HISTORIA DE LA BIOTECNOLOGIA

HISTORIA DE LA BIOTECNOLOGIATema 2

Dra Delia Benuzzi

Curso Introduccin a la Biotecnologa Responsable: Dr Ariel Ochoa1DEFINICIONSegn la Organizacin de Cooperacin y Desarrollo Econmicos:Es la aplicacin de los principios cientficos y de la ingeniera al procesamiento de materiales por agentes biolgicos para proveer bienes y servicios.2Elementos de un proceso biotecnolgico i.Seleccin del organismo de Trabajo y Formulacin del medio de cultivoii.Preparacin del medio, bioreactores y equipo de apoyoiii.Produccin de un cultivo activo y puroiv.Crecimiento del m.o. en elbioreactor bajocondiciones ptimas para laformacin del productov.Extraccin y purificacin del productovi.Manejo de los efluentes generados en el proceso3Biotecnologa: es la disciplina que se refiere al uso de organismos vivos o de sus productos en procesos industriales a gran escala.Biotecnologa microbiana: se refiere especficamente a los procesos en los que intervienen microorganismos y sus enzimas. Antes llamada Microbiologa Industrial.4La Microbiologa o Biotecnologa Industrial puede dividirse en dos fases distintas:

1. Biotecnologa Microbiana Tradicional:Implica la obtencin en gran escala de productos que naturalmente los mo son capaces de fabricar.2. Biotecnologa Microbiana Moderna es obtencin de productos con el uso de mo genticamente modificados ( OGM-ingeniera gentica). 5Df aceptada por la OMS (2001)Biotecnologa Moderna es la aplicacin de (i) tcnicas in vitro de cido nucleico, incluido el cido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyeccin directa de cido nucleico en clulas u orgnulos, o (ii) la fusin de clulas ms all de la familia taxonmica, que superan las barreras fisiolgicas naturales de reproduccin o recombinacin y que no son tcnicas utilizadas en la reproduccin y seleccin tradicionales. 6Productos microbianos 1.Enzimas: amilasas, glucosa isomerasa, proteasas. 2.Aditivos para alimentos: aa (fenilalanina en Nutrasweet, glutamato monosdico), vit. (B12, riboflavina) 3.Productos qumicos comunes: citrato, c. actico, etanol. Solventes industriales, alcoholes y acetona producidos por fermentacin. 4.Farmaceticos: Ab (penicilina, estreptomicina). Por ingeniera gentica las bacterias pueden producir insulina de uso humano. 5.Productos agrcolas: utilizacin de inoculantes de leguminosas y para silos. Control biolgico ej: Bacillus thuringensis Los mo proporcionaron alimentos y bebidas a la humanidad durante 8000 aos, sin que se supiera de su existencia..

7Fermentacin alcohlicaLa capacidad de las levaduras para producir alcohol (cerveza) la conocan los sumerios y los babilonios en el 6000 a.c. Fue importado a EgiptoMs tarde , aprox en el 4000 a.c. los egipcios descubren que el CO2 generado por las levaduras de cervecera poda hinchar el pan.8

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10Libro del Gnesis (9: 20,21): No se dedic a la labranza y plant una via. Bebi del vino, se embriag11OtrosUso de bacterias de cido actico para fabricar vinagre (vinum acre) El primer testimonio escrito del empleo del vinagre viene delImperio romano: gastrnomoApicio(contemporneo del emperadorTiberio, ao 40 ac) y autor del libro de cocina ms antiguo que se conoce en la cultura occidental,De re coquinaria, presenta recetas que emplean vinagreLas bacterias de los odres con su fermentacin lctica servan conservar la leche (yogur y leches cidas).

12Siglo XVII: Anthony von Leeuwenhoek (1632-1723) descubre el mundo microbiano con sus microscopios primitivos.Siglo XIV DC: Destilacin de bebidas alcohlicas. Siglo XIX: El desarrollo tcnico de los microscopios permite demostrar el origen de los microbios y vencer la creencia de la generacin espontnea.13La generacin espontnea es una teora que fue desarrollada por el griego Aristteles ( alrededor del 380 A.C.)Hablando de generacin espontnea, veamos algunas recetas interesantes14Van Helmont (1577-1644), el ms grande fisilogo de la poca, indica lo siguiente para la obtencin de ratones: un vaso lleno de trigo se cubre con una camisa sucia, preferentemente de mujer. Un fermento originado en la camisa y transformado por el olor de los granos, convierte el trigo mismo en ratones. Esta metamorfosis dura cerca de veintin das, o sea el tiempo de gestacin de ratn y nuestro naturalista se asombre de su notable rapidez15Ello, nos dice, es tanto ms admirable cuanto que los ratones originados por el trigo y la camisa no son pequeos ni lactantes, ni minsculos, ni deformes, sino muy bien formados y pueden saltar.16Francesco Redi (1626-1697): Mdico italiano que demostr que los gusanos de la carne son larvas de mosca y que no aparecen si la carne se guarda bien tapada (fiambrera).Lzaro Spallanzani (1729-1799): Naturalista italiano, demostr que los microbios son transportados por el aire; los mismos no invaden los frascos cerrados hermticamente.Nicolas-Francois Appert (1750-1841): Desarrolla los primeros procedimientos de enlatado.17Louis Pasteur (1822-1895): Fue quien sent las bases de la futura industria biotecnolgica al demostrar que todos los procesos de fermentacin eran el resultado de la actividad microbiana.

18Edward Buchner (1860-1917): Descubre, dentro de las clulas microbianas, las sustancias vitales responsables de todas las transformaciones qumicas: las enzimas.

