Taller n° 2




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fecha de publicación18.01.2016
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TALLER N° 2



  1. ¿Qué es la ingeniería genética?

  2. ¿Qué es la biorremedación?

  3. ¿Qué es la biodegradación?

  4. ¿Qué es la bioinformática?

  5. ¿Qué es la biotecnología?

  6. ¿Cuáles son las ventajas de la biotecnología?

  7. ¿Cuáles son las desventajas y riesgos de la biotecnología?

  8. ¿Cuáles son los campos de aplicación de la biotecnología?

Solución

1. ¿Qué es la ingeniería genética?

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Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso se trata la ingeniería genética, que se podría definir como un conjunto de metodologías que permite transferir genes de un organismo a otro y expresarlos (producir las proteínas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen.

También, el ADN que combina fragmentos de organismos diferentes se denomina ADN recombinante. En consecuencia, las técnicas que emplea la ingeniería genética se denominan técnicas de ADN recombinante. Así, es posible no sólo obtener proteínas recombinantes de interés sino también mejorar cultivos y animales. Los organismos que reciben un gen que les aporta una nueva característica se denominan organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos. A su vez, la ingeniería genética es lo que caracteriza a la biotecnología moderna que implementa estas técnicas en la producción de bienes y servicios útiles para el ser humano, el ambiente y la industria

PASOS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA

  • La ingeniería genética es la adición dirigida de ADN ajeno al genoma de un organismo.

  • El proceso de ingeniería genética consta de cinco etapas básicas:

  1. Extracción de ADN - El ADN es extraído de un organismo que posee una característica deseable.

  2. Clonación del gen - El gen de interés es separado del resto del ADN y copiado.

  3. Modificación del gen - Alterando y reemplazando ciertas regiones, el gen es modificado para que se exprese de una manera deseada.

  4. Transformación - El gen es transferido a células de cultivos de tejidos usando alguno de los varios métodos disponibles, esperando que éste vaya al núcleo y se inserte en algún cromosoma.

  5. Retro cruzamiento - Las líneas transgénicas son cruzadas por procedimientos tradicionales con líneas élite para obtener líneas transgénicas de alto rendimiento.

2. ¿Qué es la biorremedación?

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La biorremediación es una tecnología emergente que utiliza organismos vivos (plantas, algas, hongos y bacterias) para absorber, degradar o transformar los contaminantes y retirarlos, inactivarlos o atenuar su efecto en suelo, agua y aire.

La biorremediación es el uso de seres vivos para restaurar ambientes contaminados. Es un concepto que no se debe de confundir con depuración. La depuración es la eliminación, ya sea por métodos físico/químicos o biológicos, de un contaminante antes de que éste alcance el medio ambiente. Cuando la contaminación ya se ha producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la biorremediación.

  • ¿Qué organismos participan?

Se pueden emplear diversos organismos en los procesos de biorremediación. Los más usados son los microorganismos (tanto bacterias, como algas y hongos) y las plantas (en procesos llamados fitorremediación), pero también se pueden utilizar otros seres vivos tales como los nematodos (vermiremediación).

Entre los microorganismos destacan especialmente las bacterias, los seres vivos con mayor capacidad metabólica del planeta. Las bacterias pueden degradar prácticamente cualquier sustancia orgánica. Si la sustancia se degrada completamente se habla de mineralización; este es el proceso ideal, pero no siempre ocurre. Algunas sustancias no son degradadas sino transformadas en otras (biotransformación).

La biotransformación puede ser peligrosa, ya que la nueva sustancia formada puede ser tan nociva o más que la de partida. Finalmente hay sustancias que no son degradadas y se las denomina recalcitrantes. Éstas se acumulan durante mucho en el medio ambiente, especialmente si además son resistentes a procesos físico/químicos como la radiación ultravioleta o la oxidación.

Las bacterias además pueden eliminar los contaminantes en ambientes donde hay oxígeno (llamados aeróbicos), pero también en ambientes sin oxígeno (llamados anaeróbicos), ya que pueden respirar otras sustancias diferentes al oxígeno (aceptores de electrones), como por ejemplo el nitrato, el sulfato, el hierro (III), el manganeso, el selenio y un largo etcétera.

  • ¿Qué tipos de contaminantes se pueden eliminar por biorremediación?

