CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE BIOTECNOLOGÍA
DEFINICIONES:
§
Biotecnología
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.
la biotecnología podría
definirse como "toda aplicación
tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados
para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos".
§ BIORREMEDIACION
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 catabólica de los microorganismos para degradar y convertir
dichos compuestos. En el ámbito de la microbiología ambiental, los estudios
basados en el genoma abren nuevos campos de investigación in silico
ampliando el panorama de las redes metabólicas y su regulación, así como pistas sobre las vías
moleculares de los procesos de degradación y las estrategias de adaptación a
las cambiantes condiciones ambientales. Los enfoques de genómica funcional y
metagenómica aumentan la comprensión de las distintas vías de regulación y de
las redes de flujo del carbono en ambientes no habituales y para compuestos
particulares, que sin duda aceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación
y los procesos de biotransformación
§
FITOREMEDIACION
La fitorremediación
es la descontaminación de los suelos, la depuración de las aguas residuales o la limpieza del aire interior, usando
plantas vasculares, algas
(ficorremediación) u hongos (micorremediación), y por
extensión ecosistemas que contienen estas plantas. Así
pues, se trata de eliminar o controlar las diversas contaminaciones. La degradación de compuestos dañinos se acelera
mediante la actividad de algunos microorganismos.1
La fitorremediación es un conjunto de tecnologías
que utiliza las plantas para reducir, degradar o inmovilizar compuestos orgánicos contaminantes (naturales o sintéticos),
de la tierra, del agua o del
aire y que provienen de las actividades humanas. Esta técnica también puede
tratar la contaminación por compuestos inorgánicos ( metales pesados o radioisótopos).
§
Suelos: Esta
técnica se utiliza para descontaminar biológicamente las tierras contaminada
por metales y metaloides, plaguicidas, disolventes, explosivos, petróleo y sus derivados, radioisótopos y contaminantes diversos.
§
Las aguas residuales: La fitorremediación también se utiliza para la descontaminación de las
aguas cargadas de materia orgánica o contaminantes diversos (metales, hidrocarburos, plaguicidas).
§
El aire: También
se puede limpiar el aire de zonas cerradas a través de plantas que lo descontaminan (basado
en la investigación Proyecto de Ley Wolverton para la NASA en los años
1980-90). Esta investigación se ha desarrollado significativamente en los
últimos años.
§ FITOINMOVILIZACIÓN:
§ Fito inmovilización: uso de las raíces de las plantas para la
fijación o inmovilización de los contaminantes en el suelo.
§ BIOTRANSFORMACION
§
Modificación que sufre todo xenobiótico en su paso a
través del organismo
§
Objetivo: transformarlos en compuestos más
hidrosolubles que puedan ser excretados.
§ En términos generales, las reacciones de biotransformación generan
metabolitos inactivos, más polares e hidrosolubles para su eliminación. Sin
embargo, en algunos casos se generan metabolitos con mayor actividad biológica,
más reactivos y en consecuencia con propiedades tóxicas
§
ALIMENTOS
TRANSGENICOS
Los alimentos transgénicos son aquellos que fueron producidos a partir
de un organismo
modificado genéticamente mediante ingeniería genética.
Dicho de otra forma, es aquel alimento obtenido de un organismo al cual le han
incorporado genes de otro para producir las
características deseadas. En la actualidad tienen mayor presencia de alimentos
procedentes de plantas transgénicas como el maíz, la cebada o
la soya.
CUESTIONARIO
PROCESOS NATURALES EN LOS CUALES INTERVIENEN
MICROORGANISMOS.
EL NITROGENO ES UN
ELEMENTO biogénico que encontramos incorporado en moléculas orgánicas que
desempeñan funciones vitales para toda célula. Este elemento es un
constituyente básico de aminoácidos, ácidos nucleicos, azúcares aminadas y los
polímeros que estas moléculas forman. El nitrógeno existe en la naturaleza en
varias formas químicas que presentan diferentes estados de oxidación.
