República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación
L. N. Manuel Placido Maneiro
Jusepín Estado Monagas
Profesor(a):
Alumnos:
Michel Uray
Enero, 2014
BIOTECNOLOGÍA
INTRODUCCIÓN
La biotecnología puede entenderse de forma muy general como el uso de cualquier
organismo en beneficio del hombre. Bajo esta definición, los primeros indicios de
biotecnología pueden remontarse hasta la Revolución Neolítica, donde los seres humanos
comenzaron a usar masivamente la agricultura y la ganadería. Sin saberlo, a lo largo de
los siglos los agricultores y ganaderos han ido modificando genéticamente cultivos y
ganado; al seleccionar aquellos individuos que mejor rendimiento les daban. Pero también
han existido otras formas de biotecnología primitiva, como es el uso muy extendido de la
fermentación para transformar unos productos en otros. Un buen ejemplo de esto es la
fabricación de la cerveza (a partir de la fermentación de la cebada), que se cree que ya era
dominada por sumerios y egipcios seis milenios antes de Cristo. Otros ejemplos son el uso
del vinagre (a partir de la fermentación del vino) como conservante o la fermentación de la
leche para obtener yougures, quesos y derivados.
HISTORIA BIOTECNOLÓGICA DE LA HUMANIDAD
La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en
actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento
de cultivos y de animales domésticos. Procesos como la producción de cerveza, vino, queso
y yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural
como la leche, en un producto de fermentación más apetecible como el yogurt.
En términos generales biotecnología se puede definir como el uso de organismos vivos o de
compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.
La biotecnología moderna está compuesta por una variedad de técnicas derivadas de la
investigación en biología celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas en cualquier
industria que utilice microorganismos o células vegetales o animales. Es la aplicación
comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación
deliberada de sus moléculas de DNA.
Por tanto, podemos decir que la biotecnología abarca desde la biotecnología tradicional,
muy conocidas y establecidas, y por tanto utilizadas, como por ejemplo la fermentación de
alimentos, hasta la biotecnología moderna, basada en la utilización de las nuevas técnicas
del DNA recombinante (ingeniería genética), los anticuerpos monoclonales y los nuevos
métodos de cultivo de células y tejidos.
HISTORIA BIOTECNOLÓGICA
La biotecnología no es nueva, sus orígenes se remontan a los albores de la historia de la
humanidad. Nuestros ancestros primitivos iniciaron, hace miles de años durante la Edad de
Piedra, la práctica de utilizar organismos vivos y sus productos.
La biotecnología es un término que se ha dado a la evolución y recientes avances de la
ciencia de la genética. Esta ciencia se originó hacia finales del siglo XX con el trabajo de
Gregor Joham Mendel.
La historia realmente se inicia con las investigaciones de Charles Darwin, considerado
como el padre de la biología moderna, que concluyó que las especies no son fijas e
inalterables, sino que son capaces de evolucionar a lo largo del tiempo, para producir
nuevas especies. La explicación de esta evolución, según sus observaciones, se basaba en
que los miembros de una determinada especie presentaban grandes variaciones entre ellos,
unos estaban más acondicionados al ambiente en que se encontraban que otros, lo que
significaba que los más aptos producirían más descendencia que los menos aptos. Este
proceso es conocido como selección natural, y suponía la modificación de las
características de la población, de manera que los rasgos más fuertes se mantendrían y
propagarían, mientras que los menos favorables se harían menos comunes y acabarían
desapareciendo.
El monje Gregor J. Mendel (1822-1884), trabajaba en el jardín de su monasterio en Austria
sin ser consciente de la importancia de sus estudios. Mendel eligió como material de
estudio una planta común, el guisante (pisum sativum). Esta planta es de fácil obtención y
cultivo, hemafrodita y por tanto con capacidad para autofecundarse, ofreciendo asimismo la
posibilidad de realizar fecundaciones cruzadas entre distintas variedades, muy numerosas
en el guisante y fácilmente distinguibles. En sus estudios, en lugar de analizar la
transmisión global de las características de la planta, prestó atención a un solo rasgo cada
vez, permitiéndole seleccionar determinados aspectos de la planta que presentaban
alternativas claramente diferenciables, como por ejemplo la forma de la semilla
(rugosa/lisa) o su color (amarilla/verde).
