la biotecnologì

7/23/2019 La Biotecnolog

1/30

Bloque 1. Biotecnologa Qu es la biotecnologa?

QU ES LA BIOTECNOLOGA?

!A"TE A# LA BIOTECNOLOGA$ SU%ESA""OLLO & A!LICA'CIONES

Qu es la Biotecnologa?

La biologa es el estudio de los seres vivos.

La tecnologa trata de resolver los problemas y proporcionar-

nos las cosas que necesitamos.

As, la biotecnologa utiliza los seres vivos para producir lo

que necesitamos.

Afinando un poco ms, la

biotecnologa es la utilizacin

de procesos biolgicos para pro

-

ducir bienes y servicios. Estos

bienes incluyen produc-tos

qumicos, alimentos, com-

bustibles y medicamentos. Los

servicios que puede ofre-cer la

biotecnologa incluyen el

tratamiento de residuos o el

control de la contaminacin.

Qu vamos a estudiar

En esta Unidad podremos desa-

rrollar los siguientes apartados


2/30

Parte A: Concepto, desarrollo yaplicaciones de la

Biotecnologa. Parte B: Estudio de un casoconcreto: la accin

de los enzi - mas en los detergentes para las lavadoras.


3/30

La biotecnologa utiliza clu-

las vivas o productos sinteti-

zados por stas, como las

enzimas. Las clulas pueden

proceder de plantas o anima-


4/30

les conocidos, o pueden ser

Figura 1. Aplicaciones de la Biotecnologa.

microorganismos como las

levaduras o lasbacterias.

pgina 1


5/30


Hitos importantes en Biotecnologa

A. 6.000 a.C. Se a!rica cerve"a por primerave"

La biotecnologa tradicional comenzantes del ao

6.000 a.C. cuando los babilonios consiguieron fabricar

cerveza por primera vez. En el proceso se utilizan

clulas de levadura que transforman el azcar enalcohol.

Hacia el ao 4.000 a.C. los egipcios aprendieron a

utilizar la levadura para fabricar pan. El vino se

obtiene por fermentacin de la uva y ya se mencio - na

en el Antiguo Testamento de la Biblia.

La fabricacin de vino, cerveza o pan se basan en el

hecho de que las clulas de levadura pueden vivir sin

oxgeno. Producen dixido de carbono y alco-hol

mediante un proceso llamado fermentacin

anaerbica .

Otro proceso antiguo de fermentacin utiliza bacte - rias

para transformar el alcohol en cido actico, en la

fabricacin del vinagre. El yogur tambin se pro - duce

mediante una fermentacin, aadiendo a la leche la

bacteria que produce el cido lctico. Hay muchos tipos

de bacterias y hongos que se utilizan en la elaboracin de

diferentes clases de quesos.

Toda esta biotecnologa tradicional era un arte, ms

que una ciencia. La gente no comprenda qusuceda

cuando se produca el pan, la

cerveza o el queso. Antes de que

la biotecnologa pudiera desa-

rrollarse, loscientficos tuvieron

que investigar mucho y conocer

ms acerca de estos procesos.

B. Siglo #$%%.&escu!rimiento de losmicro!ios

Los microbios se han utilizado(an sin conocer su existencia)

durante miles de aos para

fabricar ali - mentos y bebidas.

Hubo que esperar hasta el siglo

XVII para que Anton van

Leeuwenhoek viera los microbios

con uno de los primeros

microscopios.


6/30

Figura 2. Los babilonios fueron

los primeros en utilizar la biotec-

nologa

P1. Escribe tres ejemplos deusos

tradicionales de la biotecnologa.

Describe uno de ellos.

P2 Cmo crees que descubrie -

ron la fabricacin de cerve - za

los babilonios?


7/30

Bloque 1%. Biotecnologa Qu es la biotecnologa?

Por entonces se crea que los organismos vivos podan sur-gir

espontneamente a partir de materia inerte. En el siglo XIX

Louis Pasteur refutesa idea, la llamada "generacin

espontnea". Demostrque los microbios slo podan pro -

venir de otros microbios. Ms tarde, Pasteur utilizestas

ideas para evitar que el vino se 'picase' (se transformara en

vinagre) o que la leche se agriara. Su mtodo se utiliza

todava hoy y es conocido como 'pasteurizacin'.

C. 1'(). &escu!rimiento de los en"imas

En 1897 Edward Buchner demostrque no se necesitan las

clulas de levadura completas para fabricar alcohol. Hay unas

partes de la clula que realizan este proceso. Ahora sabemos

que esas partes de la clula son las que contienen las

enzimas.