LOS MICROORGANISMOS Y
LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS
Múltiples formas de
preparación de alimentos requieren el concurso de microorganismos: fabricación
de pan, vino, cerveza, queso, yogur, etc. Muchos otros usos son útiles para
preservarlos o hacerlos más sabrosos (encurtidos). Todo ello hace evidente la
influencia de la biotecnología en el campo de la Nutrición. Un ejemplo es
emplear Saccharomyces modificados genéticamente para Elaborar cervezas “light”,
con bajo contenido en dextrinas. Otro es la reducción de los costes del
malteado (germinación de la cebada de modo que se liberen Enzimas que
fragmentan el almidón, que no consumible directamente por las Levaduras, a
moléculas asimilables para ellas) mediante la introducción de Genes que
codifican amilasas en las diversas variedades de Saccharomyces Empleadas.
También está la clonación del gen para la proteasa de la bacteria Serratia
marcasen, la cual, en combinación con la papaína (proteasa de la Papaya),
elimina las proteínas en suspensión que enturbian la cerveza. En lo que respecta a la industria láctea, se
han insertado genes de resistencia A
bacteriófagos en variedades de Estreptococos empleadas en la fabricación De
quesos. También se ha clonado el gen de la renina, la proteasa empleada También
en la elaboración de queso, inicialmente conseguida a partir del Estómago de la
ternera, en varios hongos.
Microbios como
alimento Para soslayar el rechazo, injustificado, pero existente, que despierta
el hecho De comer microorganismos, se ha acuñado el eufemismo proteína
unicelular. Y Esto por su alto contenido proteico, que llega a significar el
70% del peso seco. Son adecuadas para alimentación humana o animal. Ya los
aztecas o tribus del Chad hacían uso alimenticio de la cianobacteria Spirulina.
Durante las Primera Y Segunda Guerra Mundial, la adición de levaduras de
cerveza al alimento fue Esencial para cubrir las necesidades nutricionales de
la población frente a la Escasez de alimentos. Dada la necesidad mundial de
alimento rico en proteínas, se ha intentado, en Múltiples ocasiones, obtenerlas
comercialmente a partir de microorganismos, Como el cultivo de Fusarium, un
hongo cuyo contenido proteínico se asemeja al Cárnico (que casi siempre es de
mejor calidad) a partir de toda una variedad de Sustratos glucémicos,
generalmente procedentes de biomasa vegetal de Desecho. De aquí que haya
surgido el concepto de generar comida a partir de Desperdicios.
Edulcorantes
El empleo de fructosa
como edulcorante alimentario tiene un gran futuro por Tres razones: es más
dulce que la sacarosa, también es más barata y resulta Mucho más adecuada para
diabéticos y aquellos que experimentan intolerancia A la glucosa, un importante
segmento de la población. Evidentemente, esto ha Desatado guerras comerciales
entre sectores productivos, estando Especialmente implicado el remolachero, que
ve peligrar su cuota de mercado. El avance en la producción de fructosa se
debe contar con dos Enzimas: la amilasa,
que convierte almidón en glucosa, y la glucosa isómera, Que transforma la
glucosa en fructosa. En este proceso hay una técnica que merece especial
consideración: la fijación De enzimas. Una vez transformado todo el material,
sería interesante recuperar El enzima, lo que nos permite, de un sólo golpe,
reutilizarlo y purificar la Molécula objetivo. Hasta ahora se despilfarraban
muchos enzimas, pero hoy es Posible incluirlos en una superficie sólida, de la
cual se retira su producto por Simple lavado. Se ha logrado fijar enzimas en
toda una variedad de soportes
Sólidos, que van
desde vidrio a plástico, pasando por fibras naturales. La Fijación se logra
encerrándolos en matrices sólidas, uniéndolos covalentemente A éstas, o
haciendo lo propio pero gracias a cargas electrostáticas. Las Técnicas han
alcanzado tal refinamiento que apenas se estropean moléculasDurante la
fijación. Aunque la producción de fructosa es una importante contribución a
este campo Por parte de la biotecnología, otros edulcorantes están en la lista.