En 1866 publicó los resultados de sus experiencias llevadas a cabo durante 7 años en el
jardín de su monasterio de los agustinos, los cuales permitieron superar las antiguas
concepciones sobre la herencia que aún prevalecían en su época, según las cuales los
caracteres se transmitían de padres a hijos a través de una serie de fluidos relacionados con
la sangre, al mezclarse las sangres en la descendencia, los caracteres de los progenitores se
fusionaban y no podían volver a separarse.
Mendel expuso una nueva concepción de la herencia, según la cual los caracteres no se
heredan como tales, sino que solo se transmitían los factores que los determinaban. Su
estudio del comportamiento de los factores hereditarios se realizaba, con total intuición, 50
años antes de conocerse la naturaleza de estos factores (posteriormente llamados genes).
A pesar de que describió el comportamiento esencial de los genes, sus experimentos no
revelaron la naturaleza química de las unidades de la herencia, hecho que ocurrió hacia la
mitad del siglo XX e involucró muchos trabajos de diferentes científicos de todo el mundo,
durante varias décadas.
BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL
Las tecnologías de ADN ofrecen muchas posibilidades en el uso industrial de los
microorganismos con aplicaciones que van desde producción de vacunas recombinantes y
medicinas, tales como insulina, hormonas de crecimiento e interferón, como enzimas y
producción de proteínas especiales.
Desde hace varias décadas las grandes multinacionales de la biotecnología tienen puestos
sus ojos en el control de algo vital para todos los pueblos del planeta, las plantas.
Ya que, tanto las plantas silvestres como los cultivos encierran unas posibilidades de hacer
negocio verdaderamente insospechadas. Y esta posibilidad la han visto claramente dos
empresas como:
Pharmagenesis es una empresa Americana que une, en la investigación de las plantas, la
biología y la informática. Esta empresa basa sus estudios en el análisis de una planta china,
llamada "Liana del Dios del Trueno", ha sido analizada química y genéticamente y se ha
descubierto que es eficaz contra la artritis y además es anticancerígena, ya que la molécula
extraída de la planta provoca el suicidio de las células cancerígenas de distintos tumores.
Los chinos llevan muchos años (muchísimos) utilizando de forma natural estas plantas,
pero Pharmagenesis tiene la patente para explotar el principio activo de la "Liana del Dios
del Trueno" y los chinos no obtienen ningún beneficio de ello, en cambio, esta empresa
ganará mucho dinero por los derechos de autor en la venta de cada caja de medicamento
que se venda.
Pharmagenesis piensa que de alguna forma compensa a los ciudadanos chinos, puesto que
les compra las plantas y porque todos sus empleados, en China, son nacionales de país.
Otra de estas industrias es Monsanto. Esta empresa americana es una de las gigantes de la
química y los plásticos, y desde hace poco, de los genes.
Ha creado cerca de dos hectáreas de invernaderos en los que ha recreado los distintos
climas existentes en el mundo, incluso las estaciones, y ha plantado en ellas una gran
variedad de plantas, arroz, soja, maíz, tabaco, etc., a las que somete a estudios y pruebas.
En sus estudios, cultiva plantas transgénicas, y las sitúa junto a otras plantas que no han
sido modificadas genéticamente, y el resultado es asombroso. La planta de patata
transgénica ha soportado una plaga de escarabajos, debido a que en sus hojas existe una
sustancia letal para ellos, en cambio la planta no modificada ha quedado destrozada por el
ataque.
Monsanto se fundó en 1901, en ese momento era una de las cinco mayores empresas
químicas americanas. Fabricó muchos productos que después se demostró que eran tóxicos.
En la guerra de Vietnam la aviación norteamericana derramó un potente herbicida, "el
agente naranja" y uno de los principales proveedores fue Monsanto.
Hoy hace lo que puede por cambiar de imagen, pero parece que no lo está logrando del
todo, ya que se sabe que cada año destina un 20% más al desarrollo y elaboración de
herbicidas.
Todos los beneficios que obtiene los está destinando al descubrimiento de nuevos genes y
puesta a punto de nuevas plantas. En 1998 obtuvo unos beneficios de 118.000.000 millones
de pesetas.