Todos aquellos contaminantes que puedan ser degradados o transformados por los seres vivos son susceptibles de ser eliminados mediante procesos de biorremediación. Los compuestos orgánicos suelen ser degradados total o parcialmente y eliminados por completo del ecosistema. Por ejemplo, compuestos contaminantes tales como el tolueno, el fenol o los polivinilos clorados (PCBs) pueden ser utilizados como fuente de carbono por bacterias, tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Bacterias de los géneros Pseudomonas, Ralstonia, Burkholderia o Mycobacterium pueden eliminar hidrocarburos aromáticos como el tolueno o el naftaleno, pesticidas como las atrazinas, aditivos de la gasolina como el tricloruro de etilo o sustancias venenosas como el cianuro potásico, tanto de ambientes sólidos (suelos) como líquidos (ríos y mares).

Pero, además muchas bacterias son capaces de modificar sustancias químicas peligrosas, transformándolas en otras menos tóxicas. Así, algunas bacterias pueden reducir la biodisponibilidad (hacerla menos accesible y por tanto menos tóxica) de metales pesados tales como el mercurio, el arsénico, el cromo, el cadmio, el zinc o el cobre.

3. ¿Qué es la biodegradación?

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Llamamos ‘biodegradable’ a todo lo que puede convertirse en una sustancia más simple e inofensiva para el medio ambiente. Se trata de un proceso natural por el que los microbios presentes en los objetos biodegradables actúan para disolver sus componentes. De alguna manera, se ‘alimentan’ de los productos biodegradables para luego devolverlos a la tierra. Al finalizar este proceso de ‘descomposición’, el material está listo para ser reciclado. Y si no lo es, al menos resulta menos contaminante.

Hay productos que se prestan más fácilmente a la biodegradación que otros. Todo depende de los elementos con los que estén hechos. También es importante la presencia del oxígeno, la luz y el agua, ya que los microorganismos actúan con ayuda de estos elementos. Los productos que más se resisten a la degradación son los metales pesados, los plaguicidas, los compuestos del petróleo, los residuos medicinales, entre otros. Estos materiales permanecen durante mucho tiempo como agentes contaminantes, destruyendo el medio ambiente y haciéndolo más tóxico. En cambio, los productos biodegradables pueden volver a ser utilizados, evitando gastos de industrialización y contaminación. ¿Cuáles son estos productos? El papel, los desechos orgánicos (restos de comida, heces, restos de poda, etc.), los cartones y cualquier producto que sea de origen animal o vegetal, o tenga una composición similar puede ser biodegradable. Mientras más natural sea la composición del producto, menos tiempo tardará en descomponerse.

  • Tiempo de biodegradación de algunos productos

Bolsas de plástico: de 12 a 20 años.

Papel: entre 2 y 5 meses.

Filtros de cigarrillos: de 1 a 12 años.

Aluminio: 100 años.

Algodón: 6 meses.

Desechos orgánicos: 3 semanas a 4 meses.

Vidrio: indeterminado.

4. ¿Qué es la bioinformática?

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La Bioinformática es la disciplina científica que combina biología, computación y tecnologías de la información. El objetivo de esta disciplina es facilitar nuevas percepciones biológicas y crear una perspectiva global que permita identificar los principios unificadores de la biología. Inicialmente, la bioinformática se ocupaba sobre todo de la creación de bases de datos de información biológica, especialmente secuencias, y del desarrollo de herramientas para la utilización y análisis de los datos contenidos en esas bases de datos.

Al final, será necesario unificar toda esta información si queremos alcanzar un cuadro completo de la biología de la célula, de forma que los investigadores puedan comprender cómo se alteran estos procesos en las distintas enfermedades. Por eso, la Bioinformática ha ido evolucionando para ocuparse cada vez con mayor profundidad del análisis e interpretación de los distintos tipos de datos (secuencias de genomas, proteomas, orfeomas, dominios y estructuras de proteínas, etc.). Estas formas de análisis e interpretación de datos suelen denominarse Biología Computacional.

Las principales áreas de la Bioinformática y de la Biología Computacional son, por tanto

1) el desarrollo de herramientas que permitan el acceso, uso y actualización de distintos tipos de información biológica

2) el desarrollo de nuevos algoritmos y soluciones estadísticas para analizar grandes conjuntos de datos y resolver problemas biológicos complejos, tales como predecir la estructura de un gen en una secuencia genómica, predecir la estructura de proteínas, identificar familias de proteínas por su similitud de secuencia, etc.

5. ¿Qué es la biotecnología?

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La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos. Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Károly Ereki, en 1919, quien la introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.