Es el caso Del aspartamo (formado por aspártico y fenilalanina) y la taumatina
(polipéptido extraordinariamente dulce producido por un arbusto africano).
CIENCIAS QUE HAN APORTADO PARA EL DESARROLLO DE LA BIOTECNOLOGÍA
ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre
otras.
Biología
La biología estudia lo que tienen en
común y también lo que distingue a las diferentes formas de vida. De izquierda
a derecha y de arriba a abajo se muestran diversas formas de vida:
La biología es la ciencia que tiene como objeto de
estudio a los seres vivos y, más
específicamente, su origen, su evolución y sus
propiedades: nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc. Se
ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de
los organismos individuales como de las especies en su
conjunto, así como de la reproducción de los
seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. De este modo,
trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los
seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida
orgánica y los principios explicativos fundamentales de esta.
La bioquímica
es una ciencia que estudia la
composición química de los seres
vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos
nucleicos, además de otras pequeñas moléculas
presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les
permiten obtener energía (catabolismo) y
generar biomoléculas propias (anabolismo). La
bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en
general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la
ciencia que estudia la base química de la vida: las
moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan
las reacciones químicas del
metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras
muchas cosas. Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica
integradora que aborda el estudio de las biomoléculas y biosistemas. Integra de esta
forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los
biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y
trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la Medicina (terapia
génica y Biomedicina), la
agroalimentación, la farmacología…
LA GENÉTICA
(del griego antiguo γενετικός, genetikos genetivo y este de γένεσις
génesis, "origen"1 2 3 ) es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se
transmite de generación en generación.
El estudio de la genética permite comprender qué es
lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células) y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y cómo puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmiten características biológicas genotipo (contenido del genoma específico de un individuo
en forma de ADN), características físicas fenotipo, de apariencia y hasta de personalidad.
El principal objeto de estudio de la genética son los
genes, formados por segmentos de ADN (doble
hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripición de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a
partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cada
célula, con la capacidad de crear copias exactas de sí
mismo, tras un proceso llamado replicación, en el cual el ADN se
replica.
Virología
La virología
(rama de la microbiologia) es el estudio de los virus: su
estructura, clasificación y evolución, su manera de infectar y aprovecharse de
las células huésped para la reproducción del virus, su interacción con los
organismos huéspedes, su inmunidad, la enfermedad que causan, las técnicas para
su aislamiento, cultivo y su uso en investigación y terapia. La virología es
considerada un sub-campo de la microbiología y la medicina. La
virologia también es una rama taxonómica de la biología para estudiar los virus
y todos sus componentes.
AGRONOMÍA
(del latín ager, 'campo', y del griego νόμος, nomos, 'ley'),1 denominada también como ingeniería
agronómica, es el conjunto de conocimientos de diversas ciencias aplicadas
que rigen la práctica de la agricultura y la ganadería. Es la ciencia cuyo objetivo es
mejorar la calidad de los procesos de la producción y la transformación de
productos agrícolas y alimentarios; fundamentada en principios científicos y
tecnológicos; estudia los factores físicos, químicos, biológicos, económicos y
sociales que influyen o afectan al proceso productivo. Su objeto de estudio es
el fenómeno complejo o proceso social del agroecosistema, entendido éste como el modelo
específico de intervención del hombre en la naturaleza, con fines de producción
de alimentos y materia prima.
La ingeniería
es el conjunto de conocimientos y técnicas
científicas aplicadas a la creación, perfeccionamiento e implementación de
estructuras (tanto físicas como teóricas) para la resolución de problemas que
afectan la actividad cotidiana de la sociedad. Aunque se considera una
disciplina muy antigua, actualmente se obtiene en las universidades del mundo
en su nivel básico de Grado, Diplomado o Ingeniero técnico, así como extendiendose a
niveles superiores y llegando a especialidades como Posgrado, Licenciatura, Ingeniería Superior, Maestría y Doctorado.
