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La Biotecnología     

Sector: Octavos básicos                                                   Integrantes: Camilo Soto,  Nombre Profesor: Larrys  Hvalibota

Sebastían Jeria ,

 

                                                                                                Nicolás Hernández                                                                                                   Lorenzo Solis                                                                                                  Gustavo Leiva   

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Índice   1.­Definición…………………………………..3   2.­Clasificación de Biotecnología………….4   3.­ El ADN…………………………………5 a 6   4.­ Pasos del ADN……………………….7 a 9   5.­ La bioinformática……………………….10   7.­ Ventajas y riesgos……………………11 a 13      

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¿Que es la Biotecnología?      La   biotecnología  es  un  área  multidisciplinada,  que  emplea  la  biología,  química  y  procesos,  con  gran   uso  en  la  agricultura,  farmacia,  ciencia  de  los  alimentos,  ciencias  forestales  y  medicinas.  Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereky, en 1919.     Una definición de biotecnología aceptada internacionalmente es la siguiente:     La   biotecnología  se  refiere  a  toda  la  aplicación  tecnológica  que  utilice  sistemas  biológicos  y  organismos  vivos  o   sus  derivados  para  la  creación  o  modificación  de  productos  o  procesos   para  usos  específicos  (Convention  On  Biological  Diversity,  Article  2.  Use  of  Terms,  United  Stations 1992). 

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Clasificación de la Biotecnología     *Biotecnologíaa  roja:  Se  aplica  a  la  utilización  de  biotecnología  en  procesos  médicos.  Algunos  ejemplos  son  el  diseño   de  organismos  para  producir  antibióticos,  el  desarrollo  de  vacunas  y  nuevos   fármacos,los  diagnósticos  moleculares,  las  terapias  regenerativas  y el  desarrollo de  la  ingeniería genética para curar enfermedades a través de la terapia génica.   *  Biotecnología  blanca:  conocida  como  biotecnología  industrial,  es  aquella  aplicada  a  procesos  industriales.  Un  ejemplo  de   ello  es  el  diseño  de  microorganismos  para  producir  un  producto  químico   o  el  uso  de  enzimas   como   catalizadores  industriales,  ya  sea  para  producir  productos   químicos  valiosos  o  destruir  contaminantes  químicos  peligrosos  (por  ejemplo  utilizando  oxidorreductasas).  También  se  aplica  a  los  usos  de  la  biotecnología  en  la  industria  textil,  en  la  creación  de  nuevos  materiales,  como  plásticos  biodegradables  y  en  la  producción  de   biocombustibles.  Su  principal  objetivo  es  la creación de productos fácilmente degradables, que  consuman  menos energía y generen menos deshechos durante su producción. La biotecnología  blanca   tiende  a  consumir   menos  recursos  que  los  procesos  tradicionales  utilizados  para 

producir bienes industriales.  

* Biotecnología  verde:  es  la  biotecnología  aplicada  a  procesos  agrícolas.  Un  ejemplo  de ello es   el  diseño  de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables  o  plantas  resistentes  a  plagas  y  enfermedades.  Se  espera  que la biotecnología verde produzca  soluciones  más  amigables  con  el  medio  ambiente  que  los  métodos  tradicionales  de  la  agricultura   industrial.  Un  ejemplo  de  esto  es  la  ingeniería  genética  en  plantas  para  expresar  plaguicidas,  con  lo  que  se  elimina  la  necesidad de la aplicación externa de los  mismos, como es  el  caso  del  maíz  Bt.  Si  los productos  de la biotecnología verde como éste son más respetuosos  con el medio ambiente o no, es un tema de debate.     *  Biotecnología  azul:  también  llamada   biotecnología  marina,  es  un  término  utilizado  para  describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos.  Aún en una fase  temprana   de  desarrollo  sus  aplicaciones  son  prometedoras  para  la  acuicultura,   cuidados  sanitarios, cosmética y productos alimentarios.    