Monsanto ha declarado que para el 2002 producirá algodón coloreado genéticamente, será
de color amarillo, rojo, blanco y azul. No será necesario tintarlo después.
Es uno de los principales productores de soja transgénica. Los agricultores que adquieren
semillas transgénicas contratan con ella deben firmar un contrato por el que se
comprometen a pedir otro stock de semillas al año siguiente, no tiene derecho a revender
las semillas a otros, ya que tienen que devolverlas a la empresa, tampoco pueden volver a
utilizarlas, los agricultores están atrapados por la empresa ya que crean en ellos una
dependencia total. Mediante una tarjeta de socio o cliente controlan a los agricultores,
saben cuántos kilos de semillas se han llevado, dónde la cultivan, en qué fecha la cultivan,
etc.
Nueve de cada diez agricultores siguen a Monsanto y nueve de cada diez venden su soja a
una empresa que, curiosamente, pertenece a Monsanto desde hace unos pocos años. Es una
prisión para los agricultores ya que entran en un círculo vicioso del que es difícil salir.
Estos agricultores de soja transgénica utilizan un herbicida, propiedad de Monsanto, lo
esparcen sobre el terreno y lo dejan limpio para sembrar, esparcen las semillas y tres meses
después vuelven a echar el herbicida, que mata todo menos la planta de soja.
Monsanto les prometía cosechas abundantes y grandes beneficios, los agricultores se quejan
de la escasez de las mismas y de lo caras que son las semillas, pero la gran empresa alega
que ha de proteger sus obras científicas y quien quiera utilizarlas ha de pagar su precio:
"La población mundial crece, por lo que hay que producir más alimentos pero el terreno de
cultivo sigue siendo el mismo, por ello es necesario cultivar más y mejor." (Monsanto)
Ha patentado una semilla que esteriliza las semillas que produce, por lo que éstas no
servirán para poder plantar al año siguiente. Esta semilla es denominada por los ecologistas
como "terminator". También ha modificado una mala hierba que ahora produce plástico
flexible.
¿A dónde va a llegar esto?. En la India ya produce efectos negativos. Los agricultores de
este país quemaron una plantación de algodón transgénico porque no producía la cantidad
que le habían asegurado, sino todo lo contrario y además muchos de ellos no pueden pagar
el precio de la semillas, se sienten engañados.
Es muy probable que se produzcan graves problemas y ya se están produciendo los efectos
negativos. En Australia las malas hierbas mutantes invaden los cultivos, en EEUU el maíz
transgénico amenaza con extinguir una mariposa protegida y en Inglaterra los científicos
han demostrado que el consumo de alimentos modificados genéticamente puede producir
alergias.
FERMENTACIÓN UTILIZACIÓN DE MICROORGANISMO
Fermentación, Se debe a que los microorganismos liberan moléculas orgánicas al medio
donde se desarrollan, algunas de las cuales tienen utilidad para el hombre; es el caso del
ácido láctico (fermentación láctica) y el alcohol etílico y CO2 (fermentación alcohólica).
Los microorganismos que realizan fermentación láctica (bacterias y algunos hongos) son
utilizados industrialmente para la obtención del queso y otros productos lácteos; los que
realizan fermentación alcohólica (levaduras) son utilizados para la obtención del vino,
cerveza y otras bebidas alcohólicas.
Fermentaciones lácticas: fabricación del queso
La elaboración del queso y otros productos lácteos, como yogurth, cuajada y requesón, se
debe fundamentalmente a las bacterias lácticas (Lactobacillus, Streptococus y
Leuconostoc), que se desarrollan en la leche.
Hidrolizan el azúcar de la leche, la lactosa, en glucosa; por fermentación, la glucosa se
degrada liberando energía (los 2 ATP de la glucolisis) ycomo producto final se obtiene
ácido láctico.
Las técnicas de fabricación del queso y de las leches fermentadas son muy antiguas y se
cree que nacieron como un medio de conservar la leche, ya que el ácido láctico actúa como
un conservante natural, evitando, por el pH ácido que origina en la leche, que se desarrollen
en ella microorganismos patógenos. La elaboración del queso se lleva a cabo en tres etapas:
- Adición a la leche de renina, también llamada cuajo, una enzima que se extrae del
estómago de los rumiantes. En combinación con el ácido láctico
producido por las bacterias lácticas, la renina provoca la precipitación de las proteínas
lácticas formando un producto sólido, la cuajada, que se separa posteriormente del
componente líquido, el suero lácteo.
