Universidad nacional de rosario facultad de Ciencias Bioquímicas y farmacéuticas




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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO

Facultad de Ciencias Bioquímicas Y Farmacéuticas



MATERIAL DE ESTUDIO


Introducción a la Biotecnología I

UNIDAD Nº 4

Incumbencias: ámbitos y actividades

Procesos Biotecnológicos – Análisis de Artículos Periodísticos


Docentes: Ana Paula Martin, Nicolás Montanaro

Área de Integración Disciplinar y Estudio de la Problemática Profesional

Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas – UNR

Suipacha 531 – Tel: 4804592 interno 241

Rosario – Santa Fe

Año académico 2009



TRABAJO PRÁCTICO


En grupos lean los siguientes artículos. Luego respondan para cada uno de ellos:

  1. ¿Cuál es la contribución de la biotecnología a la sociedad en el siguiente artículo?

  2. ¿Qué instituciones están involucradas en esta investigación? ¿Cree
    que alguna otra podría o debería participar?

  3. En nuestro país se llevan a cabo procesos de fermentación en escala
    industrial desde hace décadas. Los profesionales a cargo del diseño y
    control de dichos procesos han sido históricamente ingenieros
    químicos, licenciados en química y, en menor medida, farmacéuticos y
    bioquímicos.

    1. ¿Qué aportes podría realizar un biotecnólogo al desarrollo
      de este tipo de procesos? Utilice los alcances detallados en el plan de estudio para contestar a la pregunta.

    2. ¿Qué ventajas cree que posee un biotecnólogo desde el punto de vista de su formación respecto a otros profesionales para desempeñarse en esta disciplina?

    3. ¿Qué actividades puede o podría realizar un biotecnólogo en este caso?

Investigadores argentinos proyectan el uso de levaduras para fabricar jabones y protectores solares - 31/03/2005 – Diario Clarin


En la Universidad Nacional del Comahue (UNCo) se investiga el posible uso de estos compuestos como protectores de los rayos solares, lo que daría un fuerte impulso a la industria cosmética. También hallaron otra especie de levadura capaz de degradar polímeros como el almidón y la celulosa.

Un grupo de científicos de la Universidad Nacional del Comahue (UNCo) estudia utilizar levaduras nativas, una especie de hongo natural que se produce en lagunas del sur neuquino, como fuentes protectoras de los rayos solares. Si la investigación logra comprobar que se pueden emplear como compuestos fotoprotectores, el hallazgo sería clave para las industrias de alimentos, fármacos y cosméticos. De acuerdo con datos aportados por voceros de la universidad, se trata de un novedoso proyecto a cargo del Centro Regional Universitario de Bariloche (CRUB) que apunta a descubrir los mecanismos de protección de las levaduras (hongos unicelulares ubicuos) frente a la exposición intensa a los rayos ultravioletas (UV).

Los avances hasta el momento señalan la existencia de una mayor proporción de levaduras que acumulan pigmentos carotenoides en las aguas transparentes de las lagunas de gran altura del Parque Nacional Nahuel Huapi (PNNH), donde se reciben radiaciones solares de alta intensidad. Los ensayos de laboratorio realizados han demostrado que la resistencia a la radiación UV-A y UV-B de distintas especies de levaduras pigmentadas es mayor frente a la de levaduras no pigmentadas. 

Al parecer, En el Laboratorio de Microbiología Aplicada y Biotecnología del CRUB encontraron dos tipos de metabolitos secundarios, los carotenos y las micosporinas, que podrían estar vinculados a mecanismos de fotoprotección. De esta forma, las levaduras nativas podrían convertirse en fuente natural de estos compuestos que se acumulan como respuesta a la exposicion a los rayos UV-B, y así adquirir enorme valor para el mercado cosmético.

Los investigadores aseguraron que la tecnología para el cultivo de levaduras en gran escala ya existe, por lo que la aplicación industrial puede ser considerada como un gran potencial. Según contó a la UNCo el equipo integrado por Diego Libkind Frati y Martín Moliné, licenciados y becarios doctorales del CONICET, ambos del CRUB, en colaboracion con el Laboratorio de Fotobiologia (CRUB), las levaduras "podrían ser una fuente alternativa de beta caroteno en tanto los rendimientos justifiquen los costos de producción".

