Sin ttulo de diapositiva

1
Biotecnología, hoy 29 de junio de 2007 La
Pampa Primera parte
2
Contenido de la primera parte Qué es la
biotecnología? Las primeras aplicaciones La
importancia de los microbios Biotecnología y
ambiente Ingeniería genética Aplicaciones de la
biotecnología moderna Animales transgénicos
3
La biotecnología es el empleo de organismos vivos
para la obtención de un bien o servicio útil para
el hombre
4
(No Transcript)
5
Microbios o microorganismos
6
Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)
7
Luis Pasteur (1822-1895)
"La ciencia y las aplicaciones de la ciencia
están unidas como el fruto al árbol".
Levaduras del vino, según Pasteur

• Los microorganismos provienen de otros
  pre-existentes
• Origen microbiano de la fermentación
• Producción de vacunas
• Pasteurización

8
Hongos útiles
Saccharomyces cerevisiae pan, vino, cerveza
9
Las levaduras
levaduras
10
Hongos útiles
Penicillium camemberti queso Camembert
Penicillium roqueforti queso Roquefort
11
Hongos útiles
Penicillium notatum penicilina
12
Bacterias útiles
Las bacterias ácido-lácticas
13
Bacterias útiles
Bifidobacterium breve probióticos
Lactobacillus d. bulgaricus Streptococcus s.
thermophilus yogur
14
Bacterias útiles
Streptomyces sp. antibióticos
15
Enzimas en detergentes
Bacillus sp
16
Enzimas de microbios Insumos para muchas
industrias (alimentos, bebidas, fármacos,
raciones animales, detergentes, etc.) Ventajas
Reemplazan a procesos físicos o químicos (más
contaminantes, corrosivos, requieren más energía)
y son biodegradables
En 2009 el mercado global de enzimas será de U
2.400. 000 El mayor productor es Novozymes
(Dinamarca), con la mitad del mercado. Contabiliz
a más de 4.000 patentes. Invierte la mayor parte
de su presupuesto en investigación y desarrollo.
17
Ácido cítrico en alimentos
Aspergillus niger
18
Bacterias en la agricultura
Bacillus thuringiensis (insecticida)
Rhizobium spp (inoculante)
19
Obtención de
etanol
a partir de caña de azúcar (o remolacha)
caña de azúcar
crushing
bagazo
jugo de caña
o
110
C, decantación
concentración
fermentación
PAPEL
molasas
ETANOL
fermentación
AZÚCAR
20
Obtención de etanol a partir de maíz (o papa,
mandioca, etc.)
grano de maíz
molienda
Textil, alimentos, pinturas, farmacéuticos,
adhesivos, papel, cosméticos, etc
almidón
calor alfa-amilasa
licuefacción
dextrinas
Pinturas, cosméticos, tinturas, etc.
sacarificación
gluco-amilasa
glucosa, maltosa, iso-maltosa
Jarabe de alta fructosa
fermentación
levaduras
etanol
destilación, deshidratación, desnaturalización
etanol (combustible)
21
Bacterias (quizás en el futuro en plantas?)
polihidroxialcanoatos PHA (bioplástico)
22
Almidón (maíz, aunque también papa, mandioca,
etc.)
bacterias
Ácido láctico
Poliláctido PLA (bioplástico)
23
Biorremediación (biorremediación microbiana y
fitorremediación)
Degradación, absorción, acumulación y/o
transformación de... Pesticidas Herbicidas Petró
leo y derivados Metales pesados
Caso Exxon Valdez
En 1989 se derramaron 40 millones de litros de
petróleo en Alaska, afectando a 1600 Km de playa.
La Biorremediación involucró la acción de
microorganismos autóctonos y la bioestimulación
con fósforo (P), nitrógeno (N) y potasio (K).
Como resultado, se incrementó unas 4 veces la
velocidad de degradación.
24
Efluente (sin pre-tratamiento) de una industria
cárnica
Contaminación del Riachuelo
25
Biotecnología y ambiente

• Procesos químicos vs. Procesos enzimáticos
• Plásticos derivados de petróleo vs. Bioplásticos
• Combustibles de fuentes no renovables vs.
  Biocombustibles
• Agroquímicos vs. Manejo integrado de plagas
• Incineración/basurales vs. Degradación microbiana
  de la basura
• Tratamiento químico de efluentes y derrames vs.
  Biorremediación
• Extracción química de metales vs. Biolixiviación

