generalidades contextualizacion bioprospeccion normatividad

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGA E INGENIERA ECBTI CONTENIDO DIDCTICO DEL CUSO: BIOTECNOLOGA ALIMENTARIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA (ECBTI)

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA

GLAEHTER YHON FLOREZ GUZMAN

(Director Nacional)

FEDRA LORENA

Acreditador

BOGOTA

Enero 2013



ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El presente mdulo fue diseado en el ao 2012 por el Ing. Glaehter Yhon Florez

Guzman, docente de la UNAD, perteneciente al CEAD Jos Acevedo y Gmez de

Bogot, el Ing. Glaehter es Ingeniero de Alimentos (I,A), Maestria en Microbiologa

(MSc) y candidato a doctor en Biotecnologa (cPhD), con enfasis en tecnologa

enzimtica (extraccin, purificacin y caracterizacin de protenas), protemica,

bioprocsos (produccin y obtencin de materias primas y productos

biotecnolgicos por fermentacin); se ha desempeado como tutor de la UNAD

desde febrero del 2001 hasta la actualidad.



INTRODUCCIN

La Biotecnologa se puede definir como el desarrollo y produccin racional de

recursos biolgicos destinados a solucionar necesidades especficas de la

sociedad. Por ser multisectorial, la biotecnologa alimentaria trabaja para el

continuo desarrollo de alternativas en seguridad y calidad de los recursos

alimentarios del mundo.

En el convenio sobre diversidad biolgica suscrito en Ro de Janeiro hace 20 aos

(Junio de 1992), los cinco pases miembros de la comunidad Andina entre ellos

Colombia, establecieron la definicin de biotecnologa, como toda aplicacin

tecnolgica que utilice sistemas biolgicos u organismos vivos, parte de ellos o

sus derivados, para la creacin o modificacin de productos o procesos para usos

especficos. En este marco conceptual, la aplicacin de la Biotecnologa requiere

una participacin conjunta y directa de diversas ciencias bsicas y aplicadas;

difcilmente un concepto puede reunir tal conjugacin de elementos,

convirtindose en multidisciplinara. Aparte de sus mltiples herramientas, lo que

brinda un mayor alcance e importancia es el amplio espectro de aplicaciones en

todos los campos, para solucionar problemas con una alta calidad.

Al igual que la revolucin informtica, la biotecnologa nos presenta una amplia

gama de cambios futuros que estarn presentes en cada una de las cosas con las

que relacionemos nuestras vidas; investigacin bsica, aplicaciones agrcolas,

obtencin de productos teraputicos, sistemas de diagnsticos moleculares,

biorremediacin y alimentos

La ventaja de Colombia frente a otros pases desarrollados tcnicamente radica en

su infinita biodiversidad, como fuente prolfica y virgen de recursos genticos. Una

de estas aplicaciones biotecnolgicas son los usos industriales, especficamente

en alimentos.



INDICE DE CONTENIDO

UNIDAD 1: GENERALIDADES DE LA BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA.

Capitulo 1. Contextualizacin Pgina

Leccin 1. Definicin de biotecnologa alimentaria 9

Leccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentaria 10

Leccin 3. Antecedentes histricos 11

Leccin 4. Investigacin, tecnologa y produccin 38

Leccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional 39

Bibliografia 40

Capitulo 2. Bioprospeccin y Bionegocios

Leccin 6. Definicion de Bionegocios y bioprospeccin 42

Leccin 7. Vigilancia tecnolgica 44

Leccin 8. Bionegocios: Modelo biotecnolgico tpico 45

Leccin 9. Areas biotecnolgicas alimentarias con alto potencial en inversin 46

Leccin 10. Perspectivas de mercado 49

Bibliografia 57

Capitulo 3. Normatividad

Leccin 11. Definicin 59

Leccin 12. Antecedentes histricos de la normatividad en Colombia 60

Leccin 13. Clases y modelos de normatividad 62

Leccin 14. Normatividad Colombiana relacionada a la biotecnologa 63

Leccin 15. Entidades ejecutoras 70

Bibliografia 72

UNIDAD 2. INGENIERIA GENTICA Y TECNOLOGA ENZIMTICA EN LA

BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA

Capitulo 4. Ingeniera Gentica

Leccin 16. Propiedades y caractersticas del material gentico 73

Leccin 17. Replicacin, trascripcin y traduccin en procariotas y eucariotas 75

Leccin 18. Tcnicas en biologa molecular 88

Bibliografia 92



Capitulo 5. Tecnologa Enzimtica

Leccin 19. Nomenclatura y clasificacin 94

Leccin 20. Extraccin, purificacin y caracterizacin de protenas 103

Leccin 21. Cintica enzimtica 125

Leccin 22. Inmovilizacin 128

Leccin 23. Enzimas industriales, usos frecuentes y mercado 130

Bibliografia 135

UNIDAD 3. TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

BIOTECNOLOGICA

Capitulo 6. Alimentos Funcionales

Leccin 24. Definicin 136

Leccin 25. Normatividad 139

Leccin 26. Clases y tipos de alimentos funcionales 143

Leccin 27. Mercadeo y comercializacin 147

Leccin 28. Perspectivas y tendencias 152

Bibliografia 156

Capitulo 7. Propensiones de Inters Industrial

Leccin 29. Biopolmeros 157

Leccin 30. cidos grasos Omegas 161

Leccin 31. Microorganismos Probiticos 165

Leccin 32. Prebiticos 170

Bibliografia 177



LISTADO DE TABLAS

Pgina

Tabla 1 Compendio sobre diversos acontecimientos histricos, relevantes a la biotecnologa alimentaria.

26

Tabla 2 Definiciones de bioprospeccin 42

Tabla 3 Eventos en Colombia relacionados con productos genticamente modificados

48

Tabla 4 Los cultivos transgnicos en el mundo 51

Tabla 5 Estimacin de las ventas anuales de la industria biotecnolgica (reas diferentes a la farmacutica y agricultura)

54

Tabla 6 Antecedentes regulatorios importantes del Estatuto de Bioseguridad para Colombia

59

Tabla 7 Alimentos derivados de OGM (organismos genticamente modificados) aprobados por el Invima

64

Tabla 8 Siembras controladas de algunos productos utilizados en Colombia

65

Tabla 9 Resumen normatividad Biotecnolgica en Colombia 67 Tabla 10 Subclases de los diversos tipos de enzimas. 94 Tabla 11 Nomenclatura de aminocidos 97

Tabla 12 Concentracin de azucares reductores totales, producto de la reaccin enzimtica de la invertasa de Aspergillus niger.

100

Tabla 13 Mtodos y principios de ruptura celular 105 Tabla 14 Purification de levanasa de B. suptilis producida en E. coli. 111

Tabla 15 Resultados de la purification de levanasa de B. suptilis producida en E. coli

113

Tabla 16 Sulfato de amonio requerido para la precipitacin de una protena. 118 Tabla 17 Soluciones de sulfato de amonio saturado a varias temperaturas 119

Tabla 18 Constantes dielctricas o permitividad relativa de solventes orgnicos

119

Tabla 19 Parmetros para el anlisis e identificacin de enzimas 120

Tabla 20 Variacin de la actividad enzimtica con respecto a la concentracin de sustrato de dos enzimas invertasa

121

Tabla 21 Enzimas industriales y sus aplicaciones en la industria de alimentos.

126

Tabla 22 Hechos histricos relacionados con la evalucin de alimentos funcionales.

133

Tabla 23 Reglamentacin mas destacada sobre alimentos funcionales en Europa

135

Tabla 24 Clases y tipos de alimentos funcionales 138 Tabla 25 Productos FOSHU aprobados y sus principales Ingredientes 140 Tabla 26 Algunos alimentos naturales con propiedades funcionales 141

Tabla 27 Lanzamientos a nivel mundial asociados al aumento en la concentracin de un componente, beneficios para la salud,

142



eliminacion o disminucion de restrictores de consumo.

Tabla 28 Algunas compaias lderes en el mundo relacionadas a la produccin de alimentos funcionales

146

Tabla 29 Aplicaciones de algunos biopolmeros en la industria de alimentos 164 Tabla 30 Evidencias y beneficios acidos grasos omega 3 167 Tabla 31 Evidencias y beneficios acidos grasos omega 9 168

Tabla 32 Principales microorganismos probiticos y algunos de sus efectos beneficiosos para la salud.

171

Tabla 33 Especies de microorganismos usados como probiticos 172 Tabla 34 Tipos y clases de prebiticos 176 Tabla 35 Microorganismos productores de FOS 180 Tabla 36 Lista de frutas y vegetales productores de FOS 181



LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

Pgina Figura 1 Dibujo realizado por Francesco Redi 20 Figura 2 Busto de Louis Pasteur 22 Figura 3 Fotografa de Erwin Chargaff 23 Figura 4 Breve historia de la gentica y la biologa molecular 24 Figura 5 Thomas Hunt Morgan 28 Figura 6 Alexander Fleming 29 Figura 7 Experimento realizado por Frederick Griffith 30 Figura 8 Oswald T. Avery 31 Figura 9 Colin Munro MacLeod y Maclyn McCarty 32

Figura 10 Alfred D. Hershey y Martha Cowles Chase 33 Figura 11 James D. Watson y Francis Crick 34 Figura 12 Dogma central de la biologa molecular 35 Figura 13 Hargobind Khorana 36 Figura 14 Relacin global entre bionegocios, comercio e industria 42

Figura 15 Madurez tecnolgica y de interez de lineas biotecnolgicas con alto potencial de inversin

46

Figura 16 Madurez tecnolgica y de interez de lineas biotecnolgicas con alto potencial de inversin.