Es que entre los carotenoides que acumulan las levaduras nativas está el beta-caroteno, un pigmento de uso industrial que se encuentra en la zanahoria y tiene propiedades antioxidantes al "desactivar las especies que aceleran el envejecimiento celular producidas como respuesta a una exposición solar excesiva", explicaron los investigadores.

La investigación comprobó además que de los pigmentos carotenoides, que ofrecen mayor resistencia a la radiación UV-B al incrementar la proporción de pigmentos, las levaduras acumulan un compuesto conocido como micosporina-glutaminol-glucósido (MIC). Este compuesto no había sido reportado anteriormente en levaduras y su función todavía no es clara. Sin embargo, las micosporinas debido a sus propiedades químicas (molécula plana), pueden bloquear el paso de la radiación UV-B (pantalla solar).

Esto último, sumado a la similitud de los MIC con otro grupo de compuestos, los MAAs (producidos por algas) que ejercen este papel fotoprotector sobre los organismos que los acumulan, permite suponer que cumplirían una función semejante en las levaduras en estudio.

Más beneficios

Más allá de las funciones fotoprotectoras, otra línea interna de investigación del Laboratorio de Microbiología Aplicada y Biotecnología encontró que las levaduras aisladas en ambientes acuáticos del Cerro Tronador son capaces de producir enzimas aptas para degradar polímeros como el almidón, la celulosa y la pectina, entre otros, a medianas y bajas temperaturas.

Esta conclusión del Centro Regional Universitario Bariloche (CRUB) se logró tras el estudio sobre levaduras nativas de los Alpes del Laboratorio de Microbiología de la Universidad de Perugia, Italia, que lidera Pietro Buzzini. De acuerdo con lo informado por la institución, las enzimas podrían usarse como aditivos en jabones para el lavado de ropas a baja temperatura o en la industria alimenticia en procesos en los que el calor reduce la calidad nutritiva de los alimentos.

Además, ofrecerían potenciales beneficios económicos a través del ahorro energético en procesos industriales en gran escala, que no requerirían costosos métodos de calentamiento de los bioreactores. A diferencia de las otras levaduras pigmentadas, éstas en cuestión son blancas, a raíz de su origen en aguas muy frías desde los tres glaciares del Monte Tronador, con alto contenido de partículas arcillosas en suspensión, producto del arrastre de sedimentos por el hielo.

Por otro lado, el informe dice que la exploración de la biodiversidad de levaduras de ambientes naturales extremos puede aportar datos valiosos referidos al papel de las mismas en esos ambientes y a sus mecanismos de adaptación. A la vez que constituyen una fuente para obtener, a través de modernas biotecnologías, compuestos químicos de origen natural que sustituyan paulatinamente a los obtenidos por métodos químicos tradicionales, de alto costo e impacto en el ambiente y crecientemente rechazados por los consumidores.

Finalmente, el informe explica que el concepto de levadura se asocia generalmente con los fermentos utilizados para elaborar alimentos. No obstante, indica que hay otros aspectos menos conocidos de estos organismos unicelulares, y enumera: son hongos microscópicos, hay de distintos tipos, se encuentran en la naturaleza formando parte de la biodiversidad de los ambientes naturales aún los más extremos-; y cumplen un papel como degradadores de materia orgánica, al colaborar en el reciclado de restos vegetales y animales.

Fuente: Universia-http://www.universia.com.ar

Prensa UNCo - http://www.uncoma.edu.ar/ - (Con información suministrada por la Secretaría de Investigación de la institución neuquina).

Los nuevos plásticos saldrán del maíz - 03/08/2003 – Diario Clarin


En EE.UU. empresas químicas y agrícolas se alían para hacer desde envases hasta ropa con materiales derivados del maíz y otras plantas.

En una planta de Nebraska, un joint venture entre el gigante del agro Cargill Inc. y la empresa química Dow, está fabricando un material plástico extraído del maíz, llamado Ingeo. Con el material y la fibra se hacen frazadas y envases de alimentos. En Carolina del Norte e Illinois, la química DuPont está utilizando maíz para producir una nueva fibra para ropa y alfombras llamada Sorona.

Es el comienzo de algo grande. La producción de fibras y plásticos a partir de sustancias naturales promete ser un gigantesco paso para la industria química, que alterará cincuenta años de prácticas basadas en el petróleo y el gas.