Las enzimas son catalizadoresbiolgicos. Las clulas los

sintetizan para acelerar las reacciones qumicas y controlar

procesos biolgicos. Todos los seres vivos las utilizan para

controlar sus funciones.

Desde 1897 se han ido

obteniendo muchos enzimas

a partir de las clulas de

microbios, plan-tas y

animales.

Los enzimas se utilizan en la

industria y en el hogar, en

pro-ductos como los

detergentes en polvo.

P3. La leche que bebemos

hasido tratada y enfriada

rpi-damente para eliminar

la mayora de los microbios

presentes en ella. Cmo se

llama este proceso y por qu

es necesario?

1(*'. +a ,enicilina. +a !iotecnologa consigueun medica-mento maravilloso

A principios de este siglo, un araazo o un corte que se

infectara poda conducirte a la muerte. La esperanza de vida de

los nacidos en 1930 no superaba los 54 aos. Hoy, nuestra

esperanza de vida es mucho mayor. Al menos unos 10 aos de

los que hemos ganado en longevidad se los debemos a los

antibiticos.

En 1928 Alexander Fleming,

mdico en un hospital de

Londres realizuna interesante

observacin. Se dio cuenta deque un hongo, el Penicillium,

detena el crecimiento de las

bacterias. Algunos aos ms

tarde un grupo de cientfi-cos

de Oxford (Gran Bretaa)

extrajeron una sustancia qu-

mica del hongo y lo utilizaron

para combatir una infeccin

bacteriana. Esa sustancia sellampenicilina.


8/30

Figura 3. Los detergentes

biolgicos contienen enzimas

que rompen las estructuras de

las protenas.

pgina


9/30


Al principio se fabricaba en grandes cantidades haciendo

crecer el hongo sobre miles de recipientes de leche, que

actuaban como caldo de cultivo. En Estados Unidos se

mejoraron los mtodos de cultivo.

La penicilina ayuda salvar muchas vidas durante la II

Guerra Mundial. De hecho, este medicamento era tan valioso

que incluso se guardaba la orina de pacientes trata-dos con

penicilina. Posteriormente, la penicilina se aislaba de la orina

y se utilizaba para tratar a otros enfermos.

dos con penicilina. Posteriormente, la penicilina se aislaba de

la orina y se utilizaba para tratar a otros enfermos.

Desde entonces se han descubierto muchos antibiticos. La

mayora se han obtenido mediante biotecnologa.

/. 1(. /l A&2 el c3digo de la vida

Por qunos parecemos a nuestros padres?, por qulas gatas

dan a luz gatos y no conejos o perros? Estas pregun-tas hanintrigado a los cientficos durante cientos de aos.

En 1953, un grupo de cientficos ingleses: Rosalind Franklin,

Maurice Wilkins, James Watson y Francis Crick, encontraron

evidencias para contestar parcialmente a la pregunta. La

molcula que estudiaban era el cido desoxi - rribonucleico,

ADNpara abreviar. Rosalind Franklin des-cubrique tena

forma helicoidal (como el muelle de un bolgrafo) y Watson yCrick describieron su estructura.

El ADN se encuentra en los

cromosomas, en el interior de las

clulas de todos los seres vivos.

Se encarga de controlar todas sus

actividades y de transmitir a las

clulas hijas la informacin

gentica que contiene. Cada vez

que unaclula se divide lleva una

copia del ADN. ste se transmi -

te mediante los vulos y los

espermatozoides y aspasa de una

generacin a la siguiente. Esto

explica por qunos parecemos a

nuestros padres.

El ADN acta como un conjunto

de instrucciones codifica - das

para las clulas. Los fragmentos

de cromosomas que poseen las

instrucciones para sintetizar las

protenas se lla-man genes.

Cuando se conocila estructura

del ADN, los cientficos

intentaron descifrar el cdigo

gentico.


10/30

Un cromosoma

gen 1

gen 2

gen 3

Genes en un cromosoma

ADN

Figura 4. Un cromosoma y un

fragmento de ADN

pgina 4


11/30


A principios de los 60 ya lo haban hecho y se comprobque

el cdigo gentico era el mismo para todos los seres vivos.

Esto significa, en teora, que se podran tomar ins-trucciones

(genes) de una clula, cortarlas y pegarlas en los cromosomas

de otra clula, aunque sean organismos dife-rentes. Este

proceso de "recortar y pegar" se llama inge-niera gentica. se

debera hacer en este campo.