47

Figura 17 Tendencia en ventas de algunas lineas biotecnolgicas 48 Figura 18 Ramas del poder pblico 60

Figura 19 Procedimiento para el trmite de solicitudes de los organismos vivos modificados -OVM

66

Figura 20 Bases nitrogenadas: Adenina A, Guanina G, Timina T, Citosina C, y Uracilo U 72

Figura 21 Molecula de ADN, mostrando sus bases apareadas A-T y G-C, y los surcos mayores y menores

73

Figura 22 Cdigo gentico 77 Figura 23 Dogma central de la biologa molecular 78

Figura 24 Esquema general de la unidad de la expression y regulacin gentica bacteriana (opern).

81

Figura 25 Regulacin negativa del opern lac 84 Figura 26 Clasificacin de las protenas 98

Figura 27 Relacin entre la concentracin de azucares reductores totales como producto de la reaccin enzimtica en funcin del tiempo

101

Figura 28 Diferencias entre la pared bacteriana de Gram positivas y Gram negativas 103 Figura 29 Caracteristicas generales de una purificacin enzimtica 111 Figura 30 Cromatograma de exclusin por tamao 112 Figura 31 Cromatografia de intercambio aninico 112 Figura 32 Verificacin de la purificacin por electroforesis de protenas 117 Figura 33 Saturacin del sulfato de amonio en la presipitacin de una proteina 119 Figura 34 Linealizacin de la curva micheliana utilizando el mtodo de Lineweaver Burk 125 Figura 35 Clasificacin de enzimas inmovilizadas 126

Figura 36 Aplicacin de enzimas inmovilizadas en la fabricacin de jarabes glucosados a partir del almidn de maz

127



Figura 37 Obra: El comedor de judas 133 Figura 38 Mapa conceptual Alimentos Funcionales, definiciones de diversas organizaciones. 134 Figura 39 Fuentes de produccin de biopolmeros 154 Figura 40 Clases de cidos grasos 158 Figura 41 Funcionalidad de los probiticos 166 Figura 42 Fuctooligosacridos (FOS) 170



UNIDAD 1

Nombre de la Unidad GENERALIDADES DE LA BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA

Intencionalidades Formativas

Presentar al estudiante en forma clara y precisa los conceptos bsicos de la Biotecnologa Alimentaria.

Proporcionar conceptos especficos y concretos de su historia y desarrollo tecnolgico.

Describir la aplicacin de la Biotecnologa en el contexto nacional.

Establecer los diferentes modelos y tendencias relacionados a los bionegocios y perspectivas del mercado.

Denominacin de captulos

Leccin 1. Definicin de biotecnologa alimentaria

Leccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentaria

Leccin 3. Antecedentes histricos

Leccin 4. Investigacin, tecnologa y produccin

Leccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional

Leccin 6. Definicion de Bionegocios y bioprospeccin

Leccin 7. Vigilancia tecnolgica

Leccin 8. Bionegocios: Modelo biotecnolgico tpico

Leccin 9. Areas biotecnolgicas alimentarias con alto potencial en inversin

Leccin 10. Perspectivas de mercado

Leccin 11. Definicin

Leccin 12. Antecedentes histricos de la normatividad en Colombia

Leccin 13. Clases y modelos de normatividad

Leccin 14. Normatividad Colombiana relacionada a la biotecnologa

Leccin 15. Entidades ejecutoras



CAPITULO 1: CONTEXTUALIZACION

Leccin 1. Definicin de biotecnologa alimentaria

Biotecnologa alimentaria

La aplicacin de la biotecnologa para la produccin de alimentos, le ofrece al

consumidor ventajas potenciales tanto en trminos de nutricin, salud y costos.

La construccin y uso de organismos genticamente modificados (OGM) en la

alimentacin, es un aspecto importante tanto para el consumidor y el fabricante

incentivando la preocupacin por la tica, el medio ambiente y la seguridad

alimentaria.

Avances como la modificacin gentica de plantas, hongos y bacterias del cido

lctico muy utilizados en la produccin de alimentos y empleados en la industria

alimentaria, ya sea como alimentos directos (especialmente plantas), o como una

fuente de ingredientes susceptibles de modificacin gentica.

La biotecnologa alimentaria tambin se preocupa para realizar de manera mas

eficiente y rpida la comparacin y seguridad de los alimentos modificados

genticamente.

Definicin

En el convenio sobre diversidad biolgica suscrito en Ro de Janeiro en Junio de

1992, los cinco pases miembros de la comunidad Andina entre ellos Colombia,

establecieron la definicin de biotecnologa, como toda aplicacin tecnolgica que

utilice sistemas biolgicos u organismos vivos, parte de ellos o sus derivados, para

la creacin o modificacin de productos o procesos para usos especficos. En

este marco conceptual, la aplicacin de la Biotecnologa requiere una participacin

conjunta y directa de diversas ciencias bsicas y aplicadas; difcilmente un

concepto puede reunir tal conjugacin de elementos, convirtindose en

multidisciplinara. Aparte de sus mltiples herramientas, lo que brinda un mayor



alcance e importancia es el amplio espectro de aplicaciones en todos los campos,

para solucionar problemas con alta calidad.

Leccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentaria

La biotecnologa de alimentos se encuentra incluida en las reas de inters de la

biotecnologa general, como son: Biotecnologa Humana, Animal, Alimentos,

Industrial, Vegetal y Ambiental.

En la actualidad se consideran cinco agrupaciones fundamentales de los usos

biotecnolgicos, que han sido identificadas mediante un sistema de colores.

(I) Biotecnologa Blanca: Esta biotecnologa engloba todos aquellos procesos

industriales. De tal manera es tambin conocida como biotecnologa industrial,

presta especial atencin al diseo de procesos y productos.

(II) Biotecnologa Roja: Esta biotecnologa relaciona todos los procesos

implicados con la medicina, incluye la obtencin de vacunas, antibiticos, y el

desarrollo de frmacos.

(iii) Biotecnologa Verde: se centra en la agricultura como campo de explotacin,

incluyen la creacin de nuevas variedades de plantas de inters agropecuario, la

produccin de biofertilizantes y biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonacin de

vegetales.

(iv) Biotecnologa azul: se basa en la explotacin de los recursos del mar para la

generacin de productos y aplicaciones de inters industrial.

(v) Biotecnologa gris: est constituida por todas aquellas aplicaciones directas

de la biotecnologa al medio ambiente. Podemos subdividir dichas aplicaciones en

dos grandes ramas de actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y la

eliminacin de contaminantes.



Leccin 3. Antecedentes histricos

Los procesos para la preparacin, transformacin y conservacin de alimentos

poseen a lo largo del tiempo un camino ligado intrnsecamente a la evolucin

humana, implicando variaciones en su entorno natural, fsico y mental; la

transicin y adaptacin de su vida arbrea por el homnido1Ramapithecus hace 14

crones2 atrs hacia las planicies, implic un cambio de dieta vegetal a la

carnvora, experimentando un aumento en el tamao de su cerebro; lo que produjo

un salto evolutivo marcado por la sobrevivencia basada en el intelecto mas que en

el instinto; esto tan solo es un ejemplo de las transformaciones en la disposicin y

composicin de la dieta durante la evolucin de los homnidos que crean una

fuerte presin selectiva en mltiples procesos biolgicos, entre otros podemos

mencionar: cambios en el metabolismo, agudeza en la percepcin sensorial,

capacidad del control del apetito y desarrollos morfolgicos del sistema digestivo.

Entre los factores mas destacados que incidieron en los cambios presionados por

la dieta son los siguientes: (i) cambio de la dieta vegetal a la carnvora, (ii) coccin

de los alimentos, (iii) cambios asociados a las plantas y la (iv) domesticacin

animal(F. Luca, 2010).

Son muchos los mtodos tcnicos que por necesidad el hombre a perfeccionado a

lo largo de su historia para producir, transformar y conservar los alimentos. El

hombre primitivo ocupa los primeros puestos de este proceso con el manejo del

hielo, fuego, humo y sal. Una nueva especie del gnero Homo: el Homo erectus

hace su aparicin en la era cuaternaria cuyo primer periodo se conoce como

pleistoceno, el cual se caracteriza por cuatro glaciaciones, siendo la primera una

de las mas fuertes, entre 1 a 0.7 crones atrs.

1La especie humana, pertenece a la familia Hominidae, la cual se caracteriza por presentar las extremidades

anteriores menores que las posteriores junto con su marcha bpeda. Esta a su vez comprende los gneros

Australopithecus y Homo. 2Cron: unidad de tiempo geolgica que equivale a un milln de aos.



