Presentacin de PowerPoint

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UTILICEMOS LA CONVERGENCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA
EN LA AGRICULTURA
JOSÉ ROBERTO ALEGRÍA COTO Depto. de Desarrollo
Científico y Tecnológico ralegria_at_conacyt.gob.sv
Salón de Usos Múltiples No.1 4o. Nivel del
Edificio BMI
22 de octubre de 2003, 200 p.m.
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CONTENIDO

• Introducción
• Convergencia CT en la nanoescala
• Tecnologías convergentes
• Biotecnología en Chile
• Inversión en ID
• Propuesta y Reflexión final

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CAMBIO SOCIAL DE PARADIGMAS
En las últimas dos décadas, se acentuó la
declinación del modelo de la sociedad industrial
con el capital y las máquinas como principales
factores de producción, y ha surgido la sociedad
del conocimiento, caracterizada por la aplicación
intensiva del saber en todos los órdenes de la
vida. Un modelo al cual debe adaptarse el país.
Característica entre ambas ambas sociedades, es
de que en la primera puede comprar tecnología
llave en mano y tener exito.
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SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO
El conocimiento en este siglo XXI se manifiesta
por el volumen, velocidad y ubicuidad en la
generación de información científica y su
aplicación inmediata para el cambio tecnológico,
esto abre nuevos retos, oportunidades y genera
posibilidades reales de usar los conocimientos
científicos y tecnológicos para acortar la brecha
entre los países desarrollados y los que están en
vías de desarrollo. Característica de esta
sociedad es de que la constante es el cambio.
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CONVERGENCIA NANO CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA
Se espera que en la primera década del siglo
XXI, se unifique la ciencia, basándose en la
unidad de la naturaleza (materia) y se dé la
integración de la tecnología en el nivel de la
nanoescala (escala de 10-9m o sea una mil
millonésima parte de un metro) en una
convergencia sinérgica de la Biotecnología,
Tecnologías de la Información, Ciencias del
Conocimiento, Nanotecnología. Para el 2015 se
espera un mercado total de productos y servicios
de US UN TRILLÓN.
itri.loyola.edu/ConvergingTechnologies/
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CUANDO LO PEQUEÑO ES REALMENTE PEQUEÑO
UN GLÓBULO ROJO 10 Micrómetros 10-5 m 1 cien
milésima de metro
Ábaco molecular de 60 moléculas de
Carbono www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/gimzewski
ORILLA DE UN DIME 1 Milímetro 10-3 m 1
Milésima de metro
OVOCITO HUMANO 100 Micrómetros 10-4 m 1 diez
milésima de metro
LÍNEAS CIRCUITO DE SHIP 1 Micrómetro 10-6 m 1
millonésima de metro
VIRUS 1OO Nanómetros 10-7 m 1 diez millonésima
de metro
BUCKYBALL 1 Nanómetro 10-9 m 1 mil millonésima
de metro
ÁTOMO DE HIDRÓGENO 1 Angstrom 10-10 m 1
billonésima de metro
Modificado de Lux Capital Group, BusinessWeek
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HERRAMIENTAS PARA VER Y MANIPULAR LOS INGENIOS
NANOTECNOLÓGICOS
Ilustración esquemática de un Scanning Tunneling
Microscope (STM)
Scanning Tunneling Microscope (STM) es una
técnica microscópica que permite la investigación
de superficies conductoras de electricidad abajo
de la escala atómica.
Atomic Force Microscope (AFM), es particularmente
útil para ver muestras biológicas.
Los STM y los AFM son llamados colectivamente
como Scanning Probe Microscopes pueden mover
átomos, y pueden ser adquiridos como dispositivos
no mayores que un mouse que se enchufa a un
puerto USB de una computadora.
Scanning Probe Microscopes familia de
instrumentos usados para medir propiedades de
superficies.
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NANOBIOTECNOLOGÍA PARA DIAGNÓSTICO
Para detectar patógenos en el nivel de ADN. La
técnica usa nanopartículas de oro unidas a
fragmentos de ADN (sonda) colocados entre dos
finos eléctrodos se unen a ADN (blanco). Cuando
el ADN sonda y su ADN blanco se aparean, las
partículas de oro cierran el circuito y producen
una señal detectable. 100 veces más sensible que
los métodos de detección convencionales. Será
unas 1000 veces más barato que los estándares
alternativos.
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PCR
Herramienta de diagnóstico que amplifica y
detecta con rapidez secuencias genéticas únicas.
El PCR identifica la huella genética de la
especie o variedad. Detecta la proporción exacta
de la materia prima modificada genéticamente en
un producto alimenticio (siempre que esté
presente en una proporción superior al 0,01). El
etiquetado en la UE es obligatorio si se detecta
una cantidad superior al 1.
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GENOMICA VEGETAL
Estudia el genoma vegetal y su acción. 14 dic.
2000, genoma de Arabidopsis thaliana, primera
especie vegetal. 26 enero 2001, la secuencia
del arroz (Orizae sativa). Uso de los genes
del arroz para investigar a cultivos como trigo
(Triticum spp) y maíz (Zea mays) con genomas mas
grandes y más difíciles de secuenciar. SYNGENTA
utilizó secuencia QTL 21 (gen de la
productividad), cromosoma 1 del genoma de maíz
para localizarlos en la variedad japonica del
arroz.
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GENÓMICA FUTURA
En la 14th International Genome Secuencing and
Analysis Conference, Boston (oct. 2002), US
Genomics Inc., presentó un aparato que lee 30
millones de bases de ADN por minuto. En 40
minutos puede leer 3 mil millones de bases. En
un biochip el tiempo bajará a menos de cinco