26
Biotecnología tradicional Empleo de
(micro)organismos para la obtención de un
producto útil para la industria
Probióticos Enzimas Alcoholes Ácidos orgánicos
Aminoácidos Polímeros Antibióticos Bacterias Bacte
rias
yogur detergentes bebidas alcohólicas gaseosas edu
lcorantes plásticos medicamentos biorremediación i
noculantes, insecticidas
27
Biotecnología tradicional (Empleo de organismos
para la obtención de un producto útil para la
industria) Desde 7.000 a.c.
Ingeniería genética o metodología del ADN
recombinante Desde 1970s
Biotecnología moderna (Emplea la ingeniería
genética) - Desde 1980s
Investigación científica
Biotecnología, hoy
28
El ADN y los genes
29
DNA
codones
proteína
30
El código genético es universal
31
Ingeniería genética Metodología del ADN
recombinante
Conjunto de técnicas que permiten transferir
genes de un organismo a otro
organismo de origen
organismo receptor
gen de interés
Organismo transgénico o genéticamente modificado
(OGM) o recombinante-produce una proteína
recombinante
transgén
32
Frutipez?
33
Biotecnología moderna Es la que emplea las
técnicas de ingeniería genética (permite
transferir genes de un organismo a otro)
Para qué?
Producción o sobre-producción de enzimas,
fármacos y otras moléculas
34
Porcentaje de las enzimas recombinantes que se
emplean en diferentes industrias
35
Aminoácidos de interés industrial producidos en
organismos genéticamente modificados (bacterias y
hongos)
36
Enzimas recombinantes que se emplean en la
industria alimenticia
Bacterias Hongos
37
Producción de proteínas recombinantes con valor
terapéutico El ejemplo de la insulina
Primer fermentador para la producción de fármacos
a partir de microorganismos genéticamente
modificados. Liverpool, 1982. (Eli Lilly).
Escherichia coli
38
Antes
páncreas
Purificación bioquímica
insulina de cerdo
39
Antes
Sangre humana
Concentración e inactivación
Factor de coagulación humano
40
Producción de interferón a partir de glóbulos
blancos humanos

• 45.000 litros de sangre humana (aprox. 100.000
  dadores)
• 250.000 millones de unidades de IFN (aprox. 1
  gramo)
• Para tratar a 100.000 pacientes con enfermedades
  virales leves, 2.000 con enfermedades virales
  crónicas y 500 pacientes con cáncer.
• Costos para producir 1 gramo 5-20 millones de
  dólares

Desde 1986 se produce IFN recombinante para el
tratamiento de hepatitis B y C, herpes y ciertos
tipos de cáncer.
Tomado de BioQué?, Alberto Díaz 2005
41
Proteínas recombinantes empleadas como fármacos
Factores de coagulación
Hemofilia
Insulina
Diabetes mellitus
Hormona de crecimiento
Deficiencia de la hormona en niños
Escherichia coli Levaduras Células de
mamífero (Próximamente... también en plantas y
animales transgénicos)
Eritropoyetina (EPO)
Anemia
Interferón alfa (IFN alfa)
Hepatitis B y C, cáncer, herpes
Vacuna anti-hepatitis B
Inmunización contra la hepatitis B
Anticuerpos monoclonales recombinantes
Asma, artritis reumatoide
Proteína C
Sepsis severa
Beta-glucocerebrosidasa
Enfermedad de Gaucher
DNAsa
Fibrosis cística
42
Biotecnología moderna (la que emplea a la
ingeniería genética)
quesos, jugos, galletitas, pan, embutidos,
gaseosas, etc.
Medicamentos y vacunas (insulina, interferón,
hormona de crecimiento, vacuna contra al
hepatitis B)
textil
papel
Enzimas
jabones en polvo
Reactivos de diagnóstico
Animales transgénicos (no aún en el mercado)
Edulcorantes y resaltadores de sabor
43
Ratones transgénicos (para investigación
científica)
44
Microinyección de ADN
Desarrollo de un embrión temprano (in vitro)
Tranferencia del embrión al útero de otra hembra
45
        Animales transgénicos y biotecnología
(objetivos)
    

• Para producir leche con mayor valor nutricional o
  que contenga proteínas de importancia
  farmacéutica
• 2) Para mejoramiento del ganado y otros animales
  de importancia económica (peces, animales de
  granja, etc.)

46
Transgénicos animales como fábricas de moléculas

Tracy (1991-1998) Producía 40g/l de
alfa-1-antitripsina en la leche
47

Dolly (1997-2003), la primera oveja obtenida por
clonación a partir de células adultas
48
(No Transcript)
49

Mansa (nació en 2002) Primera ternera clonada y
transgénica. Produce la hormona de crecimiento
humana en la leche
50
Clonación reproductiva de bovinos
51
(No Transcript)
52
(No Transcript)
53
Pampero y Mansa
Pampero y nodriza
54
(No Transcript)
55
Transgénicos mejoramiento animal
Tilapias transgénicas para la hormona de
crecimiento (en desarrollo)
Annie, una vaca transgénica resistente a la
mastitis (en desarrollo)
56
(No Transcript)
57
FIN de la primera parte