creciente de la biotecnología en la industria química debe dar lugara procesos más compatibles con el medio ambiente.
-^
Control y seguimiento medio ambiental.
-^
Medioambiente y agricultura son claramente inseparables.
1.5. PROSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LA
BIOTECNOLOGIA.
Aspectos Económicos y
Empresariales
Impacto de la biotecnología en la economía global.
Impacto económico de la biotecnología en los países de la OCDE
Año
Agricultura y Alimentación
Productos^ sanitarios
Productos^ químicos
Energía
Total (mill. $)
1980
37%
37%
12%
11%
5-20.
1990
21%
29%
13%
37%
20-40.
2000
48%
22%
12%
18%
45-200.