EL ADN    El  ADN  es  la  sigla  empleada  para  el  Ácido  DesoxiriboNucleico.  Este  corresponde  al  material  genético  que  está  presente  en  cada célula  de los  organismos  vivos.  Está  presente  en  algunos  virus  (otros  virus  tiene  ARN),  algas,  plantas, árboles, animales y el hombre. El ADN se forma por  cuatro  nucleótidos  (letras)  que  son  Adenina   (A),   Guanina   (G),  Citosina   (C)  y  Timina  (T).  Esta  información  se   encuentra  en  el  núcleo de  la célula  y  es  lo  que  conocemos  como  genoma.  Una   característica  de  gran interés es que las bases del ADN son  las mismas en todos los organismos  vivos,  pero  varía el orden en que se disponen estas letras y la cantidad de ellas  presentes en el  núcleo.   Es  así  que  los  virus  tienen  muy  poco  ADN  comparado  con  el  hombre.  A  su  vez,  no  debemos engañarnos, ya que muchas plantas tienen mucho más ADN que el hombre.     Si  pensamos  en  el  pino  tiene  cerca  de  9  veces  más  ADN  que  el   hombre.  Dentro  del  ADN  hay  diferentes  funciones,  algunas  letras  (secuencias)  son  responsables  que  existan  los genes. Por  ejemplo  la  insulina  es  una  proteína,  cuya  información  se  encuentra  en  el  núcleo.  Del  total  del  ADN  de  un  organismo,  se  cree  que  sólo  un   20%  es  funcional,  es  decir  está  involucrado  en  generar  proteínas   o  cumplir  una   función  en  la  célula.  A  medida  que  se  vaya  descifrando  un  mayor número de genomas será posible conocer la función de las diferentes partes del genoma  La   biotecnología  moderna  se  basa  en  la  manipulación  del  ADN  de  los  diferentes  organismos.  Con  herramientas  de  la  biología  molecular  (enzimas  de  restricción)  es  posible  tomar  un  fragmento  pequeño  de  ADN  de  un  organismo  (por   ejemplo  bacteria)  e  insertarlo  en  el  ADN  (genoma)   de  una  planta.  Eso   se  conoce  con  el  nombre  de  tecnología  del  ADN  recombinante  (ADN de 2 o más fuentes diferentes).     El  año  de  1970  marca  otra  etapa  importante:  el  comienzo  de  la  manipulación  enzimática  del  material   genético,  y  por  consiguiente, la  aparición  de  la  biotecnología  moderna,  que  constituye  la   más   reciente  evolución  de  la  manipulación  genética.  Los  procedimientos  que  se   utilizan  reciben el nombre de métodos del ADN recombinante o clonación molecular del ADN.  La   Reacción  en  cadena  de  la  polimerasa,  conocida  como  PCR  por  sus  siglas  en  inglés  (Polymerase  Chain  Reaction),  es  una  técnica  de  biología  molecular  descrita  en  1986  por  Kary  Mullis,  cuyo  objetivo  es  obtener  un  gran  número  de  copias  de  un fragmento  de ADN particular,  partiendo de un mínimo; en teoría basta partir de una única copia de ese fragmento.     Esta  técnica  sirve  para  amplificar  un  fragmento  de  ADN.  Tras  la  amplificación,  resulta  mucho  más  fácil  identificar  con  una  muy  alta  probabilidad  virus  o  bacterias  causantes  de   una 


enfermedad, identificar  personas  (test  de  paternidad)  o hacer investigación  científica  sobre  el  ADN amplificado.     Gracias  a  que  se  han  estudiado  microorganismos  que  son  termofílicos  (viven  a  altas  temperaturas)  es  que  se  ha desarrollado y  mejorado  esta técnica. Se emplean  ADN polimerasas  termoestables,  extraídas  de  Thermus  aquaticus  (polimerasa  Taq),  Pyrococcus  furiosus  (Pfu),  Thermococcus litoralis (Vent) y Thermus termophilus (Tth).  La  PCR  consta  de  tres  pasos  que se  repiten  durante  varios  ciclos  (varían entre 25  a 40). Todas  las  reacciones  empiezan  con  la  activación  de  la  polimerasa,   por  lo  cual  se  somete  a  una  temperatura de 94­95ºC durante 5­10 minutos.    

 


