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OCDE,

1980

“Biotecnología” :

Ingeniero

agrícola húngaro,

Karl Ereky, 1913Microbiología

Bioquímica

Genética

Química

Informática

Biotecnología

Biología

celularia y

molecular

Biotecnología Tradicional

Selección de especie, explotación a los agentes biológicos

no necesitan la utilización de equipos modernos

industria agroalimentaria

Producción de vino, cerveza

Biotecnología Moderna

sector superior de aplicación: la genética

utilización de equipos sofisticados

biotecnología verde, roja, azul y blanca

Biotecnología verde (agricultura)

“utilización de técnicas modernas por medio de agentes biológicos en el sector

agrícola con el fin de obtener variedades de plantas excepcionales”.

Variedad hibrida,

OGM…

Biotecnología roja (salud)

“Comprensión del funcionamiento del organismo, investigación causas de ciertas

enfermedades, producción de nuevos tratamientos”.

antibióticos

vacunas más seguras

genética

Biotecnologia Azul (Dominio marítimo)

“La biotecnología azul se ocupa de los nuevos productos que se pueden

obtener de la explotación de la biodiversidad marina”

Biotecnología con organismos marinos:

nutrición en acuicultura,

productos naturales de origen marino (incluyendo fármacos),

biofilms…

Biotecnología blanca (industria)

Utilización de estas técnicas en el sector industrial :

enzimas como catalizadores industrial,

microorganismos para producir un producto químico.

8000 a. C:

Mésopotamie,

crianza selectiva

en ganadería.

6000 a. C.: Medio

Oriente, levadura en

la elaboración de

cerveza

4000 a. C.: China, fermentación

láctica utilizando bacterias.

(yogur, queso)

2300 a. C.: Egipto, producción

de pan con levadura.

1590: Invención

del microscopio,

Zacarías Janssen

1860: microorganismos como

causa de la fermentación, PASTEUR

1897 capacidad de las enzimas,

extraídas de las levaduras, de convertir

azúcares en alcohol, Buchner

1928, penicilina, Fleming, bases

para la producción en

gran escala de antibióticos

1930: variedades híbridas

("corn belt"),

1953: “ácido deoxi-ribonucleico"

(ADN) por Crick y Watson

1982: insulina para humanos,

primera hormona obtenida

mediante la biotecnología

1983: primera vez que se

autorizan alimentos

transgénicos, EU

0

1984: Dolly, primer

carnero clonado

APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA

“Desarrollo, uso y regulación de los sistemas biológicos

para la remediación de ambientes contaminados (tierra,

aire, agua), y la creación de procesos amigables con el

medio ambiente (desarrollo sustentable, BIOENERGÍA y

tecnologías de producción limpias)”.

¿Qué es la Biotecnología Ambiental?

Beneficios Aplicaciones

Reducción de combustibles fósiles

como materia prima.

Reducción de costes de producción.

Más eficiente energéticamente.

Más amigable con el medio

ambiente.

BIOENERGÍA

Biorremediación

Materiales

Biodegradables

Beneficios y Aplicaciones de la Biotecnología Ambiental

Materiales Biodegradables

Un material es biodegradable cuando puede ser

degradado a sustancias más simples por la acción de

organismos vivos, y de esta manera ser eliminado del

medio ambiente.

PHA Polihidroxialcanoatos

PLA Ácido Poliláctico

Bacterias(¿quizás en el futuro

en plantas?)

polihidroxialcanoatosPHA

(bioplástico)

ALMIDÓN

Bacillus

Delbrücki

Ácido Láctico

PLA

Proceso que utiliza microorganismos, hongos o plantas (o

las enzimas derivadas de éstas) para recuperar un

ambiente contaminado a su estado natural.

Ventajas

Descontaminación de áreas

inaccesibles (ej: napas subterráneas).

Menores costes en comparación a

métodos que requieran excavación.

Recupera ambientes para ser

reutilizados para otras actividades

productivas.

Biorremediación

Herramientas

Biorremediación

Degradación Enzimática

Remediación microbiana

Fitorremediación

Microorganismos

ContaminanteNutrientes

(oxígeno y

otros)

Mineralización o

Transformación

Proceso

Energía renovable proveniente de material biológico. Se

obtiene tanto de sistemas biológicos que producen

biocombustibles, así como de la biomasa y sus productos

derivados.