Los ejecutivos hablan del tema como verdaderos predicadores. "Es un avance hacia el desarrollo sustentable de la industria química", afirma John Ranieri, jefe de la unidad de biomateriales de DuPont. La ventaja de utilizar recursos renovables, según Rainieri, es enorme: "No se libera dióxido de carbono a la atmósfera".

Los productos más conocidos creados por la industria química —desde tenedores o caños de plástico hasta envoltorios para alimentos o indumentaria de marca—, tienen componentes básicos que se obtienen al transformar moléculas de carbón del petróleo y el gas natural.

Pero cuando las empresas trabajan con productos petroquímicos, el dióxido de carbono se convierte en un residuo y en una enorme fuente de calentamiento global. Por el contrario, plantas como el maíz y la soja crecen combinando dióxido de carbono (anhídrido carbónico), luz solar y agua. Por eso, cuando los plásticos se obtienen quitando el carbono del maíz y de otros granos —un procedimiento complejo que incluye la manipulación de enzimas— no hay residuo de qué preocuparse.

Hay, entonces, un fin noble detrás de la investigación que dio origen a Ingeo y Sorona. Pero a no equivocarse: los proyectos de DuPont y Cargill-Dow son emprendimientos comerciales, no ejercicios de filantropía o de relaciones públicas para impresionar a ecologistas y gobiernos.

La gran mayoría de los productos químicos que en otra época fueron maravillas de la tecnología —polietileno, poliéster, propileno y otros— son desde hace mucho tiempo commodities de los cuales hay exceso de oferta en todo el mundo. Es difícil hacer dinero sólo produciendo más cantidad de estos productos.

Pero la química de las plantas promete productos originales, y también oportunidades. "Las fibras de Ingeo son espectaculares para el tejido, superiores a la lana y al algodón e incluso al acrílico petroquímico", señala Michael Harris, jefe de Faribaut Woolen Mills, una compañía de Mineápolis que está empezando a comercializar la fibra Ingeo.

Avance rápido

De hecho, los expertos vaticinan un rápido crecimiento para los procesos en los que interviene la biotecnología. Un estudio de la consultora McKinsey estima que, para fines de esta década, 280.000 millones de dólares en productos químicos provendrán del maíz y otras plantas. Según las proyecciones, esto significará un 20% de las ventas totales del sector químico a nivel internacional, frente a un bajísimo porcentaje en la actualidad.

Para que todo esto ocurra, DuPont y otras firmas están contactando a pioneros en biotecnología. En el desarrollo de Sorona, por ejemplo, DuPont trabajó con Genercor International, una compañía de Palo Alto que se separó de Genentech en 1982 para dedicarse a las aplicaciones agrícolas e industriales de la biotecnología. Genencor dio asesoramiento e información sobre estructuras genéticas al bicentenario gigante de la química, desarrollador de productos fundamentales como el nylon, la lycray el mylar.

Estamos asistiendo a la transformación de la industria química en una bioindustria", afirma Michael Arbige, director de tecnología de Genencor.

DuPont también es parte de un consorcio solventado por el Departamento de Energía que quiere desarrollar una "biorrefinería" que produzca combustible de etanol y productos químicos a partir de recursos renovables. Diversa Corp., una firma de biotecnología que trabaja con Dow Chemical, forma parte de esa iniciativa.

Dow, más conocido por su trayectoria en plásticos, formó una sociedad con Diversa para desarrollar enzimas para los detergentes de lavar ropa fabricados por Procter & Gamble. Y en 1997, Dow se sumó al joint venture con Cargill para desarrollar Ingeo y otros productos que todavía no salieron al mercado.

Cargill, con ingresos anuales superiores a los U$S50.000 millones, es el mayor trader y procesador de granos del mundo. En 1998, inició un programa de investigaciones para encontrar nuevos usos para el maíz. "Cuando entré a Cargill después de doctorarme en química, me dijeron que pensara en fibras y plásticos", dice Patrick Gruber, director de tecnología de Cargill.

Uno de los resultados es que la fábrica de Ingeo —una inversión de U$S300 millones— empezó la producción usando granos de maíz como materia prima.

"Nuestros costos hoy son competitivos con los de las petroquímicas", señala Gruber, y agrega que espera una ventaja de costo cuando la planta empiece a hacer uso también de tallos y chalas.