En esta poca el Homo erectus aprende a generar y dominar el fuego,

permitindole la supervivencia; este hombre de nariz ancha, pmulo salientes,

frente hundida, con cejas en forma de visera y con un metro cuarenta de estatura

llamado hombre de Pekin (Homo erectuspekinensis cuyos restos fueron

descubiertos por el arquelogo Otto Zdansky en 1921 en una cueva llamada

Zhoukoudian al suroeste de Pekn) (Lanpo, 1976; Otto, 1930) gracias al fuego,

poda frenar en parte la descomposicin de sus provisiones, mejorar la

presentacin y el sabor, obteniendo un alimento menos duro y mas asimilable. En

la actualidad existen nuevas evidencias incontrovertibles del control del fuego por

los humanos que datan de 0,8 crones atrs, como por ejemplo los hallazgos de

GesherBenotYaaqov, en el norte del valle de Jordan en Israel (Goren-Inbar N,

2004).

Como consecuencia del descubrimiento y dominio del fuego aparece por primera

vez el asado de los alimentos, el hombre primitivo cocinaba la carne sobre piedras

lisas calentadas previamente encendiendo una hoguera sobre ellas, secaban y

ahumaban la carne al fuego, se ha establecido la hechura de algunos tipos de

sopas, las cuales preparaban en pieles o intestinos de animales apoyndolos en

palos, formando una especie de recipiente (SR., 1989). Los orgenes evolutivos y

la transicin de formas arcaicas del Homo sapiens al hombre actual, transcurre

entre 200.000 y 10.000 aos atrs, en la cual aparecen cambios tecnolgicos en la

alimentacin, producto de la expansin geogrfica, aparicin de sociedades,

colonizacin, entre otras(Stiner M. C., 1993). Un cambio significativo del hombre

es la independencia de la caza para su alimentacin gracias al uso de la tierra

para producir sus propias formas de sustento, lo cual ocurri entre 15.000 y

10.000 aos atrs en pequeas parcelas o territorios como se ha sugerido que

aconteci en Italia (Stiner M. , 1990), as mismo en el prximo oriente, Siria,

Kurdistan y Mas.dAzil aparecen las primeras formas de protocultivo de cebada y

trigo; en el nuevo continente la labranza del maz, juda y calabaza en Mxico son

practicas comunes. La ganadera se da inicio con la domesticacin de la cabra en

Persia hace 9.000 aos atrs (Teaford MF, 2000) en esta poca la carne se



sazonaba y se guardaba en cestos con ajo (Alliumsativum), comino

(Cuminumcyminum), perejil (Petroselinumcrispum), olivo (Olea europea) entre

otros, dando lugar a los primeros adobos; en este mismo periodo aparece la

tcnica para la conservacin del grano de trigo y cebada, la cual consista en

esparcir sobre un lecho de piedras o ladrillos que previamente se calentaban con

hogueras, abrazando, tostando y estallando el grano y almacenndolo en

canastas con una humedad relativamente baja; para comerlo lo molan y

adicionaban agua formando las primeras pastas.

Desde el 7.000 a los 4.000 aos antes de cristo (a. de C.) en la tercera etapa de la

prehistoria (neoltico) los cambios fueron transcendentales, la revolucin neoltica

se caracteriz por el conocimiento y dominio de la agricultura y crianza animal, a

tal punto que las sociedades pasan del nomadismo hortense al sedentarismo lo

que implica los primeros poblados estables basados en una economa productiva

y aumento de la demografa; como consecuencia, en el oriente prximo surge el

prensado del aceite, los zumos de frutas se extraen en suiza, en Turqua se crea

el vino de cerezas y se fabrica por primera vez la cerveza desarrollada por los

antiguos pueblos elamitas, egipcios y sumerios. La antecesora de la cerveza

tambin la elaboraban los chinos a base de trigo (Polygonum fagopyrum), espelta

(Triticum spelta), mijo (Panicum miliaceum) y arroz (bebida llamada Kiu), mientras

que las civilizaciones precolombinas de Amrica, utilizaban maz (Hough., 2001);

los romanos utilizaban el acanto (Acanthus mollis) en una especie de mezcla

como cerveza primitiva hasta ser sustituida por la cebada.

En Sumaria y Egipto nacen los productos derivados de la leche como la

mantequilla y el queso; este descubierto segn una antigua leyenda rabe por un

mercader del desierto cuando coloc leche de camello en una bolsa hecha con el

estmago de un cordero (Martinez, 2005). En el periodo dinstico 3.400 al 2.475 a

de C en Egipto, se utilizaban varias sustancias concentradas para la conservacin

de alimentos como: vinagre, soluciones dulces de miel, aceite animal y jugos de

frutas.



Los egipcios son consientes que entre menor humedad mayor tiempo de

almacenamiento, de tal manera que aprovechaban el ardiente calor del sol en el

desierto para deshidratar especies y granos para acopiarlas. En la isla de Creta en

las ruinas del palacio de Knossos, que data de 1.500 a. de C. se encontraron

grandes tinajas de barro (llamadas: phythoi) alojadas en varias galeras

subterrneas, las cuales se utilizaban para almacenar diversos tipos de

comestibles; el procedimiento consista en introducir el alimento an caliente por el

sol o llamas directas en el recipiente, formando un vaco parcial desalojando el

aire interior y cerrndolas hermticamente embadurnando sus orillas con cera o

aceite (Vanoyeke, 2008) convirtindose en el primer ejemplo de exausting.

Para los judos la palabra pirmide proceda de otra de origen hebreo que significa

trigo (del griego puros: trigo y metron: medida) y era aplicada a los graneros de

piedra que Jos utiliz para alojar las cosechas en poca de escases,3 efectuando

una de las primeras conservaciones a gran escala por la acumulacin de dixido

de carbono (CO2).

En la poca romana se manejaba cabalmente el arte fermentativo; el vino fue la

bebida productora de placer, felicidad, esperanza, como tambin de salvajismo y

locura, personificadas en las fiestas bacanales (eleuterias u orgias dionisiacas) en

honor a Baco, Dios del vino y la fertilidad; los romanos no aportaron a la

humanidad grandes avances tecnolgicos, polticos y fundamentos cientficos

como los griegos, puesto que se destacaron mas por sus expansiones y victorias

blicas y el conformar estados muy bien estructurados (Finley, 1983), muchos de

los legados griegos fueron acogidos por los romanos como la manera de preparar

y conservar diversos alimentos, entre estas las mas destacadas fueron las

industrias crnicas. Los griegos preparaban diversos tipos de embutidos y eran

excelentes para ello; la comedia de Aristfanes titulada los caballeros presentada

en el 424 a. de C, como una stira contra Clen y los demagogos, da a conocer un

3Pasaje referenciado en la biblia: Gnesis, captulo 41 versculo 35.



personaje popular de aquella poca: el morcillero, el cual aparece en escena con

un dornajo lleno de embutidos, el cual posee un papel protagnico como:

agoraios, hombre de mercado (G., 1995). Los embutidos eran sazonados y

condimentados, prolongando su vida comestible junto con tcnicas como el

secado y ahumado.

Los embutidos romanos reciban diversos nombres: farcimia (rellenar o embutir)

parecido al salchichn y chorizo actual, hillac, circelle y spirulac se asemejaban

mas a una salchicha (Cecilia., 1985). En la poca romana por primera vez se

inspeccionaban las ventas de carne y otros alimentos a cargo de personas

llamadas: curatores o praefectus urbi nombrados por el mismo senado, los

cuales reconocan sensorialmente los alimentos; los defectuosos o impropios eran

confiscados y arrojados por decreto a las aguas del Tiber. La higiene en la

preparacin de alimentos se le atribuye al emperador Carlomagno (742-814, rey

de los francos y emperador romano) en su soberana ense la forma higinica de

preparar carnes secas, cerveza, mantequilla, queso roquefort y harina, a dems

prohbe pisar la uva en la fabricacin del vino.

Los alquimistas orientales desarrollaron tecnologas encaminadas a la produccin

de etanol; en los tratados de los alquimistas bizantinos datados del siglo X de la

era cristiana, se encontraron planos de fabricacin de calderas y alambiques; la

primera destilacin (del latn de-stillare que significa: gotear) reportada de

alcohol se llev acabo en Iran en el siglo VIII de nuestra era, y la primera

destilacin oficial de whisky se llev acabo en Irlanda en el ao 1276.

En Arabia y la India se ide el mtodo de reducir el jugo de la caa de azcar

(saccharum officinarum) por evaporacin hasta obtener un producto slido: el

azcar; se tienen evidencias escritas incontrovertibles sobre la fabricacin de

azcar, en un tratado hind que data de 500 aos despus de cristo llamado el

Buddhagosa o discurso sobre la conciencia del mal, en el se describe por medio

de una analoga el procedimiento de hervir el jugo de caa y formar esferas de

cristal de azcar (Mintz, 1996), aun que la capacidad de cristalizarla hasta unas



masas transportables (parecida a nuestra panela actual) para una mayor

comercializacin, se realizaba mediante un producto mas parecido a un jarabe

concentrado, llamado por los ingleses: El jarabe dorado; los mtodos de

refinacin y los diversos grados de azcar fueron desarrollos tecnolgicos

posteriores de la edad media.