Ventajas

Disponibilidad de fuentes orgánicas

renovables de energía.

Proceso carbono-neutral (bajos niveles de

contaminación de CO2).

Posibilidad de implementar un sistema de

eco-agricultura con cero residuos agrícolas

(convertidos en energía).

Bioenergía

Bioenergía

Biocombustibles-Cultivos

Energéticos

Biomasa-Biogás

Biodiesel

Bioetanol

Clasificación

Cultivos Energéticos:

Plantaciones de crecimiento rápido y de una alta

eficiencia fotosintética para la obtención de la mayor

cantidad neta de bioenergía.

Características necesarias

De preferencia especies no comestibles para evitar la

competencia en el consumo con el sector alimentario.

Cultivos que mejor se adecuen a las condiciones

ambientales.

Colza Jathropa Cardo Bioenergía

fermentación

caña de azúcar

“crushing”

bagazo jugo de caña

110oC, decantación

concentraciónfermentación

molasas ETANOL

AZÚCAR

Obtención de etanol a partir de caña de azúcar (o remolacha)

PAPEL

grano de maíz

molienda

almidón

licuefaccióncaloralfa-amilasa

dextrinas

sacarificación

Textil, alimentos, pinturas, farmacéuticos, adhesivos, papel, cosméticos, etc

Pinturas, cosméticos, tinturas, etc.

gluco-amilasa

glucosa, maltosa, iso-maltosa

Jarabe de alta fructosa

fermentaciónlevaduras

etanoldestilación, deshidratación, desnaturalización

etanol (combustible)

Obtención de etanol a partir de maíz (o papa, mandioca, etc.)

Biogás:

Gas combustible generado por reacciones de

biodegradación de materia orgánica, mediante la acción

de microorganismos (ej. bacterias metanogénicas) en

ausencia de aire.

Residuos

agrícolas

BioDigestor

BIOGÁS

Residuos

sólidos

urbanos

Conjunto de herramientas tecnológicas que utilizan

organismos vegetales, microorganismos y otros sistemas

biológicos para la producción o mejoramiento de

vegetales para el consumo humano o animal, el

desarrollo de nuevos materiales.

¿Qué es la Biotecnología aplicada a la

industria agroalimentaria?

Beneficios y Aplicaciones de la Biotecnología:

Beneficios Aplicaciones

Reducción de costes en pesticidas y

descontaminación de éstos.

Reducción de tiempos y costes de

mejora genética.

Alto valor añadido en productos

agrícolas de IV y V gama.

Utilización de residuos agrícolas

como fuente energética.

Seguridad y

Calidad en IV

y V gama

Alimentos

saludables

Verduras resistentes

a stress

Mejora genética de variedades vegetales:

Una planta puede ser modificada transfiriendo un gen de

otro organismo para aportarle una característica

deseada. Alternativamente, pueden seleccionarse las

mejores variedades utilizando marcadores genéticos.

Ventajas

Obtención de variedades con

características organolépticas

altamente demandadas.

Posibilidad de cultivar plantas en

climas o condiciones desfavorables.

Disminución del coste y el tiempo para

desarrollar mejores variedades.

Plantas resistentes a enfermedades y plagas

Maíz Bt la planta produce su

propio plaguicida, letal para

un acárido llamado barrenillo

del maíz.

Plantas con calidad nutricional mejorada

Arroz dorado es una variedad de arroz

a la que se le han introducido dos genes

provenientes del genoma del narciso y

otro gen bacteriano. Estos genes codifican

pasos de la ruta de síntesis de la

provitamina A, lo que las variedades

convencionales de arroz no tienen.

Alimentos probióticos

Los probióticos Incorporan organismos vivos como ingredientes, que benefician la flora intestinal

Bifidobacterium y lactobacillus. Leche fermentadas, bio yogures, Actimel.

Deben llegar vivos al intestino y colonizar. Restauran la flora normal, compiten con los patógenos, producen vitamina B y aumentar la inmunidad. Ejemplo Yogurt

Es conocido desde antiguo la relación entre dieta, flora intestinal y salud.

La flora intestinal tiene altísimo potencial metabólico. El recién nacido tiene flora intestinal estéril e incorpora según la dieta, leche materna o fórmula.