Pasos del ADN    1. Desnaturalización (denaturation)  Se  desnaturaliza  el ADN, es decir se separan las dos hebras de las cuales está constituido. Este  paso  puede  realizarse  de  diferentes modos,  siendo  el  calentamiento  (94­95ºC)  de  la  muestra  la  forma  más  habitual.  La  temperatura  a  la  cual  se  decide  realizar  la  denaturación  depende,  por  ejemplo, de la proporción de G+C que tenga la hebra, como también del largo de la misma.     2. Alineamiento (annealing)  En  esta  etapa se hibridación el cebador o partidor, uniéndose a secuencias complementarias en  el  ADN  molde.  Para  esto  es  necesario  que la temperatura descienda (puede variar según sea el  caso  entre  45ºC  y  65ºC).  Estos  cebadores  actuarán  como límites de la región de la molécula que  va a ser amplificada.     3. Extensión de la cadena  Por  último  actúa  la  ADN  polimerasa,  tomando  el  ADN  molde  para  sintetizar  la  cadena  complementaria  y  partiendo  del  cebador  como  soporte  inicial  necesario  para  la   síntesis  de  nuevo  ADN.  Se  aumenta  la  temperatura  hasta  72  ºC,  temperatura  a  la  cual  la  ADN  polimerasa  presenta  su  máximo  de  actividad,  aumentando exponencialmente  la  cantidad  de  fragmentos  de  ADN amplificados en la reacción.     Una  vez  completados  todos  los  ciclos, se finaliza con dos pasos, uno de extensión de la cadena  a  la  temperatura   óptima  de  la  ADN  polimerasa,  normalmente  72ºC,  para  finalizar  enfriando  la  muestra a 4ºC para su conservación.  Ingeniería Genética    La   ingeniería  genética  es  la  tecnología  que  permite  tener  ADNr.  La  ingeniería  genética  puede  definirse   como   "La  manipulación  deliberada  de  la  información  genética,  con  miras  al  análisis  genético  o  al  mejoramiento  de  una  especie".  La  generación  del  ADNr  puede  tener diferentes  fines,  el  más  común  es determinar la función o rol que tendría un gen. Por ejemplo, si asumimos  que  tenemos  un  fragmento  de   ADN  y  creemos  que  es  responsable  de  la  producción  del  color  azul  en  flores,  podemos  insertar  ese  fragmento  en  una  planta  que  produce flores blancas. Si al  dejar  crecer  esta  planta  genera flores azules, entonces sabremos que  ese gen es el ?culpable?  del  color azul. Las  aplicaciones más comunes de esta tecnología la encontramos en el área de la  farmacología.   Muchas  proteínas,  que  son  necesarias  para  el  buen  funcionamiento  del  hombre  (por  ejemplo  insulina,  en  el  caso  de  diabéticos) se  pueden producir en microorganismos a gran 


escala y  bajo  costo.  Una  ventaja  enorme  es  que  por  esta  metodología  tendremos  la  insulina  humana, con una gran pureza. Hoy en día se sintetizan más de 200 fármacos por medio de ADNr.     Según  French  Anderson  (60   años),  pionero  de  la  terapia  genética,  "ya  existe  toda  la  base  científica  necesaria,  pero  no  tendremos  hasta  dentro  de  10  o  5  años  la  eficiencia  y  seguridad  para llevar a cabo transferencias genéticas en forma ética".     La   ingeniería  genética  tiene  un  gran  potencial  en  las  diferentes  áreas  de  la  biotecnología.  Ya  mencionábamos  el  caso  de la  insulina,  beneficio  directo  para  el  hombre.  Un  área  de  uso  y  que  representa  sólo   el  10%  de la  tecnología  del  ADNr,  es  en  el  sector  agrícola.  Es  posible  obtener   plantas  que  posean  una  característica  de interés,  por  ejemplo  plantas que producen una toxina  para  insectos  (maíz  Bt),  arroz enriquecido con vitamina (arroz dorado), cultivos que en el futuro  sean  capaces  de  actuar  como  biorreactores  y  producir  fármacos,  etc.  Desde  1996,  se  están  comercializando   plantas  genéticamente  modificadas  en  el  mundo,  especialmente  en  Estados  Unidos, Argentina, Brasil y Canadá.     En  el área  pecuaria, ya hay algunos ejemplos de animales genéticamente modificados y lo mismo  en el caso de los peces, donde hay mucha investigación, pero todavía no se comercializan.    Los  alimentos  transgénicos  son  aquellos  que  derivan  de  organismos  genéticamente  modificados.  Hoy  en  día  son  4  los  principales  cultivos GM,  maíz,  algodón,  soya  y  canola,  ya  sea  para  resistencia  a  insectos  o  tolerancia  a  herbicidas  o  en  algunos  casos  poseen  ambas  características.  Sin embargo,  hay  22  cultivos  GM  diferentes  que  se  comercializan  en  el  mundo.  Un  ejemplo  serían  galletas  que  son  fabricadas  con  harina  de  soya  GM.  A  la  fecha  no  se  ha  demostrado ningún daño a la salud por el consumo de este tipo de alimentos.     En  muchos  procesos  para  producir  alimentos,  como  en el  caso  del  queso,  se  emplean enzimas  que  son  producto  de  la  tecnología  del  ADNr,   pero  estos  productos   no  son   denominados  transgénicos.     Si  la  clonación  es  posible,  específicamente  en  el  caso  de  vegetales  se viene  realizando  hace  muchos   años.  Esto  es  posible  ya  que  la  célula  vegetal,  a  diferencia  de  la  célula  animal,  es  totipotente,  es  decir  que  a  partir   de  cualquier  célula  es  posible  regerenar  un  individuo  genéticamente  idéntico  al  que pertenecía esa célula. Hay diferentes metodologías que permiten  clonar (o copiar) un individuo.  La   biorremediación  es  el  proceso  por  el  cual  son  utilizados  microorganismos  para  limpiar  un  sitio  contaminado.  Los  procesos  biológicos  desempeñan  un  papel  importante  en  la  eliminación 