5. &cada de los )0. Se desarrolla la ingenieragentica

Los cientficos utilizan tcnicas de ingeniera gentica para

trasladar los genes de un tipo de clula a otro. Aspueden

conseguir que las clulas elaboren productos interesantes que

de otra forma no podran.

Un nio que no pueda producir suficiente hormona del cre -

cimiento, se quedarcon menor estatura de la normal. Hoy en

da esto se puede prevenir administrndole hormona del

crecimiento. Antes de la ingeniera gentica, la hormona se

extraa de los pacientes fallecidos. Se necesitaban unos 20.000

cuerpos cada ao para obtener la hormona necesa - ria para

tratar a los pacientes britnicos. Hoy, el ADN de las clulas

humanas se inserta en microbios. Las bacterias necesitan slo

12 horas para fabricar esa cantidad de hor - mona.

Otro producto de la ingeniera gentica es la insulina, nece-saria

para los diabticos. Tambin el cuajo de herbvoros

gen requerido

gen requerido cortado de

fragmento de un cro- un

cromosoma humano

mosoma humano

fragmento de un ADN de

bacteria

gen requerido

ADN bacteriano

insertado en el

cortado

ADN bacteriano

Figura 5. El mtodo bsico

de la ingeniera gentica.


12/30

P6. Haz un cuadro que recoja los acontecimientos ms

importantes en el desarrollo de la biotecnologa descritos en esta

unidad.

P7. Seala cules de los siguien -tes procesos son ejemplos de

biotecnologa.

Extraccin de la hormona del crecimiento de los pacientes

fallecidos.

Fabricacin de la hormo -

na del crecimiento mediante

ingeniera gen-tica.

Produccin de abono a

partir de materia orgnica.

Refino del petrleo para

producir gasolina, gasoil,

aceites...

Uso de bacterias para la

transformacin de gluco -

sa en fructosa (un azcar

muy dulce).

Fabricacin de biogas a

partir de la descomposi-cin

de residuos domsti - cos yde granjas.

Fabricacin de acero a

partir de hierro.

pgina


13/30


(vaca, oveja, cabra), que se utilizaba en la fabricacin de queso,

se obtiene actualmente mediante tcnicas de inge-niera

gentica.

Qu son los biotecn(logos?

La industria de la biotecnologa necesita profesionales de dife-

rentes campos trabajando en equipo. Microbilogos, bioqu-micos, programadores e ingenieros utilizan los descubrimien-tos

cientficos para producir nuevos o mejores bienes y servi-cios.

Las empresas de biotecnologa necesitan tambin aboga-dos,

administrativos o representantes comerciales en los

departamentos de ventas que sepan algo de la ciencia en la que

se apoya su empresa.

La biotecnologa podra ayudar a resolver muchos de los pro-

blemas del mundo, tales como las enfermedades, el hambre o la

contaminacin. Sin embargo tiene algunos aspectos difci-les y

polmicos. Es importante saber algo de biotecnologa para poder

opinar sobre lo que se debera y no se debera hacer en este

campo.

+a Biotecnologa en Arag3n

En nuestra Comunidad es posible encontrar tambin centros en

los que se investiga y se trabaja con biotecnologa. Uno de ellos

es la Estacin Experimental de Aula Dei (EEAD), un Instituto

que depende del Centro Superior de Investigaciones Cientficas

(C.S.I.C.), organismo autnomo del Ministerio de Educacin y

Ciencia. Se halla ubicada a 13 km del centro de Zaragoza, al

lado de la ribera del ro Gllego y de la Cartuja de Aula Dei enla carretera de Montaana.

Figura 6. Pgina web de

Aula Dei


14/30

La Estacin Experimental

de Aula Dei es un Institutoque depende del rea

Ciencias Agronmicas del

C.S.I.C. El trabajo de la

Estacin se centra en el

estudio del material vegetal

y de los factores que afectan

a la productividad y la

calidad del sector agrario

aragons

pgina 6


15/30


El trabajo de la Estacin se centra en el estudio del material

vegetal y de los factores que afectan a la productividad y la

calidad del sector agrario aragons. Tambin hay que destacar

que el Instituto colabora en diversos proyectos

internacionales sobre agricultura mediterrnea.

Las principales lneas de investigacin son las siguientes:

Desarrollo de variedades adaptadas de maz mediante la uti-

lizacin de germoplasma.

Aplicacin de cultivos celulares y desarrollo de tcnicas

moleculares para la mejora vegetal.

Desarrollo de variedades de cebada adaptadas al estrshdrico.

Estudios sobre los efectos de la salinidad y el estrs hdrico

en otros cultivos.