minutos, al leer un Terabyte (1024 o 1000
gigabites), de información cada pocos segundos
(Uehling, M. D, Bio-It World Nov. 12 2002).
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BIOCHIPS (MICROARREGLO)
Hardware biológico, adaptación de los
microprocesadores electrónicos, que sustituyen
los circuitos impresos por muestras de material
biológico. Inmovilizan diferente tipo de material
biológico proteínas, ácidos nucleicos, etc.
Secuencia de 11.500 genes hibridados con ARNm de
A. thaliana obtenidas antes (fluorescencia verde)
y después (fluorescencia roja) del ataque del
hongo Erysiphe cichoracearum. En respuesta al
patógeno, un punto rojo mayor expresión, un
punto amarillo igual expresión, uno verde
expresión disminuida y uno negro ausencia de
expresión. Microordenamiento impreso en vidrio
de 22 x 40mm. El inserto muestra ampliación de
tres bloques conteniendo 360 genes cada uno
(www.cienciahoy.org)
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PROTEÓMICA
Proteómica caracterización múltiple de las
proteínas presentes en una célula, tejido u
organismo. La investigación del Proteoma
(conjunto de todas las proteínas que intervienen
en los procesos biológicos de una especie) aborda
problemas tales como el nivel de proteínas o
actividades que cambian entre dos condiciones
experimentales (Spelcher, 2002. The Scientist
16(8) 12, Apr. 15).
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DISCIPLINAS ÓMICAS
Transición de décadas de biología reduccionista,
enfocadas a una sóla variable (gen o proteína),
por las nuevas disciplinas omicas que incluyen
Transcriptómica (espectro de moléculas de ARN en
cada célula tipo), Metabolómica (todos los
químicos en la célula), Fisiómica (función de
órganos, tejidos y ultimadamente el organismo
completo). (Goldman, M., Bio-It World Nov.24
2002).
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BIOINFORMÁTICA
Convergencia tecnológica entre la tecnología de
la información y las ciencias de la vida. Es una
herramienta basada en la computación para
procesar y convertir datos en información, para
su uso en la generación de conocimientos.
Nucleic Acid Research (enero 2003) publicó
número especial dedicado a las bases de datos
reales en las ciencias biológicas. Reportó 131
servidores, desde la predicción de simples
patrones hasta la predicción de estructuras
proteínicas, disponibles gratis por Internet.
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SIMULACIÓN POR COMPUTADORA
Logger et al, Nature 9 mayo 2003,
Diseño de receptores y sensores de proteínas con
especificidad y afinidad para pequeñas moleculas
deseadas. Receptores de Proteínas Periplásmicas
bacterianas (PBPs) similares a la Venus
atrapamoscas - con dos dominios que al cerrarse
al unirse con su ligando, envian señal que activa
la expresión genética bacteriana. Usando un
algoritmo en una simulación por computadora,
modificaron por mutación secuencial de 1023
combinaciones, los receptores de los PBPs, e
identificaron 17 modelos de receptores para
unirse específicamente a un rango de moléculas
pequeñas el trinitrotolueno (TNT), el azúcar
L-Lactato y la hormona serotonina (5-HT).
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ARN DE INTERFERENCIA (ARNi)
El ARNi descubierto en plantas de petunia por R.
Jorgensen y col., llamaron Co-supresión a su
acción. Fue redescubierto en otros organismos y
se ha convertido en la técnica estrella,
prácticamente en un día y en casí cualquier
organismo, permite apagar fácilmente un gen, si
se conoce su función. En junio 19, Shinjiro
Ogita y col. del Instituto de Ciencia y
Tecnología de Nara, Japón, mostraron que el ARNi
puede ser usado para producir café descafeinado
en plantas de café. Generalmente el café es
descafeinado por un proceso industrial caro, que
también altera el sabor y calidad del producto
final. (Nature, 423823, June 19, 2003).
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ADN RECOMBINANTE PLANTAS RESISTENTES AL ESTRÉS
ARROZ con altos niveles de tolerancia a
diferentes condiciones ambientales de estrés.
Inserción de dos genes fusionados de trehalosa
de E. coli y un promotor tejido específico
dependiente del estrés. Los genes de trehalosa
permiten la producción de arroz aún si está
estresado por frio, sequía o altos niveles de
salinidad e incrementa la producción en 20. La
composición química de los granos no cambia. El
azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas
biológicas lípidos, enzimas y otras proteínas,
en organismos en condiciones de estrés (PNAS
Online, 27 nov. 2002).
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ADN RECOMBINANTE PROTEÍNAS FARMACEÚTICAS EN
PLANTAS
PROTEÍNAS FARMACEÚTICAS en tabaco, girasol,
arroz, nabo, maíz, frijol de soya, tomate, papa
son Biofarmácos humanos Hormona de
crecimiento, Albúmina de suero humana,
?-interferón, Eritropoietina, Fosfatasa alcalina
de secresión humana, Aprotinina, Colágeno,
?-antitripsina. Anticuerpos recombinantes IgG1
(ester de fosfonato), IgM (neuropéptido hapten),
inmuno tóxina (CD40), IgG (HSV), Sub-unidades
de vacunas recombinantes Virus de la Hepatitis B
(proteína de la envoltura), glicoproteína del
virus de la rabia, Glicoproteína S del virus de
la gastroenteritis porcina transmisible.
www.nature.com/reviews/genetics oct. 2003, vol. 4.
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Ingeniería Genética CLONACION
Término genérico para la replicación en un
laboratorio de genes, células u organismos de una
entidad original, con copias genéticas exactas
del gen, célula u organismo original.
Argentina