de contaminantes  y  la  biotecnología  aprovecha  la  versatilidad  de  los  microorganismos  para  degradar y convertir dichos compuestos.     Los  entornos  marinos  son  especialmente  vulnerables  ya  que  los  derrames  de  petróleo  en  regiones   costeras  y  en  mar  abierto  son  difíciles  de  contener  y  sus  daños  difíciles  de  mitigar.  Además  de  la  contaminación  a  través  de  las  actividades  humanas,  millones  de  toneladas  de  petróleo  entran  en   el  medio  ambiente  marino  a  través de  filtraciones  naturales.  A  pesar  de  su  toxicidad,  una  considerable  fracción del  petróleo  que  entra  en  los  sistemas  marinos  se  elimina  por  la  actividad  de  degradación  de  hidrocarburos llevada a cabo por comunidades microbianas,  en   particular,  por  las  llamadas  bacterias  hidrocarbonoclásticas  (HCB).  Además  varios  microorganismos  como  Pseudomonas,  Flavobacterium,  Arthrobacter  y  Azotobacter  pueden  ser  utilizados  para  degradar  petróleo.  El  derrame  del  barco  petrolero  Exxon  Valdez  en  Alaska  en  1989  fue  el  primer  caso  en  el  que  se  utilizó  biorremediación  a  gran  escala  de  manera  exitosa,  estimulando  la  población  bacteriana  suplementándole  nitrógeno  y  fósforo  que  eran  los  limitantes del medio Bioinformatica   

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La bioinformática    La   bioinformática  es   un  campo  interdisciplinario  que  se  ocupa  de  los  problemas  biológicos  usando  herramientas   computacionales  y  hace que  sea  posible  la  rápida  organización  y  análisis  de   los  datos  biológicos.  Este  campo  también  puede  ser denominado  biología  computacional,  y  puede  definirse  como,  "la  conceptualización   de  la   biología  en   término   de  moléculas  y,  a  continuación,  la  aplicación  de  técnicas  informáticas  para  comprender  y organizar la información  asociada  a   estas  moléculas,  a  gran  escala."  La  bioinformática  desempeña  un  papel  clave  en  diversas  áreas,  tales  como  la  genómica  funcional,  la  genómica  estructural  y  la  proteómica,  y  forma un componente clave en el sector de la biotecnología y la farmacéutica.     

 

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Ventajas      *  Rendimiento  superior.  Mediante  los  OGM  el  rendimiento  de  los  cultivos aumenta,  dando  más  alimento  por  menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o  plagas así  como por factores  ambientales. * Reducción de pesticidas. Cada vez que un OGM es modificado  para  resistir  una  determinada  plaga  se  está  contribuyendo  a  reducir  el  uso  de  los  plaguicidas  asociados  a  la  misma  que  suelen  ser  causantes  de  grandes  daños  ambientales  y  a  la  salud.  *  Mejora  en  la  nutrición.  Se  puede  llegar  a  introducir  vitaminas  y  proteínas  adicionales  en  alimentos  así  como  reducir  los  alergenos  y  toxinas  naturales.  También  se  puede   intentar   cultivar  en  condiciones  extremas  lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición  de  alimentos. * Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.        Riesgos     A  la  fecha   no  se   ha  demostrado  ningún  riesgo  proveniente  de  un  OGM  que  esté  a  escala  comercial.  Esto  ha  sido  posible,  gracias  a que  se  realizan  estudios  exhaustivos sobre el nuevo  OGM. El área encargada de realizar estos análisis se denomina bioseguridad.     Los  análisis  que  se realizan tienen dos objetivos principales, determinar que no hay riesgo para  la   salud  human  ni  sobre  el   ambiente.  Por  ello,  es  necesario  que  se  evalué  el  OGM  en  las  diferentes  etapas  de  generación,  paso  a  paso.  Si asumimos  que  hemos  generado  una  petunia  que  tendrá   flores  de  color   amarrillo  fosforescente,  fenotípicamente  deberá  ser  idéntica  a  la  petunia  no  transformada, salvo por el color de la flor. A continuación se debe evaluar a pequeña  escala,  ya  no  en invernadero, para  determinar si tiene algún impacto sobre el ambiente. En esta  etapa  se  hacen  estudios  muy  detallados,  analizando  desde  la  dispersión  del  polen  a  la  misma  especie  u  otra  cercana  hasta  estudios  de  la  rizósfera (suelo y bacterias que viven en el), con el  fin de determinar si hubiesen cambios.     Si  este  producto  fuese  para  consumo  humano,  entonces  aún  se  deben presentar  más  análisis,  que  implican   verificar  que  no  se  va  a  generar  una  nueva  toxina,  proteína  que  genere  una  respuesta  alergénica  en  la  población  o  cambios  en  la  composición  química  de  la  planta  en  general.     