LA FÍSICA
(del lat. physica, y este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός,
"naturaleza") es la ciencia natural que estudia las propiedades y el
comportamiento de la energía y la materia (como también cualquier cambio en ella que no
altere la naturaleza de la misma), así como al tiempo, el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre
sí.
La física es una de las más antiguas disciplinas
académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía es una de sus disciplinas. En los últimos dos
milenios, la física fue considerada dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna,
única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física
matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo
difíciles de distinguir.
El área se orienta al desarrollo de competencias de
una cultura científica, para comprender nuestro mundo físico, viviente y lograr
actuar en él tomando en cuenta su proceso cognitivo, su protagonismo en el
saber y hacer científico y tecnológico, como el conocer, teorizar, sistematizar
y evaluar sus actos dentro de la sociedad. De esta manera, contribuimos a la
conservación y preservación de los recursos, mediante la toma de conciencia y
una participación efectiva y sostenida.
Química
es la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. Históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la Revolución química (1733).
Las disciplinas de la química se han agrupado según
la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre éstas se
tienen la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que trata con la materia orgánica; la bioquímica, el estudio de substancias en organismos biológicos;
la físico-química, que comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos
a escalas macroscópicas, moleculares y atómicas; la química analítica, que analiza muestras de materia
y trata de entender su composición y estructura. Otras ramas de la química han
emergido en tiempos recientes, por ejemplo, la neuroquímica estudia los aspectos químicos del cerebro.
La
medicina
es la ciencia dedicada al estudio
de la vida, la salud, las enfermedades y la muerte del ser humano, e
implica el arte de ejercer tal conocimiento
técnico
para el mantenimiento y recuperación de la salud, aplicándolo al diagnóstico, tratamiento y prevención de las enfermedades. La medicina forma parte
de las denominadas ciencias de la salud.
Veterinaria
(del latín veterinae, bestia o animal
de carga) a la ciencia de prevenir, diagnosticar y curar las enfermedades de los animales
domésticos, animales silvestres y animales de producción. En la actualidad se
ocupa también de la inspección y del control sanitario de los alimentos, la
prevención de zoonosis. El profesional que pone en
práctica esta ciencia es llamado médico veterinario, veterinario
o albéitar.
medicina veterinaria
es tan antigua como la relación
hombre/animal, pero ha crecido exponencialmente en los últimos años debido a la
disponibilidad de los nuevos avances técnicos en el diagnóstico y en la terapia
para muchas especies. las cuales en peligro de extinción.
ACTIVIDAD # 3
CIENCIA
Y TEOLOGÍA
ACTIVIDAD # 4
ESTRUCTURA
CELULAR
ACTIVIDAD # 5
LA
CÉLULA…
1.
Explica
qué es una célula.
Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. la célula es el elemento de menor tamaño que
puede considerarse vivo.
2- clasifican los organismos vivos según el número de células que
poseen
puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células
que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les
llama pluricelulares. En estos últimos el número de
células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones como en el caso del ser humano. Las células suelen poseer un tamaño de 10 µm y una
masa de 1 ng, si bien existen células mucho
mayores.
Unicelulares:
Son todos aquellos
organismos formados por una sola célula. En este grupo, los más representativos
son los protozoos -ameba, paramecio, euglena-, que sólo pueden observarse con
un microscopio.
Pluricelulares:
Son todos aquellos
organismos formados por más de una célula. Existe gran variedad de ellos, tales
como los vertebrados (aves, mamíferos, anfibios, peces, reptiles) y los
invertebrados (arácnidos, insectos, moluscos, etc.).
En
los vegetales, podemos tomar como ejemplos a las plantas con flores
(angiosperma), sin flores típicas (gimnospermas), musgos, hongos, etcétera.
3- TEORÍA
CELULAR
El
concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió
entre los años 1830 y 1880,
aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la
existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia
de una estructura organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes
celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con
una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden
definir los postulados de la teoría celular, la cual afirma, entre otras cosas:
- Que
la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los
seres vivos todo está formado por células o por sus productos de
secreción.