Las primeras conservas comercializadas con frutas frescas en almbar proceden

del ao 1560 como innovacin extranjera en los puertos europeos.

La edad media se caracteriz por sus largos viajes martimos, conquistas y

descubrimientos dando pautas para la tecnificacin y produccin destinada a la

conservacin de comestibles; el alimentarse en estas travesas era una tarea

ardua y pocas veces a acepcin del pescado se poda disfrutar de comida fresca.

Los buques eran cargados con recipientes de cermica donde se introducan

mariscos y mejillones vivos intercambindoles agua de mar para mantenerlos

frescos(Woolgar, 2010), se desarrollaron tcnicas de deshidratacin de hortalizas

y verduras, sopas a base de harinas compactadas en forma de galletas, carne

seca con sal, entre otros, los alimentos frescos deban aprovecharse lo mas pronto

posible o de lo contrario, por el olor y sabor ftido de la podredumbre se volvan

incomibles.

Las bodegas de los navos no eran higinicas, los gorgojos atacaban los cereales,

el queso se llenaba de gusanos, la mantequilla se volva rancia, las ratas eran

comunes en los barriles de comida, el agua dulce se llenaba de insectos; por este

motivo era comn llevar en las embarcaciones ganado y aves con el objeto de

tener leche, huevos y carne fresca; esta practica no se perdi hasta el siglo XIX;

existen relatos escritos sobre algunos de estos acontecimientos como lo describe

Edward Barlow, quien viaj a bordo de los navos de guerra y mercantes entre

oriente y occidente, en los aos 1659 a 1703, en su diario a bordo del barco

mercante: Wentworth de la compaa de las indias, el 22 de noviembre de 1699

escriba:



contbamos con provisiones frescas, tales como aves, cerdos,

corderos, gansos, pavos y un par de bueyes vivos. En una tempestad en

el canal de la mancha se nos ahogaron cien pollos, gallinas, gansos,

pavos y murieron los bueyes que tenamos a bordo corrompindose su

carne

La mayor mortalidad en altamar era atribuida no tanto a acciones blicas ni

accidentes laborales como se podra pensar, estas venan dadas por dos

circunstancias relacionadas entre si: las condiciones de vida en el barco y las

enfermedades; la mas temida y frecuente de ellas era el escorbuto (avitaminosis

producida por la insuficiencia de cido ascrbico: vitamina C); era tal la magnitud

del problema que en un registro martimo de los barcos de la Real Armada

Espaola entre 1776 y 1779 de los 1190 tripulantes embarcados se reportaron un

total de 1033 (86.8%) fallecimientos por enfermedades como el escorbuto (garca,

1999); solo hasta el ao 1795 el Almirantazgo britnico impuso el consumo de

zumo de limn previniendo esta enfermedad , gracias a la accin demostrada del

jugo de esta fruta en reducir la afeccin por un mdico ingls , el doctor James Lind

en 1757 (Barker, 1992).

El marino y explorador ingles James Cook (1728-1779) lleg a ser oficial de la

marina britnica; a parte de descubrir Hawi, medir la costa de Nueva Zelanda y

realizar mapas de 3000 millas de la costa oeste de Norte Amrica, se destac por

tener la mejor tripulacin en salud de la poca, debido a ciertos alimentos bien

conservados como: la col escabechada y envasada con sal, el zumo de fruta

embotellado, harina y especies secas pulverizadas y comprimidas en forma de

pastillas y conservas en salmueras.

As como la conservacin de alimentos abre en cierto modo camino a la

colonizacin de Austria; un poeta y naturalista italiano llamado Francesco Redi

(Arezzo 1626-Pisa 1698) hace tambalear la teora de la generacin espontnea4

con un sencillo experimento: coloc carne vacuna en varios frascos, unos los tap

4La teora de la generacin espontnea, conocida tambin como autognesis se basaba en que la vida como animales y

plantas podan surgir de la materia inerte, es as como seis siglos antes de cristo los filsofos jnicos crean que los animales se creaban a la orilla del mar; el filsofo griego Aristteles (384-322 a. de C) afianz dicha teora sustentndola

con los cuatro elementos (agua, tierra, fuego y aire).



con un cedazo de tal manera que los insectos no pudieran penetrar, los restantes

sin la tela abiertos al entorno; ambos conjuntos los dej por varios das a

temperatura ambiente; luego de este periodo observ la carne putrefacta en

ambos recipientes, pero la diferencia radicaba en que los abiertos en su totalidad

contenan larvas de moscas, mientras que los resguardados por la tela carecan

de ellas; una simple conclusin saltaba a la vista: las larvas no crecieron en los

frascos protegidos por que las moscas no penetraron; la interpretacin del

resultado de tan modesto ensayo catapult en la mente de Redi una conclusin

fascinante que sent las bases para la creacin en siglos posteriores de la

biognesis; la teora de Redi proclamaba:tutti gli organismi viventi, da un altro

essere vivente: todo organismo vivo, proviene de otro ser vivo, se le considera el

padre de la helmintologa (ciencia que estudia a los helmintos o gusanos), su obra

mas importante llamada Esperienze Intorno alla Generazione degl' Insetti:

experiencia en torno a la generacin de insectos la cual escribi y public en

1668 donde expuso sus observaciones y resultados.

El holands comerciante e inventor del microscopio Antoni Van Leeuwenhook

(Delft 1632-1723) fue el pionero de la exploracin celular gracias a los

microscopios desarrollados por el, los cuales eran simples y de construccin

primitiva, pero sin embargo sin igual en esos das5; mediante un flujo de cartas

que inici en 1673 y dur 50 aos dirigidas a la Royal Society de Londres,

descubri y describi la existencia de diminutos seres los cuales el llam:

animculos (Rooseboom, Oct., 1950); en 1674 realiz la primera descripcin

precisa de los glbulos rojos, diversas clases de protozoos, espermatozoos de

insectos y humanos al igual que tres tipos de bacterias: bacilos, cocos y espirilos.

Poco a poco el hombre iba descubriendo una conexin entre la vida cotidiana y el

micro mundo.

5Consistan en una pequea tablilla en la cual se insertaba un lente, el enfoque se realizaba gracias a un

tornillo graduable el que se ajustaba segn el observador y se ubicaba la muestra. Mas de 350 de estos

microscopios fueron vendidos por audicin publica en 1747, veintisiete aos despus de su muerte. En la

actualidad se exhibe en el museo de la Universidad de Utrech (Holanda) un microscopio original con lente

esfrica que alcanza los 295 aumentos.



En 1748 un sacerdote y bilogo ingles llamado John Turberville Needham

(Londres 1713- Bruselas 1781) pretendi demostrar la teora de la generacin

espontanea, de hecho fue uno de los mas fervientes defensores; para ello

experimento con varios tubos de ensayo que contenan extracto de carne

debidamente hervido, lo cual destruira los microorganismos preexistentes, los

almacen y destap con la justificacin que el aire era esencial para la generacin

de la vida, das posteriores observ la proliferacin de animculos; lo cual hizo

pensar en la aparicin de la vida aparentemente sin la intromisin de insectos u

otros animales; estas observaciones las plasm en el ao de 1749 en un ensayo

titulado: Observation supon the generation, composition, and decomposition of

animal and vegetable substances: observaciones acerca de la generacin,

composicin y descomposicin de las substancias animales y vegetales.

Aunque la teora de Needham de la generacin fue fundamentada casi

exclusivamente en los fenmenos revelados por el microscopio6, trat de

generalizar por medio de sus conclusiones una teora universal de la epignesis,

rechazando las ideas tradicionales mecanicistas de la naturaleza de la materia

(Roe, 1983).

Un profesor y sacerdote italiano de fsica y matemticas contemporneo de

Needham, llamado: Lazzaro Pudding Spallanzani (Reggio, Italia 1729- Pavia,

Filipinas 1799), es considerado el padre de la biologa experimental, sus estudios

se encaminaron a diversas corrientes como: la generacin espontnea, la

respiracin, circulacin y reproduccin de mltiples especies.

Fue el primer ser humano en realizar una inseminacin artificial en un can (esto

implica 243 aos atrs), demostrando la importancia de los espermatozoides en la

fecundacin, lo cual plasm en 1768 en su obra titulada: Prdromo di un opera da

imprimersisopra le riproduzionianimali: Prdromo de una obra notable antes de la

reproduccin animal(Adams, 1929).

6De hecho su primera publicacin a la edad de 32 aos en 1745 se llam: un relato de algunos descubrimientos nuevos al microscopio.



La controversia cientfica de la espontaneidad de la vida en esa poca estara

experimentalmente surgiendo hacia una carrera lenta a ser confirmada o refutada.