Gruber ve además consecuencias geográficas en el vuelco de la industria química hacia las materias primas agrícolas. Seguramente se levantarán más fábricas en el Cinturón Agrícola, con la consiguiente creación de necesarios puestos de trabajo. "Las zonas agrícolas de todo el mundo están entusiasmadas", comenta Gruber.

El biodiesel tiene un más allá - 01/07/2006 – Diario Clarin


A partir del principal deshecho de la industria del biodiesel, el glicerol, proponen fabricar bioetanol o alcohol vegetal.

Aunque Brasil nos primereó con un primer biodiesel "by Petrobrás", la Argentina se está llenando de plantas de elaboración de este combustible verde, de todo tipo y tamaño. Ahora, gracias a un puñado de investigadores argentinos, sobre este nuevo negocio se podría montar un segundo de escala apenas menor: la fabricación de bioetanol o alcohol vegetal, otro combustible verde, a partir del la enorme cantidad de glicerol producida como el principal desecho de la industria del biodiesel.

Suena elegante, ¿o no?. Los autos nafteros del país, o parte de ellos, podrían moverse gracias al residuo generado para hacer andar cosechadoras, tractores, camiones, equipos electrógenos y autos diesel. Y lo que se necesita para esto es pasar a escala de demostración un proceso bien verificado en laboratorio.

Como tercer negocio, con el mismo residuo industrial (glicerol) se puede fabricar un plástico biodegradable, el polihidroxibutirato, o PHB, con varios nichos posibles de mercado. Y como cuarto negocio, se le pueden dar ambos negocios, el del alcohol y el de los "bioplásticos", a otra industria totalmente ajena a la del biodiesel: la láctea. Esta podría usar su principal residuo, la lactosa del suero de leche, como materia prima para fabricar tanto alcohol como bioplásticos.

Algunos de estos resultados vienen certificados por una de las revistas de mayor peso mundial en biotecnología aplicada (Applied and Environmental Microbiology), que publicó el desarrollo en su número de abril. Las entidades nacionales respaldantes son el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y la Universidad Nacional de Buenos Aires (UBA).

Las "nanomáquinas" capaces de transformar basura orgánica en plata son bacterias de la conocida especie Escherichia coli, pero cepas mutantes artificiales dentro de ese taxón. Estas cepas tienen una particularidad clave: son capaces de seguir "en plan A", respirando con muy escaso oxígeno, situación en que otras coliformes abandonan el metabolismo oxidativo, pasan a "plan B" y se ponen a fermentar.

Cuando se compara a estas coliformes mutantes con el caballito de batalla actual de la industria del alcohol, las levaduras del género Saccharomyces, las "coli" tienen ventajas decisivas: se reproducen cada 20 minutos, en lugar de cada 40, soportan condiciones extremas, y como no necesitan casi aireación, refrigeración o agitación, gastan hasta 10 veces menos energía eléctrica y térmica al trabajar.

Ambas cepas fueron desarrollos del grupo de investigación que presiden las doctoras Beatriz Méndez y Julia Pettinari.

"Del abanico de posibilidades que abren estas bacterias, el tema más apurado para el país es el de fabricar alcohol a gran escala", comenta el doctor Roberto Marqués, de la Fundación Innova-T. Esta es una agencia de vinculación del CONICET que administra proyectos de investigación —entre ellos, el citado— y les busca salida productiva.

Innova-T ha conseguido inversores estatales y privados a otros proyectos estratégicos en energía, todos de más largo plazo. Pero Marqués subraya que esto de transformar glicerol en alcohol es para hoy, y urgente.

"El biodiesel ya está asegurado —dice este administrador de científicos—. Tiene ley de promoción, y el campo argentino, que —según el INTA— gasta anualmente la friolera de 1.800 millones de dólares en gasoil de origen petrolífero, sabe que el panorama se le va a complicar. La producción nacional de hidrocarburos viene cayendo desde 1998, y con el precio internacional del crudo por encima de 70 dólares, el productor de oleaginosas está obligado a volverse su propia estación de servicio".

Lo que estaba fuera de programa era que, gracias a una bacteria mutante, el campo dedicado al biodiesel pudiera volverse también un surtidor alternativo para la flota automovilística naftera, hoy mucho mayor que la gasolera. Y esto podría suceder sin grandes inversiones adicionales, porque:

«>«Va a sobrar glicerol. Por ahora, lo compran las industrias cosmética, alimentaria y de fabricación de explosivos. Pero cuando la fabricación de biodiesel levante vuelo, la cantidad de glicerol desechado va a representar una amenaza ambiental para ríos, arroyos y otros cuerpos de agua.