Glosario

ADN: es  la  base  química  de  la  herencia,  constituido  por  una  molécula  con  estructura  de  doble  hélice   formada  por  cuatro  bases  nitrogenadas  (Adenina,  Timina,  Guanina  y  Citosina),  grupos  fosfato  y  azúcares.  Generalmente  se  encuentra  en  el  núcleo  celular,  pero   puede  hallarse  también en algunos orgánulos citoplasmáticos como mitocondrias y cloroplastos.    Bacteria:  microorganismo  compuesto  de  una  sola  célula  que  se  caracteriza  por  no  poseer  núcleo. Este tipo de organismo primitivo se clasifica dentro del grupo de los procariotas.    Célula: es la unidad más pequeña que contiene todas las propiedades de un ser vivo. Consta de  un  núcleo  donde  se  halla   el  material  hereditario  (ADN) y  u  citoplasma  que  contiene  diferentes  orgánulos,  los  cuales  cumplen  variadas  funciones  (producción  de  energía  o  proteínas,  almacenamiento de sustancias, etc.)    Cruzamiento:  apareamiento  entre  dos  individuos  de  la  misma  especie  para  producir  descendencia.    Cultivar:  categoría   de  plantas  cultivadas  que  se  distinguen  claramente  por  ciertas  características y deben ser cultivadas bajo condiciones específicas.    Enzima:  proteína  que  promueve  o  activa  un  proceso  químico  sin alterarse  o destruirse. Un tipo  muy  especial  lo  constituyen las  enzimas de  restricción,  las  cuales  son  sintetizadas  por  algunas  bacterias  como  reacción ante  la  invasión  de  un ADN  extraño (por ejemplo de algunos virus que  atacan   bacterias).  Estas  enzimas  los  seccionan  en  pequeños  fragmentos,  rechazando  así  la  infección.    Especia: sustancia aromática usada como condimento (ejemplo: canela, pimienta, vainilla, etc.).    Especie:  clasificación  taxonómica  que  agrupa a un conjunto de individuos que pueden cruzarse  naturalmente (generar descendencia fértil) y que presentan características similares.    Fermentación:  proceso  por  el  cual  las  enzimas  de  ciertas  bacterias  y   levaduras  convierten  sustancias orgánicas complejas en otras más simples como alcohol, ácido láctico y gases.   


Gen: unidad  estructural  y  funcional  de  la herencia, transmitida de los padres a los hijos a través   de   los  gametos  (óvulo  y  espermatozoide,  en  el  caso  de  los  humanos  y  otros  animales).  Es  un  fragmento de ADN que lleva las instrucciones precisas para fabricar una determinada proteína.    Generación: conjunto de todos los organismos coetáneos vivientes de una especie.      Genética:  ciencia  que  estudia  la  herencia,  es  decir  la  transmisión  de  los  caracteres  que  un  ser  vivo pasa a su descendencia.    Herencia: transmisión de caracteres biológicos de los padres a los hijos.     Levadura: hongo unicelular que puede intervenir en procesos de fermentación.    Mejoramiento:   conjunto  de  procedimientos  utilizados  para  obtener  progenies  de  plantas  o  animales con mejores características que los padres.    Microorganismo:  organismo  microscópico.  Dentro  de  esta  clasificación  se  incluyen  hongos,  bacterias y virus.    Molécula:  es  la  porción  más  pequeña  de  un  elemento  o  compuesto  que conserva  la  identidad  química del mismo. Es la unión dedos o más átomos.    Selección:  escogencia  de  individuos  con  características  deseables   (por  ejemplo,   mayor  rendimiento de granos) como padres de la siguiente generación. 

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2014 8b new tecno 40 informe biotecnologías (1)  

Aquí le presentamos la Biotecnología y su definición y otros complementos que constituyen

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