Mas adelante en el siglo XIX se realizaron descubrimientos y avances

significativos en la tecnologa asociada a la conservacin y transformacin de

alimentos; Napolen Bonaparte (Ajaccio, 1769 Santa Elena, 1821)estimul la

investigacin en tecnologa alimentaria como muy pocas figuras lo han hecho; en

1811 por medio de un decreto ofrece 42000 hectreas de terreno cultivable para

incentivar el cultivo de remolacha azucarera (Beta vulgaris var. Conditiva) y

concede crditos por 1.000.000 de francos franceses (FRF) (160.000 actuales

aproximadamente) para estudiar la extraccin industrial del azcar exentos de

impuestos y derechos durante cuatro aos para el azcar fabricado en ese pas.

Figura 1. Dibujo realizado por Francesco Redi en su libro: Esperienze intorno alla generazion edegl' insetti: experiencia en torno a la generacin de insectos publicada en 1668; la titula: gusanos y moscas de huevos encontrado en hojas viejas, Redi dice de ellos: debido a que mi cerebro me da escasa ayuda en describir exactamente estos pequeos animales, les enviar un escrito detallado en su tamao natural y ampliada por un microscopio ordinario de un solo cristal.



En enero de 1812 Benjamn Delessert logra extraer el azcar de la remolacha

blanca en su refinera de Passy (Paris), esto induce rpidamente la creacin de

escuelas en qumica azucarera, cuatro en Francia y una en Baviera. Bonaparte

condujo sus ejrcitos victoriosos por Europa, pero las fuerzas, el rendimiento y la

actitud de los soldados disminua proporcionalmente al ir escaseando los

alimentos en las campaas; en esta poca no se conoca un mtodo eficaz de

preservacin alimentaria y mas aun, que se ajustara a los rigores de la guerra; por

ello en 1795 el gobierno ofreci 12.000 francos a la persona que hallara un

mtodo de conservacin de alimentos para soldados y marinos.

Quien reclamara el premio seria un fabricante de cerveza llamado Nicols Appert

(Chlons 1749-1841) hijo de un mesonero, logr calentar alimentos en recipientes

de latn, sellndolos y empacndolos realizando los primeros enlatados; an que

estos no posean un periodo de vida largo (hasta que su sobrino cre el autoclave)

logr llevar alimentos conservados a las tropas de ocupacin. El procedimiento se

basaba en la esterilizacin de los articulos alimenticios - carne, pescados, frutas,

verduras - calentndolos durante varias horas al bao maria en botellas flojamente

taponadas. Luego las botellas se cerraban hermticamente forzando los tapones y

sujetndolos con alambres. Merced a su descubrimiento, Appert gan en 1809 el

premio ofrecido por Napolen al que suministrara un rancho variado a sus tropas.

Con su importe fund en Paris la fbrica de conservas Appert. Dio a conocer su

mtodo en El libro de todos los hogares o El arte de preservar durante varios aos

toda clase de substancias animales y vegetales. Los franceses perpetuaron su

nombre denominando appertisation al sistema de conservacin por l ideado.

Louis Pasteur nacido en 1822 en Dole (Francia) es el padre de la higiene actual, la

salud publica y la moderna medicina; adelantado 100 aos a su poca implement

procesos que en la actualidad llevan su nombre como el termino pasterizacin. A

la edad de 26 aos en Estrasburgo, fue reconocido por su trabajo de actividad

ptica con esteroismeros de los cristales de cido tartrico provenientes del vino,

el cual present a la Academia de Ciencias de Paris. El descubrimiento de la

asimetra de molculas orgnicas de acido tartrico hiso posible estudios



posteriores de la fermentacin alcohlica. Descubri que las clulas de levaduras

eran las responsables del proceso de fermentacin del vino, cuyos procesos

metablicos se podan comparar con la produccin lctica y actica(Ligon., 2002).

Gracias a sus investigaciones elimin la teora de la generacin espontanea y

obtuvo la primera vacuna contra la rabia. Muri el 28 de septiembre de 1895 en

Paris.

Figura 2. Busto de Louis Pasteur, ubicado en la entrada del Instituto Pasteur en Paris, donde se exhiben objetos utilizados en sus investigaciones y reposan sus restos mortales. Fotografa del autor.

Heinrich Hermann Robert Koch (Clausthal, Alemania 1843 - Baden-Baden,

Alemania 1910) fue un mdico alemn considerado el fundador de la

bacteriologa, aisl el bacilo de la tuberculosis en 1882 y el del clera en 1883.

Escribi cinco postulados7 los cuales permiten el aislamiento e identificacin de

7Los cinco postulados de Robert Koch son: (i) el agente patgeno debe estar presente en cada caso de la

enfermedad en las condiciones apropiadas y ausente en las personas sanas, (ii) el agente no debe aparecer en

otra enfermedad de manera fortuita o saprfita, (iii) el agente debe ser aislado del cuerpo en un cultivo puro a

partir de las lesiones de la enfermedad, (iv) el agente debe provocar la enfermedad en un animal susceptible al

ser inoculado, y (v) el agente debe ser aislado de nuevo de las lesiones producidas en los animales de

experimentacin.



agentes causantes de enfermedades infecciosas(Cohen, 1994). Por sus

descubrimientos recibi el premio novel de medicina en 1905.

A partir de experimentos de cruzamientos con guisantes efectuados en el jardn de

un monasterio en1856 un sacerdote y cientfico ingles desarrollar una serie de

leyes destinadas a la explicacin del comportamiento reproductivo llamado Gregor

Mendel, (Hyncice, Moravia,1822 Brnn, Repblica Checa1884)conocido como el

padre de la gentica. leyes de Mendel, gracias a las cuales es posible describir los

mecanismos de la herencia y que fueron explicadas con posterioridad por el padre

de la gentica experimental moderna, el bilogo estadounidense Thomas Hunt

Morgan (1866-1945). Las tres leyes de Mendel son (i) uniformidad, (ii) segregacin

indeUn cientfico Austriaco llamado Erwin Chargaff (Czernowitz, 1905 New York

City, USA, 2002)propuso el la dcada de los aos 20 dos leyes que implic el

desarrollo de las bases fundamentales del descubrimiento de la estructura

molecular del ADN aos mas tarde; Chargaff propuso la combinacin y el

contenido de las bases nitrogenadas A(adenina), G(guanina), C(citosina) y

T(timina) presentes en el ADN ( desoxirribonucleico) tal cual las conocemos hoy

en da. Sus dos leyes manifiestan: (i) el contenido de adenina (A) es igual al de

timina (T) y a su ves el contenido de guanina (G) es igual al de citosina (C). (ii)



esto implica que el contenido de purinas (AG) es igual al contenido de pirimidinas

(TC).

Figura 3. Fotografa de Erwin Chargaff en 1978, en su oficina de la universidad de Rockefeller Estados Unidos. Tomado de: Annals of the New York Academy of Sciences (1979) 325, 345-360.

La revolucin molecular poco a poco se gestaba; no tanto por la fisiologa (ciencia

que estudia las funciones de los seres orgnicos) si no por dos ramas de la

biologa: la inmunologa (rama de la biologa que estudia las alteraciones en las

funciones del sistema inmunitario) y la microbiologa (rama de la biologa

encargada del estudio de los microorganismos) que emprendieron su compromiso

intrnseco con la beneficiaria: la gentica (es el campo8 de la biologa que busca

comprender la herencia biolgica que se transmite de generacin en generacin);

esta palabra fue utilizada por primera vez en 1905 por el ingles William Bateson,

cuando las observaciones de Mendel fueron redescubiertas.

8La ciencia es el conjunto de conocimientos sistemticamente estructurados, y susceptibles de ser

articulados unos con otros; un campo de estudio tambin llamado disciplina acadmica son

caracterizados por los diversas estrategias tcnicas e intelectuales que delimitan zonas de

conocimientos, estos a su vez poseen diversas ramas o sub-disciplinas.



Figura 4. Breve historia de la gentica y la biologa molecular .Tomado de: B. Sager, Technological Forecasting& Social Change 68 (2001) 109129

Junto a estos descubrimientos y a lo largo de cincuenta aos (ver figura 3) se

establecen las bases cientficas y tecnolgicas de la llamada biotecnologa

moderna, junto con sus alcances en gentica molecular.

Por primera ves en la historia se utiliza el termino Biotecnologa, lo hace el

ingeniero Karl Ereky, en 1918. Ya en la dcada del 20 se emplearon tcnicas de

mejoramiento agrcola en los Estados Unidos incrementando la productividad del

campo, logrando ser lder en 1940.

Tabla 1. Compendio sobre diversos acontecimientos histricos, relevantes a la biotecnologa alimentaria.

Ao / Periodo Personas / Descubrimiento



Sociedades

900 A.C. (Paleoltica) Sociedades humanas

primitivas

Domesticacin de plantas y animales,

inicindose el desarrollo de la agricultura,

seleccin artificial

6000-4000 A.C. Sumerios, babilonios,

asirios y egipcios.

Bebidas alcohlicas (cerveza y vino)

productos fermentados (levaduras, vinagre

IV D.C. Sociedades de China o

del Medio Oriente.