- Separación de la cuajada del suero mediante un proceso de filtración. La filtración se
realiza haciendo pasar el suero a través de telas limpias. A continuación, se añade sal a la
cuajada.
- Maduración del queso. Según el tipo de queso, en esta etapa final intervienen otras
bacterias responsables del sabor y el olor propios de cada variedad de queso. En algunas
variedades de queso también intervienen hongos, como el Penicilliurn roquefortü
responsable del color, olor y sabor característicos del queso de roquefort.
Fermentaciones alcohólicas
Se basan en la acción de levaduras (hongos unicelulares) sobre materiales ricos en glucosa.
Estas levaduras degradan la glucosa a alcohol etílico, liberando CO2. Esta degradación
proporciona a las levaduras energía (los 2 ATP de la glucosilis)
Fabricación del vino
El vino es un producto que se obtiene de la fermentación alcohólica del zumo de uva,
realizada por levaduras (Sacharomyces ellipsoideus) que están en la superficie de las uvas.
La elaboración del vino implica los siguientes procesos:
Se inicia triturando las uvas en una máquina hasta obtener un zumo rico en glucosa y
fructosa llamado mosto
El mosto se trasvasa a grandes cubas, que pueden ser de madera, de acero o de cemento y
se espera unos días a que las levaduras degraden la glucosa de la uva en alcohol etílico.
El CO2 liberado en la fermentación se evapora o se elimina artificialmente, excepto en el
caso de algunos vinos espumosos.
Posteriormente, el vino se traslada a cubas de sedimentación donde precipita un residuo
orgánico (orujo)
El vino decantado continúa la fermentación algún tiempo más; para aclararlo, es decir, para
eliminar la turbidez que puede tener debido a ciertos componentes, se provoca su
precipitación y luego se filtra el vino
A continuación el vino se trasvasa a cubas de roble para su envejecimiento, que tiene como
finalidad que el vino adquiera ciertas características de color, aroma y sabor; este proceso
puede durar años, como es el caso de algunos tipos de vinos.
Fabricación de la cerveza
Requiere un proceso más complicado desde el punto de vista tecnológico, ya que implica la
obtención previa de la malta: se llama así a los granos de cebada germinados, que se tuestan
y a continuación se muelen. A este material, rico en glucosa, se le añaden levaduras
(Sacharomyces cerevisiae), que desarrollarán una fermentación alcohólica.
El sabor amargo de la cerveza se obtiene añadiéndole las flores de lúpulo y el color que
caracteriza a cada tipo de cerveza se obtiene tostando más o menos la malta.
Fabricación del pan
Es un proceso que se realiza desde la antigüedad. Los microorganismos que intervienen en
la fabricación del pan son las mismas levaduras que se usan en la obtención de la cerveza
(Saccharomyces cerevisiae); de hecho, se obtienen industrialmente como un subproducto
en la fabricación de la cerveza.
La elaboración del pan consiste en mezclar, en un primer paso, harina, agua, sal y levadura.
Al entrar en contacto con el agua, las enzimas amilasas presentes en la harina se activan e
hidrolizan el almidón liberando glucosa que es fermentada por la levadura.
El CO2 resultante queda atrapado en el interior de la masa y forma un gran número de
pequeñas burbujas que determinan el aspecto esponjoso de la misma.
La cocción de la masa elimina el etanol producido en la fermentación y destruye las células
de levadura. Así mismo, tiene lugar una reducción importante en el contenido de agua.
Qué es el cultivo de tejido vegetal?
El punto de partida para el cultivo de tejidos es la iniciación. Este es el proceso por el cual
se trae material vegetal in vivo en un medio de cultivo estéril. Requiere la disección
microscópica de la planta bajo condiciones estrictamente higiénicas con el propósito de
transferir su punto de crecimiento o tejido que crece activamente (los tejidos
meristemáticos) con seguridad y limpieza dentro de un recipiente estéril sin introducir
microorganismos contaminantes. Las células y tejidos que crecerán y se desarrollarán desde
este inicio dependerán de los objetivos del cultivo de tejidos. En algunos casos las células
conformarán una masa aparentemente desorganizada, conocida como callo, en otros estarán
presentes otras estructuras reconocibles como tallos, órganos, raíces, bulbos u otros
órganos.