«>«Al sacar del medio dicho residuo, los fabricantes de biodiesel, además de añadir un segundo combustible a sus ventas, podrían pagar menos costos de mitigación de impacto ecológico.

Hacia 2008, cuando la Argentina se vuelva importadora neta de crudo, el dueño de cada automóvil deberá tragar saliva y empezar apagar los combustibles líquidos a precios europeos, lo cual podría tener un impacto inflacionario y recesivo a la vez.

Quizás el único modo legítimo de abaratar la gasolina será cortarla con bastante más que el 5% de alcohol previsto por ley para la futura alconafta criolla.

Pero la Argentina no está preparada para fabricar grandes cantidades de alcohol barato, a diferencia de Brasil, que hace casi dos décadas viene preparando toda sus agroindustrias y su automotrices para este negocio.

La alternativa sería abandonar el motor a bujías y sustituir los automóviles actuales por gasoleros movidos a biodiesel, pero es una triple problema: hay un alto costo para los usuarios, es previsible que falte biodiesel —lo que no consuma el campo se exportará—, y por último está el asunto del impacto de su combustión sobre la calidad del aire en las grandes ciudades argentinas.

Con las bacterias desarrolladas por el equipo de Méndez y Pettinari, lo que para algunos usuarios podría ser apenas una molestia (adaptar motores nafteros a alconafta, con cambios mínimos), para el productor agrícola argentino —y para el fisco— puede volverse una oportunidad.

Porque una cadena de valor agregado que arranca en el surco de soja y termina en dos surtidores de distintos combustibles es más larga, compleja y generadora de valor agregado que sacar petróleo del subsuelo y quemarlo tras una operación de refino.

"Lo más interesante —dice Méndez— es que con estas coliformes mutantes, la patente (que está siendo gestionada por el CONICET), queda aquí. O, dado que el biodiesel va a ser una movida mundial, queda a disposición de millones de usuarios internacionales' previo paso por la caja, que también queda aquí".

"Para la ecuación económica habitual de la energía en Argentina —sentencia Méndez—, esto es el mundo al revés".

Una bacteria que es bien gasolera.

"Las fermentaciones industriales que usan como catalizadores a organismos vivos suelen ser procesos muy aeróbicos, con gran demanda de oxígeno y energía. Para las industrias, esto significa ingeniería complicada y, en suma, plata. Pero nuestras bacterias, en ese sentido, son muy ahorrativas", explica la doctora Beatriz Méndez, de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.

Méndez y la doctora Julia Pettinari dirigieron un equipo de investigación que desarrolló bacterias capaces de transformar residuos agroindustriales (el glicerol y la lactosa) en un combustible de autos, como el bioetanol, o en un plástico multiuso, como el polihidroxibutirato o PHB.

La Escherichia coli es tal vez la bacteria más conocida de los muchos millones de especies que hay en la biosfera. Se la llama "organismo facultativo", porque tiene naturalmente los genes para funcionar tanto respirando, o quemando oxígeno, como fermentando, es decir sin usar oxígeno. Así logra vivir en todo tipo de ambientes.

Una de las cepas mutantes desarrolladas por Méndez y Pettinari, en condiciones de virtual privación de oxígeno, igual se las arregla para seguir respirando, en lugar de fermentar. Esa rareza le permite fabricar etanol a partir de desechos como el glicerol o la lactosa, en condiciones que matarían a casi cualquier otro microorganismo industrial. Con un "touch" adicional de ingeniería genética, esta misma cepa mutante forma gránulos de un bioplástico llamado PHB.

"Es un termoplástico interesante: puede dar, por ejemplo, aplicaciones muy flexibles y transparentes para material médico", dijo Méndez.

Las plantas como fábricas de proteínas terapéuticas – revista Horizonte a – sep-05



Compilación elaborada por: Virginia Osella, Nicolás Montanaro y Hugo Menzella.

Revisada por: Hugo Menzella.

Área de Integración Disciplinar y Estudio de la Problemática Profesional

Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas – UNR

Suipacha 531 – Tel: 4804592 interno 241

Rosario – Santa Fe

Revisión: 18.09.09



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