- Este
primer postulado sería completado por Rudolf
Virchow
con la afirmación Omnis cellula ex cellula, la cual indica que toda
célula deriva de una célula precedente (biogénesis). En otras
palabras, este postulado constituye la refutación de la teoría de
generación espontánea o ex novo, que hipotetizaba la posibilidad de
que se generara vida a partir de elementos inanimados.12
- Un
tercer postulado de la teoría celular indica que las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las
células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que
ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia
y energía con su medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales,
de manera que basta una sola de ellas para tener un ser vivo (que será un
ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.
Finalmente,
el cuarto postulado de la teoría celular expresa que cada célula contiene toda
la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del
desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la
transmisión de esa información a la siguiente generación celular.
4- FUNCIONES CELULARES ASOCIADAS A LOS ORGANELOS CELULARES
LOS ORGANELOS
CELULARES
Son pequeñas
estructuras intracelulares, delimitadas por una o dos membranas. Cada una de
ellas realiza una determinada función, permitiendo la vida de la célula. Por la
función que cumple cada organelo, la gran mayoría se encuentra en todas las
células, a excepción de algunos, que solo están presentes en ciertas células de
determinados organismos.
5-CICLO CELULAR
El ciclo celular es un conjunto ordenado de
sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células
hijas. Las etapas, son G1-S-G2 y M. El estado G1
quiere decir "GAP 1"(Intervalo 1). El estado S representa la
"Síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN.
El estado G2 representa "GAP 2"(Intervalo 2). El estado M
representa «la fase M», y agrupa a la mitosis o meiosis (reparto
de material genético nuclear) y citocinesis
(división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se
denominan «proliferantes» y las que se encuentran en fase G0 se
llaman células quiescentes.1 Todas
las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.2 El ciclo
celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente
de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por
división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas
Comparación entre la fisión binaria, mitosis y meiosis, tres tipos de
división celular.
6- cuadro comparativo sobre: - Célula vegetal y célula animal - Célula eucariota y célula procariota
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Célula animal
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Célula vegetal
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diferencias
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No tiene pared celular
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Tiene una pared celular al
exterior de la membrana plástica
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No posee cloroplastos
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Frecuentemente tiene cloroplastos que tiene
clorofila
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Solo posee vacuolas pequeñas
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Posee vacuolas muy grandes
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Nunca tiene granos de almidón, a veces tiene de glucógeno
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Frecuentemente tiene granos de almidón
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Generalmente tiene forma
irregular
|
Generalmente tiene forma
regular
|
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parecidos
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Ambas posee
membrana celular que rodea la célula
Ambas poseen
citoplasma
Ambas contienen
núcleo
Ambas contienen
mitocondrias
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Célula eucariota
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Celula procariota
|
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Son células animales y vegetales
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Bacterias
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Solo presentan pared celular las células
vegetales
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Todas presentan pared celular
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Poseen organelos, membranosos como
mitocondrias, cloroplastos, aparato de golgi, retículo endoplasmatico.
|
No poseen núcleo
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Presenta a la información genética dentro
del núcleo organizada en cromosomas.
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No presenta organelos menbranosos.
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Poseen un núcleo bien definido y
delimitado por membrana nuclear
|
Presenta a la información genética dispersa en
el citoplasma en forma circular
|
7- RELACIÓN Y LA IMPORTANCIA ENTRE LA CÉLULA
Y LA BIOTECNOLOGÍA
CELULA Y BIOTECNOLOGIA
El objetivo de la biotecnología es el
aprovechamiento de la célula. Hasta hace poco se concentraba casi
exclusivamente a las células de microorganismos, pero hoy se extiende también a
células de plantas y animales superiores.
Si bien los orígenes de la biotecnología práctica
son ancestrales, el carácter científico de la disciplina data apenas de finales
del siglo XIX. Durante los años setenta de la centuria actual, los gobiernos de
todo el mundo, incluido el mexicano, discutían planes para instalar fábricas de
proteína celular, proveniente de la producción de la producción masiva de
levaduras, hongos y bacterias.