Destilacin de bebidas alcohlicas a partir de

grano fermentado. Productos lcteos (queso,

yogurt)

1200-1521 D.C. Mexicas (Mesoamrica)

Bebidas alcohlicas (pulque, pozol y tequila),

tecuitlatl alimento elaborado a base de alga

Spirulina platensis, cuitlacochin alimento de

hongo Ustilago maydis

1680 Leeuwenhoek

Invencin del microscopio, descripcin de

animculos responsables de grandes

eventos en la fermentacin.

1857 Louis Pasteur

Establece las bases cientficas de la

biotecnologa. Pasteurizacin del vino con

calor al detectar que el vino contena

microorganismos.

1860 Gregor Mendel

Prueba que la transmisin de los caracteres

hereditarios obedece reglas precisas. Nace la

idea de los genes.

1869 Miescher Aisla el ADN por primera vez

1877 Khn Acuo el trmino enzima

1905

Erwin Chargaff

propuso el la decda de los aos 20 dos leyes

que implic el desarrollo de las bases

fundamentales del descubrimiento de la

estructura molecular del ADN aos mas tarde;

Chargaff propuso la combinacin y el

contenido de las bases nitrogenadas.

1919 Karl Ereky

ingeniero hngaro, utiliza por primera vez la

palabra biotecnologa

1920 Thomas Hunt Morgan Demuestra que los genes se hallan en los

cromosomas.



1928 Alexander Fleming Descubrimiento de la penicilina.

1944 Avery

Proporciona evidencias de que el DNA, porta

la informacin gentica durante la

transformacin bacteriana.

1953 James Watson y Francis

Crick

describen la estructura doble hlice de la

molcula de ADN.

1965 R. W. Holley

El bilogo norteamericano R. ley por

primera vez la informacin total de un gen de

la levadura compuesta por 77 bases, lo que le

vali el Premio Nobel.

1970 Har Gobind Khorana

el cientfico estadounidense Har Gobind

Khorana consigui reconstruir en el

laboratorio todo un gen.

1973 Stanley Cohen

Herbert W. Boyer

Se desarrolla la tecnologa de recombinacin

del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad

de Stanford, y Herbert W. Boyer, de la

Universidad de California, San Francisco.

1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molcula de cido nucleico

compuesta por 206 bases.

1976 Robert Swanson y Dr.

Herbert Boyer

crean Genentech, la primera compaa de

biotecnologa.

1982 . Se produce insulina para humanos, la primera

droga derivada de la biotecnologa.

1983

Se aprueban los alimentos trasgnicos

producidos por Calgene. Es la primera vez

que se autorizan alimentos transgnicos en

Estados Unidos.

2003

Cincuenta aos despus del descubrimiento

de la estructura del ADN, se completa la

secuencia del genoma humano.

2004

La ONU y el Gobierno de Chile organizan el

Primer Foro Global de Biotecnologa, en la

Ciudad de Concepcin, Chile (2 al 5 de

marzo).

La FAO aprueba los cultivos GM e indica que

estos ayudarn a los agricultores pobres y a

los consumidores de pases en desarrollo.

2005 Los cultivos GM han aumentado en US$



27.000 millones las ganancias agrcolas, y han reducido los impactos de la agricultura

sobre el ambiente.

2006

La American Dietetic Association publica que

los cultivos GM mejoran la calidad, valor,

variedad y produccin de alimentos.

2007 2 millones de agricultores en 23 pases

cultivan plantas transgnicas.

2008

3% del maz y 91% de la soya cultivada en

EEUU son variedades GM capaces de tolerar

mejor malezas e insectos.

2009

14 millones de agricultores en 25 pases

cultivan 134 millones de ha con plantas

transgnicas

En 1920 el bilogo norteamericano Thomas Hunt Morgan (Lexington, EUA 1866 -

Pasadena, EUA 1945) reconoci la presencia de los cromosomas sexuales y de lo

que se conoce en gentica como herencia ligada al sexo. Demostr que los

factores mendelianos (los genes) se disponan de forma lineal sobre los

cromosomas. Los experimentos realizados por Morgan y colaboradores revelaron

tambin la base gentica de la determinacin del sexo. Morgan continu sus

experimentos y demostr en su "Teora de los genes" que estos se encuentran

unidos en diferentes grupos de encadenamiento, y que los alelos (pares de genes

que afectan al mismo carcter) se intercambian o entrecruzan dentro del mismo

grupo.

En 1928 El cientfico escocs Alexander Fleming descubre la enzima

antimicrobiana lisozima y a partir del hongo Pelicilium chrysogenum obtiene la

penicilina, antibitico que cambiar la historia de la medicina y la biotecnologa. El

descubrimiento, inicialmente desestimado por sus colegas, fue comunicado por

Fleming a la British Journal of Experimental Pathology.



Figura 5. Thomas Hunt Morgan; fue galardonado con el premio nobel de fisiologa o medicina en 1933 por la demostracin de que los cromosomas son portadores de los genes, lo que se conoce como la teora cromosmica de Sutton y Boveri.

La penicilina comenz a fabricarse en plena II Guerra Mundial, como resultado de

avances importantes en tcnicas de esterilizacin a gran escala, mejora de las

instalaciones de fermentacin (incluyendo la aireacin), cultivo del hongo, etc. Se

disean estrategias para mejorar genticamente las cepas microbianas

industriales.



Figura 6. Alexander Fleming, descubridor de la cepa Pelicilium chrysogenum, productora de la penicilina.

Frederick Griffith (Cheshire, Inglaterra, 1881 Londres, Inglaterra, 1941) en la

dcada de 1920 descubri que al inyectar a ratones con pequeas dosis de

neumococos no virulentos junto con grandes cantidades de neumococos

patgenos pero muertos por calentamiento, los animales no slo mueren de

neumona sino que muestran en su sangre bacterias encapsuladas viables; es

decir, en estas condiciones experimentales el neumococo no virulento adquiere la

informacin para sintetizar la cpsula (se transforma, dira Griffith) en el cuerpo del

ratn y, con ella, la capacidad de producir enfermedad. Griffith concluy que haba

algn principio que transform las cepas rugosas (R) en lisas (S) con una

cubierta de azcares. Estos resultados junto con su teora los expone en la

publicacin: The significance of pneumococcal types. Journal of Hygiene 27,

113159 (1928). De esta manera se iniciaba la gestacin del principio de

transformacin.

En 1941 el medico Oswald T. Avery (Halifax, Nova Scotia, Canada, 1877

Nashville, USA, 1955) en la universidad de Rockefeller en Nueva York se interes

en los resultados de Griffith y se propuso identificar la molcula responsable de

este principio transformador, Avery junto con Colin MacLeod (Port Hastings,

Nova Scotia, Canada 1905 USA, 1972) y Maclyn McCarty (South Bend, Indiana

USA, 1911 New York 2005) iniciaron experimentos in-vitro descomponiendo las

clulas muertas por calor en sus componentes mas importantes; con los cuales

realizaron estudios de transformacin. Dichos ensayos mostraron que la lisis de

las clulas (S) muertas por calor podran cambiar las otras clulas Rugosas (R) en

lisas (S). La molcula transformadora estaba en algn lugar de la lisis.



Figura 7. Experimento realizado por Frederick Griffith , en 1928, Utilizando dos serotipos de cepas de neumococo catalogadas como R de rugosa (por la apariencia de las colonias en medio de cultivo con agar) y S (lisas), de las cuales el serotipo S mostraba una alta virulencia, mientras la R no; esto implicaba que si se inoculaba un roedor con el serotipo R este no presentaba sntomas ni enfermaba (figura A); lo contrario ocurra con la cepa S la cual causaba la muerte a la unidad experimental (figura B); luego se paso por calor una suspensin de la cepa S, ocasionndoles la muerte a la totalidad de las clulas y eliminando la caracterstica virulenta de la misma; lo cual implicaba que un ratn inoculado con esta suspensin no le causara enfermedad alguna ni mucho menos morira (figura C). Una mezcla de una suspensin

de clulas R (no virulentas) y las S pasadas por calor (no virulentas tambin) debera de esperarse que un ratn inoculado con esta no enfermase ni mucho menos muriera, algo similar a la figura A, pero los resultados fueron contrarios (figura D) el roedor enferm y pereci. La explicacin de este resultado conllev al concepto de transformacin bacteriana por parte de Griffith. Figura tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Griffith.

Probaron cada uno de los componentes de la lisis para la actividad

transformadora. Primero incubaron la lisis

de cepa lisa muerta por calor con una enzima,

SIII, que consume completamente la cubierta

de azcar. La lisis de cepa lisa sin cubierta

segua siendo til para transformar. Esto les

revel que las cepas R no creaban una

nueva capa a partir de las partes de la

cubierta de cepa lisa. Luego incubaron la



lisis de cepa lisa sin cubierta con protenas que digieren enzimas (tripsina y

quimotripsina) y despus probaron la habilidad de esta lisis para transformar. Esta

lisis sin protenas segua trasformando, as que el principio trasformador no era

protena. Cuando queran probar y purificar la lisis, precipitaron los cidos

nucleicos ADN y ARN- con alcohol.