Las colonias dependen de la dieta, stress y enfermedades. Se puede manipular la flora intestinal

Alimentos prebióticos

Los prebióticos son ingredientes no digeribles de los alimentos que afectan beneficiosamente al huésped por una estimulación selectiva de crecimiento de un reducido número de bacterias en el colon. Dan sustrato de elección a las bifidobacterias y lactobacilos. Aumentan la absorción de minerales.

• Fructanos: inulina, oligofructosa (achicoria)• Galacto oligosacáridos de leches procesadas• Lactulosa de la lactosa• Xilo oligosacáridos (no estudiados en humanos)• Galactomananos en goma guar

Alimentos con efecto prebiótico ajo, cebolla y alcaucil.

Productos: leche con fibra, quesos, helados, productos de panadería, confitería.

Control de la calidad y la seguridad alimentaria:

Es posible insertar biosensores para el diseño de envases

activos e inteligentes. Estos instrumentos permitirán medir

constantemente los niveles de calidad y durabilidad.

Ventajas

Desarrollar productos envasados de mayor

calidad e información para el consumidor.

Desarrollar envases que contrarresten el

crecimiento de microorganismos contaminantes.

Alto valor añadido en productos

empaquetados en envases inteligentes.

Envases activos e inteligentes

Durabilidad extendida

Información para el

consumidor

Test para la detección de

contaminantes, frescura, etc.

Desarrollo de

Biosensores

Productos de

ALTO VALOR

Envase

Inteligente

ProcesoFunciones

Detección rápida y

específica de:

Alergenos

Patógenos

Toxinas

Pesticidas

Fármacos

Antinutrientes

Biotecnología en la medicina

Diagnóstico: Una de las aplicaciones de mayor impacto de la

tecnología del ADN es el desarrollo de nuevas técnicas para

diagnóstico clínico. Esto ha permitido contar con tecnologías más

eficientes para el reemplazo de las pruebas serológicas clásicas, y

nuevos métodos para el diagnóstico de enfermedades infecciosas

y genéticas. Entre éstas se encuentran:

Vacunas: La tecnología de ADN recombinante han permitido el

surgimiento de una nueva generación de vacunas: las vacunas

recombinantes y las vacunas de ADN.

Purificación bioquímica

páncreas

insulina de cerdo

Antes… ADN

(gen de la insulina humana)

insulina humana (recombinante)

Extracción y

purificación

Escherichia colirecombinante

(multiplicación)

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

Transgénicos: animales como fábricas de moléculas

Biotecnología y animales

Dolly (1997-2003), la primera oveja obtenida por clonación a

partir de células adultas

Mansa (nació en 2002)Primera ternera clonada y transgénica. Produce la hormona de crecimiento humana en la leche

Bioinformática

La Bioinformática es capaz de utilizar la tecnología para organizar y analizar la información biológica en un ámbito multidisciplinario para una nueva era sobre la investigación genómica que ayudará a mejorar las condiciones y la calidad de vida humana.La Bioinformática es orientada hacia la investigación y desarrollo de herramientas útiles para llegar a entender el flujo de información desde los genes a las estructuras moleculares, a su función bioquímica, a su conducta biológica y, finalmente, a su influencia en las enfermedades y en la salud.

TECNOLOGÍAS APLICADAS

Proceso industrial

PROPAGACIÓN de los CULTIVOS

FERMENTACIÓN

PROCESOS y OPERACIONES de

SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN

TRATAMIENTO de EFLUENTES

Materias primas

Preparación de

medios

Esterilización

Separación

Purificación

Producto

Efluentes

Tratamiento

Biorreactores

Funciones del reactor

Homogeneidad del substrato.

Control de temperatura.

Homogeneidad de nutrientes.

Suministro de oxígeno

Esterilidad y protección del cultivo.

Clasificación

Según la distribución de la biomasa.

Reactores de crecimiento suspendido

Reactores de biofilm.