19Hasta la primera guerra mundial (1914) no se usaron levaduras a nivel biotecnolgico, para fabricar otra cosa que no fuera alcohol.Sin embargo, las restricciones impuestas durante el conflicto anunciaron lo que puede llamarse como segunda era biotecnolgica.20La Guerra Mundial (1914-1918) supuso demandas biotecnolgicas:Proceso Neuberg para producir glicerol (para nitroglicerina) mediante la fermentacin dirigida de Saccharomyces cerevisiae. Agregando lcali y bisulfito de sodio al depsito de fermentacin alcohlica se fomentaba la produccin de glicerol.Proceso Weizmann, usando Clostridium acetobutylicum, para la produccin de disolventes como la acetona .21Tanques o biorreactores

22Los descubrimientos de Robert Koch (1843-1910) y Alexander Fleming (1928) revolucionaron el tratamiento de las enfermedades infecciosas con el descubrimiento accidental de los antibiticos: PenicilinaDurante la Segunda Guerra Mundial comienza la tercera era biotecnolgica, por la necesidad de contar con ciertos medicamentos para que las vctimas no murieran de sepsis bacteriana.23Puede decirse que la cuarta era biotecnolgica comienza a principios de la dcada de 1970, con el advenimiento de la Ingeniera Gentica.El descubrimiento de los sistemas de restriccin y modificacin en bacterias y la aplicacin de las endonucleasas.Los trabajos de Milstein y Kohler sobre la formacin de hibridomas con la posterior utilizacin para la produccin de anticuerpos monoclonales (1975).24Un hito que merece resaltarse ocurri en 1982 cuando la compaa Eli Lilly consigui la aprobacin de la Food and Drug Administration de los Estados Unidos de Norteamrica para la utilizacin de insulina humana clonada y producida en Escherichia coli. A esto siguieron los interferones, hormonas de crecimiento humana y bovina, el antgeno de superficie del virus de la hepatitis B, etc.25

50s60s70s80s90s2000s

Primer genoma secuenciadoPrimera protena terapeutica producida por ingeniera genticaEl cdigo genticoEs modelado.Era de la genmica funcionalChips de DNADiagnstico molecularFarmacologa molecularBiomedicina

Clonacin del primeranimalInicio de la ingeniera genticaSntesis enzimtica del ADN por PCRTaqCreacin de bases de datos de ADN y pptidos

Produccin deSOMATOSTATINAen bacterias26Resumen: Cronologa del desarrollo de la Biotecnologa

Era pre-Pasteur (anterior a 1865) Bebidas alcohlicas (cervezas, vinos) Productos lcteos (quesos, yogur) Vinagre Era Pasteur (1865 - 1940) Fermentaciones Industriales (etanol, butanol, acetona, glicerol) Produccin de cidos orgnicos (actico, ctrico, lctico) Era Antibitico(1940-1960) Produccin a gran escala de Antibiticos Transformaciones esteroidales (cortisona, estrgenos) Era post-antibitico (1960-1975) Produccin de: Aminocidos, Enzimas industriales Enzimas inmovilizadas Protena unicelular, Polisacridos Era Biotecnologa Molecular (1975-presente) Tecnologa ADN recombinante Primeros productos aparecen en el mercado en 1982 ( vacunas, insulina humana) 27En Amrica la biotecnologa alcanz expresiones notables con los Incas.En la era pre-hispnica.Produccin de bebidas alcohlicas fermentadas de maz: chicha.Conservacin de agro-alimentos almacenados sin contaminacin, hasta tres temporadas.Conservacin de papas liofilizadas, con tiempo de caducidad28Chicha blanca y chicha negra

29 Collcas

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34Concepto de NanotecnologaLa nanotecnologa es la rama de la tecnologa que se ocupa de manipular, moldear y controlar la materia de dimensiones muy pequeas , de 1 a 100 nanmetros.La nanobiotecnologa es el desarrollo de tcnicas biotecnolgicas en escala nano. La de desarrollo ms notable y espectacular es la Nanomedicina *Nanodiagnstico *Nanofarmacotecnia *Nanomedicina regenerativa

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36En tecnologa alimentariaLa nanotecnologa aumentara drsticamente la fecha de caducidad de los alimentos. La empresa Mars Inc ya cuenta con la patente de un nanoenvoltorio invisible y comestible que recubrir los alimentos impidiendo as el intercambio de gases y de humedad.Sin llegar a esos extremos ya conocemos los envases inteligentes que contienen nanosensores y nanopartculas con antimicrobianos, que aumentan con su accin la vida til de los alimentos.Las etiquetas inteligentes con sensores de temperatura ya son usadas en los envases de vacunas que la OMS distribuye en pases africanos.37BiofungicidasControl biolgico de enfermedades criptogmicas en productos frutihortcolas almacenados.

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39Competencia por espacio y nutrientes

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41Interaccin directa

42Fermentaciones locales especiales:Cocina OrientalMiso Es una pasta de color pardusco hecha a base de soja amarilla , sal marina y un cereal. Esta pasta se obtiene a travs de un largo proceso de fermentacin lctica por medio de la accin de un hongo, el Aspergillus orizae. El periodo de fermentacin oscila entre los 6 y los 36 meses.Tofu Alimento similar a un Queso, de leche de sojaNatto Alimento resultante de la fermentacin bacteriana incompleta de porotos de soja. Es muy nutritivo. Su aspecto y sabor no son aceptables para el paladar occidental.Tempeh Es un alimento que resulta de la fermentacin controlada de porotos de soja con un moho, Rhizopus sp, formando un pastel blanco compacto. Es el equivalente indonesio del tofu. Difieren en la consistencia dado que el tofu se hace con leche de soja , en cambio el tempeh se hace fermentando los porotos.43 Productos de Origen Vegetal Fermentados:Chocolate ( americano)T negro ( China y Japn)Caf (Arabia)

44Caf

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Por su atencin ..Muchas Gracias!!!48