Figura 8. Oswald T. Avery en 1941, en un laboratorio de la universidad de Rockefeller USA; en 1944 Avery junto con los doctores: Maclyn McCarty y Colin Munro MacLeod publican una serie de trabajos en el Journal of Experimental Medicine, resultados conducentes a demostrar que el ADN era la molcula encargada del principio de transformacin en bacterias9. A pesar de la enorme importancia y tracendencia de estos descubrimientos, ninguno de los autores fue galardonado con un novel. Fotografia tomada de: http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ResourceMetadata/CCGMDY .

9 El artculo publicado es: Avery, Oswald T., Colin M. MacLeod, and Maclyn McCarty. "Studies on

the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction

of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III."

Journal of Experimental Medicine 79, 2 (February 1944): 137-158.



Figura 9. Colin Munro MacLeod y Maclyn McCarty en 1965, en una ceremonia dedicada a la memoria de Oswald T. Avery en el Instituto de Rockefeller USA. Fotografia tomada de: http://genmed.yolasite.com/history.php

Fueron los primeros en aislar los cidos nucleicos de un neumococo. Cuando

vieron que el principio transformador no estaba en la cubierta de azcar, ni en la

protena sospecharon que tal vez estara en uno de los cidos nucleicos.

Disolvieron la mezcla con alcohol en agua y con ayuda de RNAsa destruyeron el

ARN dejando en la solucin ADN, de tal manera que esta solucin tenia la

capacidad de transformar, luego degradaron el ADN y obtubieron el efecto

contrario. Avery y sus colegas concluyeron que el ADN era el principio

transformador y publicaron sus resultados en 1944

En diciembre de 1962, James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins,

compartieron el Premio Nbel de Medicina y Fisiologa, por haber establecido en

1953 la estructura molecular de los cidos nucleicos (en particular el DNA). Quince

aos despus de ese logro Watson public, el libro titulado: La doble hlice.



En 1952 el cientfico estadounidense Alfred D. Hershey (Owosso, 1908 - Nueva

York, 1997) y Martha Cowles Chase, (Cleveland USA 1927 USA 2003)

realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las

protenas eran el material hereditario. Marcaron el ADN del fago T2 con fosforo

radioactivo (P-32) e infectando la bacteria E.coli, estableciendo que el marcaje (P-

32) estaba presente en el interior de las bacterias. En un segundo experimento

marcaron la capside de los bacterifagos con azufre radiactivo (S-35) y

nuevamente infectando dichas bacterias; esta vez no hubo presencia de azufre

radiactivo dentro del E.coli, estableciendo de esta manera que el ADN es la

macromolcula que posee la informacin gentica (Hershey, et al 1952). Este

experimento se conoce como: el experimento de Hershey y Chase10. El doctor

Hershey fue galardonado con el premio novel en Fisiologa o Medicina en el ao

de 1969.

Figura 10. Alfred D. Hershey y Martha Cowles Chase, autores del experimento que dilucid al ADN y no la protena, como la molcula encargada de transportar la informacin gentica.

10 Estos resultados fueron publicados el 20 de septiembre de 1952 en el Journal of General

Physiology, Independent Functions Of Viral Protein And Nucleic Acid In Growth Of

Bacteriophage.



Figura 11. James D. Watson y Francis Crick, en la famosa fotografa tomada en 1953 por Antony Barrington en la universidad , cerca de un modelo estructural del acido desoxirribonucleico propuesto por ellos; tomado del libro: The Double Helix (1968) [Plaza & Jans 1970] Penguin Books, 1999.

En 1965 Robert William Holley (Urbana Illinois, EUA 1922- EUA 1993) obtiene la

estructura primaria completa de un RNA natural (el tRNA de la alanina de

levadura) y se sugiere su posible estructura secundaria11 ( Holliday, R, 1964).

Hargobind Khorana (Raipur Multan, Pakistn 1922- Massachusetts, USA 2011)

en1970 descubri las asignaciones del cdigo gentico para distintos aminocidos

y sintetiz, artificialmente, un gen por primera vez; este avance implic la

elaboracin del cdigo gentico, y ello gracias a su labor realizada en la sntesis

de 64 codones. Con este descubrimiento la biologa molecular dio un gran salto

adelante en su evolucin, por primera vez se conoca la transferencia y traduccin

de la informacin contenida en las secuencias de nucletidos a aminocidos; el

11 Robert William Holley fue galardonado con el premio novel de Fisiologia o Medicina en 1968,

gracias a su artculo publicado en 1962: Purification of the Alanine-, Valine-, Histidine-, and

Tyrosine-acceptor Ribonucleic Acids from Yeast



dogma central de la biologa molecular se estaba gestando; ya se conoca el flujo

de la informacin gentica:

Figura 12. Dogma central de la biologa molecular. En el proceso de replicacin interfiere la ADNpolimerasa, en la traduccin la ARNpolimerasa y en la transcripcin inversa la enzima transcriptasa reversa.

Khorana continu trabajando sobre el ADN y el ARN de la E. Coli, un gen que

posee 126 pares de bases nucletidas, esto lo convirti en el primer cientfico que

sintetiz oligonucletidos. Estos descubrimientos le valieron el premio novel de

medicina en 1968.

Stanley Cohen y Herbert Boyer en 1973 de la Universidad de California en San

Francisco cortaron el gen de un virus y lo pegaron en una bacteria. Cuando la

bacteria se reprodujo, hizo copias del gen del virus. Los investigadores

demostraron que las bacterias podan convertirse en fbricas de protenas. Al

recombinar genes de esta manera, Cohen y Boyer fundaron la tecnologa de

recombinacin del ADN.

Avanzado el siglo XX, las posibilidades para actuar sobre la seleccin gentica

eran limitadas: cruces entre plantas y animales de la misma especie (o de

especies similares), seleccin de los individuos con rasgos deseados,

retrocruzamientos (un proceso largo y lento), mutaciones con agentes fsicos



(rayos UV, rayos X) o qumicos, con ulterior bsqueda (seleccin o rastreo -

screening) de alguna variante de inters (algo tedioso y frecuentemente

infructuoso), etc.

Figura 13. Hargobind Khorana, descubri las asignaciones del cdigo gentico para distintos aminocidos y sintetiz, artificialmente, un gen por primera vez; galardonado con el premio novel de medicina en 1968.

Recin en la dcada de los 70 se consolida un conjunto de tcnicas de laboratorio

revolucionarias que por primera vez permiten "manipular" de modo racional el

ncleo informativo vital. Son tcnicas y herramientas con las que se puede

modificar el ADN de acuerdo a diseos previos y objetivos concretos (de ah el

nombre popular de Ingeniera Gentica).

La Ingeniera Gentica (I.G.), mejor llamada tecnologa del ADN recombinante in

vitro, se caracteriza por su capacidad de cortar y empalmar genes o fragmentos de

ADN de organismos distintos, creando nuevas combinaciones no existentes en la

Naturaleza, combinaciones que ponemos a trabajar en el interior de una variedad

de organismos hospederos, para nuestro provecho.



Leccin 4. Investigacin, tecnologa y produccin

Al igual que la revolucin informtica, la biotecnologa nos presenta una amplia

gama de cambios futuros que estarn presentes en cada una de las cosas con las

que relacionemos nuestras vidas; investigacin bsica, aplicaciones agrcolas,

obtencin de productos teraputicos, sistemas de diagnsticos moleculares,

biorremediacin y alimentos

La ventaja de Colombia frente a otros pases desarrollados tcnicamente radica en

su infinita biodiversidad, como fuente prolfica y virgen de recursos genticos. Una

de estas aplicaciones biotecnolgicas son los usos industriales, especficamente

en alimentos.

El profesional en alimentos para generar y ejecutar ideas en la transformacin de

materias destinadas a la alimentacin, que requieran procesos llevados a cabo por

microorganismos, clulas anmales o molculas orgnicas provenientes de rutas

metablicas, debe estar preparado en el lenguaje multidisciplinario manejado por

la biotecnologa. El ingeniero de Alimentos debe estar en la capacidad de adaptar

la tecnologa a nuestras necesidades, con el objeto de una explotacin racional y

accesible a todos en el territorio nacional.. En el manejo de bioindustrias, debe

optimizar la produccin y modificacin de alimentos y manejar las operaciones

como fermentaciones, transformacin de sustratos a productos, extraccin y

purificacin, lo cual implica la columna vertebral de cualquier bioproceso.

Por medio de la biologa molecular, se manipulan genticamente tanto clulas

eucariotas como procariotas, permitiendo transformar desde una bacteria que

produzca un metabolito en menor tiempo requerido para la hidrlisis del almidn,

hasta la clonacin de ganado vacuno (en febrero o marzo del 2002 se obtuvieron

los primeros porcinos clonados en Colombia) que produzca leche con bajo o

mayor porcentaje de grasa o para extraer de ella algn componente requerido

para la nutricin.



Leccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional

Por tal motivo existe una simbiosis permanente entre la biotecnologa y la

investigacin, ya que la primera se comporta como un puente entre la

investigacin aplicada o bsica con su aplicacin industrial. No se puede concebir

la biotecnologa sin una investigacin permanente que aumente la calidad del

producto final.

Segn Colciencias en Colombia actualmente existen 74 grupos de investigacin

relacionados con biotecnologa, de los cuales el 35% son universidades, 33%

pertenecen al sector productivo, 27% a centros de investigacin privados y el

restante a no formales. Lo interesante de estas estadsticas es que de esos 74

grupos el 57% su campo de aplicacin es vegetal y agrcola, el 17% en salud

humana, el 14% en ambiental, el 7% en animal y tan solo el 5% del total es una

aplicacin directa industrial.

Las universidades colombianas estn investigando o estn entrando en ese

campo, prueba de ello es que del periodo comprendido entre 1991 y 1996 el

gobierno nacional suministr becas de doctorado relacionadas con biotecnologa

representando un 4.6% del total.

Con respecto a la financiacin en investigacin, los entes universitarios ocupan el

segundo lugar despus de los centros de investigacin12, en el suministro de

recursos destinados a la Biotecnologa.

Los entes educativos deben (y el plan nacional de educacin as lo exige) realizar

investigacin para aumentar su calidad acadmica, y la biotecnologa es un medio

de cultivo propicio para este fin; pero se debe fomentar vnculos de unin con la

industria para su aplicacin.

12 Muchos de estos centros de investigacin se encuentran ubicados en campus de universidades.



El ingeniero de alimentos no debe poseer un perfil esttico, si no dinmico

adecuado a las necesidades del pas; a su permanente cambio; de tal manera que

pueda proyectar se a la par con el curso continuo de la ciencia.

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CAPITULO 2: BIOPROSPECCIN Y BIONEGOCIOS

Leccin 6. Definicin de bioprospeccin y bionegocios

Existen varias definiciones de bioprospeccin, la tabla 2 resume algunas propuestas al respecto:

Tabla 2. Definiciones de bioprospeccin.

Autor y ao Definicin

Sittenfeld y Gmez, 1993.

Investigacin realizada para identificar especies, variedades, genes y productos con usos actuales o potenciales por parte de la humanidad. Juega un papel fundamental para el uso y proteccin racional de la biodiversidad

RAFI, 1993

Bsqueda de recursos qumicos y genticos de valor comercial a travs de la investigacin y anlisis de la diversidad biolgica y del conocimiento tradicional indgena

Carrizosa, 2002

Bsqueda de materia viva con propiedades medicinales, industriales, farmacolgicas y biotecnolgicas, con marcadas implicaciones sociales, culturales, econmicas, jurdicas y polticas

Alatorre, 1995

Bsqueda de informacin a partir de especies biolgicas para su uso posterior en procesos de produccin en diversos sectores

Chapela, 1996

Bsqueda intensa de metabolitos secundarios novedosos a partir de fuentes naturales, tradicionalmente de microorganismos, pero tambin se extiende a plantas y animales

Melgarejo et al, 2002.

Temtica y trabajo colectivo orientados a la bsqueda, conocimiento y seleccin de organismos o productos derivados, con uso actual o potencial en salud, alimentacin, industria y medio ambiente, entre otros y su aprovechamiento sostenible en procesos productivos a escala industrial o artesanal, con aplicacin nacional o internacional de los productos o servicios generados



Bionegocios

Los Bionegocios son un tipo de aprovechamiento rentable pero adems

sustentable de diversos productos biolgicos como la agroindustria, los

econegocios, la bioindustria y otros sistemas que incorporan el uso sostenible de

los recursos, reconociendo los derechos de las comunidades ah vivientes, han

abierto nuevas posibilidades para generar actividades econmicas en base a la

biodiversidad. En la figura 14 se reflejan las inter-conexiones entre bionegocios,

comercio e industria.

con

Figura 14. Relacin global entre bionegocios, comercio e industria.

Principios

En el 2004 por la Iniciativa Biotrade de la UNCTAD se determinaron criterios y

principios para lograr consolidar programas en el logro de la comercializacin de

productos derivados de la biodiversidad y el biocomercio. Estos principios son:

1. Conservacin de la biodiversidad

2. El uso sostenible de la biodiversidad

BIONEGOCIOS

SOSTENIBLES

SISTEMAS

SUSTENTABLES

PRODUCCIONES LIMPIAS



3. La distribucin equitativa de beneficios derivados del uso de la

biodiversidad

4. Sostenibilidad socio-econmica (de gestin, produccin y mercados).

5. Cumplimiento de la legislacin nacional e internacional y los acuerdos.

6. El respeto de los derechos de los actores involucrados en el Biocomercio

7. Claridad sobre la tenencia de la tierra, el uso y acceso a los recursos

naturales y el conocimiento

Productos y servicios del biocomercio

Las actividades de Biocomercio en general se orientan hacia la produccin,

transformacin y comercializacin de productos derivados de la utilizacin

sostenible de los recursos biolgicos, o la prestacin de los servicios derivados de

tales recursos. Dentro de los productos de Biocomercio se puede incluir a los

provenientes de la recoleccin silvestre o de las prcticas de cultivo. El ltimo se

refiere a los productos derivados del cultivo de especies nativas (domsticos y

variedades silvestres) a travs de actividades como la agricultura o la acuicultura.

En este caso, el cultivo se considera como una estrategia para asegurar la

conservacin de especies en peligro de extincin y sus ecosistemas.

Los productos derivados de la recoleccin silvestre incluyen productos tales como

la fauna (por ejemplo, peces ornamentales), derivados de la fauna (por ejemplo,

piel de cocodrilo o de carne) y flora (plantas medicinales).

Leccin 7. Vigilancia tecnolgica

Segn Jakobiak, la vigilancia tecnolgica consiste en la observacin y el anlisis

del entorno cientfico, tecnolgico y de los impactos econmicos presentes y

futuros, para identificar las amenazas y oportunidades. Para Jakobiaky Dou es la

observacin y el anlisis del entorno seguidos por la difusin de las informaciones

seleccionadas y analizadas, tiles para la toma de decisiones estratgicas.



En el Decreto xx del xx de 2011, en el artculo 52 se promuebe el uso de la

vigilancia tecnolgica para el seguimiento al acceso y uso de los recursos

genticos, los productos derivados o los conocimientos tradicionales asociados:

El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible implementar un programa de

vigilancia tecnolgica para identificar las solicitudes de patentes y las patentes

otorgadas en oficinas de propiedad industrial de otros pases que involucren

acceso a recursos genticos y conocimientos tradicionales asociados de origen

colombiano, los datos de identificacin y ubicacin de los solicitantes y cualquier

otra informacin que permita identificar la apropiacin ilegal y la utilizacin no

autorizada de recursos genticos, productos derivados o conocimientos

tradicionales asociados de origen colombiano con el fin de tomar las medidas

correspondientes en cuanto a evitar el otorgamiento de patentes con violacin al

rgimen de acceso a recursos genticos y conocimientos tradicionales asociados

de origen colombiano e identificar la generacin de beneficios derivados de la

explotacin de estos recursos y conocimientos.

Leccin 8. Bionegocios: modelo biotecnologico tipico

El modelo biotecnolgico tpico, se basa fundamentalmente en los siguientes

aspectos:

1. Concepcin de la idea.

2. Planeacin y concrecin de la idea.

3. Desarrollo tecnolgico.

3.1. Investigacin en laboratorio.

3.2. Investigacin en planta piloto.

3.3. Planta industrial.

4. Produccin y comercializacin.

El desarrollo tecnolgico se debe iniciar fundamentalmente con una escala menor,

lo que implica bajos volmenes, baja capacidad y directamente costos bajos



(laboratorio). En esta fase se puede cometer errores experiementales y probar

diversas alternativas, con el nico propsito de producir informacin confiable que

permita el escalado a planta piloto. En esta ltima los volmenes son mayores al

laboratorio, e igual el objetivo ltimo es experimentar y producir informacin para

escalar a nivel industrial. En la ltima etapa la experimentacin no existe y el

perfeccionamiento del producto final es el objetivo ltimo.

Leccin 9. Areas biotecnologicas alimentarias con alto potencial de

inversion

Existen diversas lneas con un alto potencial de inversin y desarrollo, la figura 16

muestra las mas importantes.

Entre las reas que siempre se han destacado por su rentabilidad y utilidad directa

es la agricultura, en la tabla 3 se muestran algunos eventos en Colombia

relacionados con productos genticamente manipulados (GM). Con respecto a ello

desde el 2002, ao en que Colombia empez a cultivar semillas biotecnolgicas,

hasta ahora el nmero de hectreas de cultivos GM ha aumentado

significativamente. Ocho aos despus de la implementacin de esta tecnologa,

el incremento en la adopcin de estos cultivos refleja los grandes beneficios que

han aportado al sector agrcola.

En el 2010, se sembraron 37.657 hectreas de algodn GM. Los aos anteriores,

el algodn hab

generalidades contextualizacion bioprospeccion normatividad

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