Estos tejidos in vitro están ahora dentro de un microcosmos estéril de un recipiente de
vidrio o de plástico; y son protegidos del medio exterior no estéril.
Es esencial mantener la esterilidad del medio ambiente confinado en el recipiente, debido a
que cualquier microorganismo que se gane la entrada al mismo crecerá oportunísimamente
a una velocidad mucho más rápida que los tejidos vegetales y eventualmente colonizarán y
matarán a los tejidos.
Con el propósito de sostener el vigor de los tejidos vegetales y permitir que ellos crezcan,
se multipliquen y desarrollen, esto es cultivar los tejidos, deben darse además ciertos
requerimientos externos. Los tejidos pueden necesitar que se los apoye o sean colocados
sobre o en el interior de la superficie de un gel acuoso solidificado con agar o ellos pueden
colocarse en un medio líquido. Ellos también necesitarán de un suministro de los elementos
minerales nutritivos que son esenciales para el crecimiento vegetal, también posiblemente
algunas vitaminas, azúcares como fuente de energía y un cocktail de hormonas vegetales
que se conoce que controlan el crecimiento y desarrollo de estos tejidos particulares. Es
conveniente preparar este medio ambiente nutricional incorporando estos compuestos
químicos dentro del gel o líquido, ajustando el pH alrededor de 6 y esterilizando este medio
de cultivo ya sea dentro del recipiente para cultivo o en uno separado.
Para el correcto crecimiento y desarrollo del tejido en cultivo en general es necesario el
suministro de luz, pero a intensidades muy bajas, mucho más que la de la luz solar. La
acumulación en las plantas de la energía de los carbohidratos provendrá de los azúcares
agregados al medio, más que de la fotosíntesis, de manera que son innecesarios unos altos
niveles de luz.
Una temperatura controlada también es necesaria para estabilizar el crecimiento y mejorar
la predictibilidad del desarrollo de los tejidos.
Facilidades requeridas para el cultivo de tejido
Ciertas facilidades son requeridas para que el cultivo de tejidos sea efectivo. Están
involucradas dos fases de actividad
1. El laboratorio - una habitación limpia conteniendo un número de estaciones de trabajo,
cada una proveyendo aire filtrado - gabinetes de flujo de aire laminar estéril- en los cuales
el material puede ser manejado sin riesgos de contaminación por el operador y transferido
en forma segura a medios nutritivos frescos. Esta transferencia es el paso de manufactura
individual en el cual los tejidos que crecieron previamente en medio de cultivo son
manipulados y subdivididos con escalpelo y pinzas dentro del medio ambiente estéril del
gabinete de flujo laminar, de manera de transferirlos a nuevo medio de cultivo y un nuevo
recipiente para posterior crecimiento, multiplicación o desarrollo, y
2. El cuarto de crecimiento - una habitación iluminada, con aire acondicionado y con alto
estándar de higiene en el cual los cultivos de tejidos pueden crecer y desarrollarse en forma
segura por períodos de semanas o meses. Un régimen de iluminación y temperatura óptimas
requiere un suministro de electricidad confiable y adecuada, ya que cada planta producida
puede consumir unos 0,5 kW de energía.
CONCLUSIÓN
Se puede decir que la biotecnología tiene un amplísimo rango de aplicación en la industria
de alimentos, ofreciendo los medios para producir alimentos de mejor calidad en forma más
eficiente y segura para la salud y el medio ambiente.
Una de las promesas de la biotecnología es generar innovaciones y mejoras en los
alimentos conduciendo a prácticas agrícolas más ecológicas, contribuyendo a una
agricultura sustentable que utiliza con respeto en los recursos del medioambiente.
BIBLIOGRAFÍA
www.infoagro.com/semillas_vivero/semillas/biotecnologia.asp
www.bioxamara.tuportal.com
www.monsanto.es/biotecnologia/basicos.html
www.monsanto.es/biotecnologia/porque.html