La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atención de la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los cultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles; y cuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. A este uso específico de plantas en la biotecnología se llama biotecnología vegetal. Además se aplica en la genética para modificar ciertos organismos.

6. ¿Cuáles son las ventajas de la biotecnología?

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Entre las ventajas de la biotecnología podremos encontrar algunas como:

  • El Rendimiento superior: Ya que, mediante los OGM (organismo genéticamente modificado) el rendimiento de los cultivos aumenta, produciendo así más alimentos por menos recursos, disminuyendo las cosechas pérdidas causadas por algún tipo de enfermedad o plaga así como por factores ambientales.



  • Reducción de pesticidas: Cuando un OGM es modificado para poder resistir algún tipo de plaga se está contribuyendo a disminuir el uso de plaguicidas asociados a la misma que frecuentan a ser causantes de grandes ambientales y a la salud.



  • Mejora de la nutrición: ya que, se puede llegar a introducir vitaminas y proteínas adicionales en alimentos para poder así reducir alógenos y algunos tipos de toxinas naturales. También se intentará cultivar en condiciones de riesgo lo que podría ayudar a los países que sufren escases de alimentos.



  • Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.

7. ¿Cuáles son las desventajas y riesgos de la biotecnología?

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RIESGOS PARA EL MEDIO AMBIENTE: Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada, por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde a cultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas características como resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM. Esto que podría dar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres con mayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio del ecosistema.

Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genes que producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillus thuringiensis. Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM. También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por plantas con genes insecticidas.

También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente".

En general los procesos de avance de la frontera agrícola en áreas tropicales y subtropicales suelen generar impactos ambientales negativos, entre otros: procesos de erosión de los suelos mayor que en áreas templadas y pérdida de la biodiversidad.

RIESGOS PARA LA SALUD: Existen riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o de transferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas imprevistas.

Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población humana o animal.

8. ¿Cuáles son los campos de aplicación de la biotecnología?

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  • En la biotecnología alimentaria destaca el proceso de fermentación, con dos tipos principales:

  • Fermentación alcohólica o etanólica.

El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. Aunque en la actualidad se empieza a sintetizar también etanol mediante la fermentación a nivel industrial a gran escala para ser empleado como biocombustible. El CO2 que se libera en este proceso es también el causante del esponjamiento de la masa de pan durante su fermentación.

  • Fermentación láctica.

En la fabricación de productos lácteos, como yogur, queso y otros lácteos fermentados (kéfir, kumis, etc.), así como en la elaboración de alimentos prebióticos y prebióticos.

  • En el campo de la biotecnología industrial farmacéutica destacan varias aplicaciones:

Producción de antibióticos (naturales, semi-sintéticos o sintéticos).

Obtención de proteínas recombinantes, como el ejemplo de la insulina humana.

Vacunas de nueva generación, como por ejemplo las vacunas recombinantes y comestibles.

Producción industrial de sueros.

  • En la biotecnología ambiental también existen múltiples campos de aplicación:

La biorremediación para la limpieza de lugares contaminados.

Depuración de aguas residuales.

Tratamiento de residuos y compostaje.

La biodegradación de materiales (por ejemplo, los plásticos biodegradables)

  • La biotecnología agropecuaria (vegetal y animal)

Es el conjunto de las posibles aplicaciones de la biotecnología a las actividades productivas del ámbito agropecuario (agrícola y ganadero), utilizándose en varias vías de investigación:

Plantas resistentes a insectos.

Cultivos resistentes a los virus.

Tolerancia a herbicidas.

Mejora nutricional de los cultivos o bio enriquecimiento.

Cultivos tolerantes a ciertos metales del suelo, como el aluminio.

Organismos Modificados Genéticamente (OMG) o transgénicos. Sobre su aplicación alimentaria podéis ver los siguientes vídeos:

  • Alimentos del futuro.

  • Sándwich que no caduca

  • Los transgénicos abundan.

  • La toxicidad del trigo.

  • Salmón transgénico.

BIBLIOGRAFÍA

http://porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=1¬e=4

http://www.biorremedia.com.mx/Biorremediacion/Biorremediacion_Definicion.html

http://www.biomanantial.com/biodegradacion-que-como-podemos-utilizar-a-2280-es.html

http://www.unav.es/genetica/bioinfo/concepto.html

https://sites.google.com/site/ampliabiogeo/biotecno/aplicaciones-de-la-biotecnologia

http://3a-biotecnologia.blogspot.ae/2010/08/2ventajas-y-desventajas.html

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