Según modo de operación

Discontinuo

Continuo

Aceptor de electrones

Aeróbico

Anaeróbico

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de crecimiento suspendido

Agitación Mecánica

Agitación Neumática

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de crecimiento suspendido

Agitación Mecánica

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de crecimiento suspendido

Agitación Neumática

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de biofilm

Reactor de empaquetamiento

Reactor de cilindro rotatorio

Reactor de lecho fluidizado

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de biofilm

Reactor de empaquetamiento

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de biofilm

Reactor de cilindro rotatorio

Clasificación: Distribución de Biomasa

Reactores de biofilm

Reactor de lecho fluidizado

Clasificación: Modo de operación

Reactores discontinuos (modo batch)

Reactor de tanque agitado tipo batch

Clasificación: Modo de operación

Reactores continuos

Reactores de tanque agitado y flujo continuo.

Reactores de lecho empaquetado.

Reactores de lecho fluidificado.

Reactores de fibra hueca.

Clasificación: Aceptor de electrones

Reactores aeróbicos

Reactores anaeróbicos

Separación y purificación

Recuperación del producto

Purificación del producto

Separación y purificación

Separación y purificación

BIORREMEDIACIÓN

Contaminantes mas comunes

Solventes clorados; 64,8%

Hidrocarburos; 20,3%

BTEX, PAH; 8,0%

Compuestos inorgánicos;

0,4%

Metales Pesados; 1,0%

Otros; 4,5%

Otros compuestos orgánicos; 1,0%

BIORREMEDIACIÓN

Etapas del estudio de remediación

Laboratorio. Es posible degradar el contaminante?

Laboratorio. Condiciones óptimas.

Remediación.

Ex-Situ

In-Situ

BIORREMEDIACIÓN

Etapas del estudio de remediación

Laboratorio. Es posible degradar el contaminante?

Laboratorio. Condiciones óptimas.

Tratamiento de BTEX usando

Fe(III) como aceptor de

electrones. A la derecha se

encuentra la muestra

original y en el extremo

izquierdo luego de 5

semanas de actividad.

BIORREMEDIACIÓN

Etapas del estudio de remediación

Remediación Ex-Situ

Elevado costo

Alta velocidad

Alta efectividad

BIORREMEDIACIÓN

Etapas del estudio de remediación

Remediación Ex-Situ: Biopila

BIORREMEDIACIÓN

Etapas del estudio de remediación

Remediación In-Situ

Bio aumentación

Bio ventilación

Bio slurping

Bio sparging

BIORREMEDIACIÓN

BIORREMEDIACIÓN

BIORREMEDIACIÓN

Producción de Semillas Transgénicas

Producción de Semillas Transgénicas

EE.UU.63%

Argentina21%

Canadá6%

China4%

Brasil4%

Sudáfrica 1%

Otros1%

Producción de alimentos transgénicos

Producción de Semillas Transgénicas

Las plantas transgénicas son mayoritariamente resistentes a los herbicidas, y

se venden formando parte de un “paquete de tecnología” que incluye la

semilla transgénica y el herbicida al que es resistente.

• Cultivo más simple (no hay necesidad de desmalezar)

• Menos productos necesarios

• Elimina la necesidad de arado

Producción de Semillas Transgénicas

Obtención en laboratorio de la primera planta

Producción industrial de la semilla

Producción de Semillas Transgénicas

Biobalística

Producción de Semillas Transgénicas

Recepción Secado Limpieza Tratamiento Envasado

Producción de Inoculantes

Producción de Inoculantes

Un inoculante es un concentrado de bacterias específicas, que aplicado

convenientemente a la semilla poco antes de su sembrado, mejora el desarrollo del

cultivo.

Aporta a la leguminosa más del 70 % del nitrógeno

necesarioAumenta los rendimientos

Enriquece el suelo en nitrógeno que queda en

raíces y restos de cosecha

Contribuye a preservar el medio ambiente, no

contaminando aguas ni aire, a diferencia de fertilizantes

químicos

Ventajas

Producción de Inoculantes

Para cada leguminosa existe una bacteria determinada para que nodule (fije

nitrógeno), con la que establece naturalmente una estricta dependencia fisiológica

como respuesta funcional para sobrevivir: una simbiosis

Soja

Trigo

Alfalfa

Garbanzo

Principales

inoculantes

producidos en

Argentina

Producción de Inoculantes

Obtención de microorganismoen laboratorio

Caldo de cultivo

Procesamiento de turba

Esterilización

Inyección del caldo en

turba

Inoculación de semillas Comercialización

Levaduras vínicas transgénicas

Levaduras vínicas transgénicas

Levaduras vínicas transgénicas

Se busca la obtención en laboratorio de una cepa de

levadura Saccharomyces cerevisiae que produzca en la

fermentación del mosto un nivel de alcohol inferior al

que producen las levaduras actuales, con el fin de

facilitar la comercialización de vinos en el exterior.

Levaduras vínicas transgénicasMetabolismo anaerobico de glucosa en

S. cerevisiae y disponibilidad de NADH/NAD+

Adaptado de D. Kutina et al., 2010

Levaduras vínicas transgénicas

• Se logró identificar el gen PDC2 cómo el responsable de la

transformación de la fracción de glucosa en etanol.

• En primer lugar se logró la eliminación del Gen PDC2. El resultado

fue la producción nula de alcohol, lo cuál no es deseado

evidentemente.

• Posteriormente se buscó la mutagénesis (transformación) del Gen.

Algunos efectos indeseables comenzaron a aparecer como la

producción excesiva de ácido acético o de anhídrido carbónico.

• Hasta el momento no se ha encontrado la mutación justa que

produzca los efectos deseados pero se continúa la investigación y

los pronósticos son alentadores

SITUACIÓN ACTUAL

LA BIOTECNOLOGÍA EN AMERICA LATINA

Desarrollo a partir de finales

de los 80

Aún bajo desarrollo

Argentina, Brasil y México

son los principales países

Semillas transgénicas, salud

animal y humana son las

principales aplicaciones

LA BIOTECNOLOGÍA EN ARGENTINA

Segundo productor del

mundo de cultivos

transgénicos

Legislación tolerante

Aceptación en parte de la

opinión pública

Existencia de multinacionales

dispuestas a realizar

importantes inversiones

Sector Agrario

Desarrollo de semillas transgénicas:

Mejoramiento genético

Resistencia frente a herbicidas e insecticidas

Aplicación en: Soja, maíz, algodón, arroz entre otros

Desarrollo de inoculantes

Producción de Semillas Transgénicas

EE.UU.63%

Argentina21%

Canadá6%

China4%

Brasil4%

Sudáfrica 1%

Otros1%

Producción de alimentos transgénicos

Producción de Semillas Transgénicas

Has. cultivadas con transgénicos

20%

Has con cultivos tradicionales80%

Has. Cultivadas en Arg

Producción de Semillas Transgénicas

Soja61%

Maíz23%

Algodón11%

Colza5%

Cultivos transgénicos en Argentina

Producción de Semillas Transgénicas

Monsanto80%

Aventis7%

Sygenta5%

BASF5%

Dupont3%

Principales productores de semillas

Alimentación

Biotecnología tradicional

Vino

Cervezas

Pan

Licores

Yogurt

Quesos

Salud humana

Total de exportaciones en el año 2000 por U$S 30 millones

Innovaciones en salud humana

Desarrollo de ganadería bovina transgénica para

la producción de hormonas de crecimiento humano.

Fabricación de neurotoxinas botulínicas para el uso

medicinal, mediante técnicas de biotecnología.

Medio ambiente

Bioremediación de sitios

contaminados(grupo de bioprocesos del Dr. Carlos Ércoli,

UNC)

Microalgas destinadas a

la producción de

biocombustibles

Fondos de financiación pública

FONCyT: Financia instituciones de I+D públicas o

privadas sin fines de lucro

FONTAR: Financia la modernización tecnológica y

la innovación en el sector productivo

FONARSEC: Financia la mejora integral de las

capacidades de I+D para la transferencia a

sectores productivos y sociales.

Financiaciones del FONCyT

Análisis FODA de la Biotecnología en Arg.

Análisis FODA de la Biotecnología en Arg.

BIOÉTICA

Fuentes de la Bioética

Bioética

Religión

Leyes Cultura

ONGs

Aceptación de Alimentos Transgénicos

Aceptación de GMOs

Ventajas parael consumidor

Productos mássaludables

Menor impactoen el ambiente

Percepción de riesgo

Mayor Aceptación

USA

Credibilidad en entes

reguladores

Desconfianzaen ONGs

MenorAceptación

Europa

Desconfianzaen entes

reguladores

Gran influenciade ONGs

conservadoras

“IniciativaIntragénica”

VariabilidadIntraespecie

Transgénico de especiefamiliar

La Necesidad de una discusión sincera

¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

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