,A7/ B. /8%9AS / +:S&/7/;/7/S ,AA +A +A$A-&:A

En 1821 una instruccin del ejrcito de los Estados Unidos de

Norteamrica deca que los soldados deban lavar los unifor-

mes de una marea un tanto curiosa:

"... las manchas de suciedad o

grasa deben eliminarse

con...saliva".

La saliva contiene algunos enzimascomo la amilasa que nos ayudan a

digerir la comida. Las protenas,

grasas y el almidn son

componentes habituales de las

manchas de la ropa. Estas

sustancias tambin pueden actuar

como una especie de pega-mento,

pegando la suciedad al tejido. Los

enzimas ayudan a romper estasuniones de la misma manera que

las enzimas rompen (metabolizan)

los alimentos en nuestro cuerpo.

Los enzimas no son seres vivos,

pero proceden de materia viva.

Los enzimas de los detergentes

proceden de microbiosinofensivos. La idea de aadir

enzimas a los detergentes no

prosperhasta que se desarroll

un mtodo para cultivar un

nmero importante de microbios

en los fermentadores. A los

detergentes con enzimas se les

llama a menudo 'detergentes

biolgicos'.


16/30

Figura 7. Los detergentes biolgi

- cos necesitan temperaturas

menos elevadas para poder

romper las cadenas de proteinas


17/30

pgina )


18/30


Cuando se introdujeron los detergentes biolgicos, los fabri - cantes

recibieron muchas quejas. Los consumidores se queja-ban de

irritaciones de la piel y sarpullidos. Crean que estas enzimas para la

digestin de las protenas (proteasas) eran las responsables. Sin

embargo, tras muchos aos de investigacin, no se ha podido hallar

evidencia cientfica de sto.

Como los enzimas funcionan generalmente a bajas temperatu-ras,

pueden ayudar a eliminar las manchas sin necesidad de agua muy

caliente o productos qumicos agresivos. Los enzi-mas son

biodegradables y una vez que han participado en un lavado se

descomponen en pocas horas.

La mayora de los detergentes biolgicos contienen proteasas

(enzimas que catalizan la digestin de las protenas). Pero no slo

hay manchas de protenas. Los biotecnlogos daneses han creado

un nuevo enzima para los detergentes, utilizando tcni-cas de

ingeniera gentica. Los nuevos enzimas destruyen la estructura de

las grasas, que son las que producen las manchas ms difciles de

quitar. Los cientficos tomaron un gen de una enzima de la

digestin de las grasas, una lipasa, de un hongo y lo colocaron en

otro hongo llamado Aspergillus. Eligieron este hongo, el

Aspergillus, porque tenan mucha experiencia en su cultivo.

El nuevo enzima, lipasa, puede disolver manchas de aceites ygrasa.

Elimina tambin manchas como las de crema de zapatos, lpiz de

labios o la grasa de las patatas fritas.

Las grficas 6 y 7 muestran la actividad de la nueva lipasa en

funcin del pH y de la temperatura.

pH

temperatura en C

Grficas 6 y 7. Actividad

de la nueva lipasa en

funcin del pH y la

temperatura

P8. Cmo deban eliminar

lasmanchas de la ropa los

sol-dados del ejrcito en

1821?

P9. Por qufuncionaba

esemtodo?

P10. Por qualgunos

deter-gentes se llaman

'biolgi - cos'?

P11. Los enzimas son

prote-nas qusucedera si

un fabricante de detergente

colocara una mezcla de

proteasas (enzimas para


19/30

digerir protenas) y lipa-sas (enzimas para digerir grasas) en el

mismo pro-ducto?

P12. Observa la grfica de lafigura 6.

Explica cmo vara la actividad de la enzima con el pH.

Ques el pH de una disolucin?

Cuando es ms efecti-va

la enzima, en medios

cidos o bsi - cos?

A partir de la grfica, cul

es la actividad del enzima

en una diso-lucin neutra?

Las disoluciones muy

cidas o muy bsicas son

corrosivas. qupH

recomendaras para lavar

con este detergen-te?

pgina '


20/30


Las grficas 8a, 8b y 8c muestran el nmero de quejas recibi -

das despus de la comercializacin de tres nuevos detergentes

en polvo: A, B y C. La mayora de las quejas fueron sobre

manifestaciones alrgicas, como sarpullidos e irritaciones en

la piel.

El detergente A era un detergente no biolgico; el detergente

B biolgico. El detergente C tambin era biolgico, similar al

B, pero se lanzcuando la prensa anuncique los enzimas

podan ser peligrosos.

Los detergentes biolgicos son menos contaminantes que los

detergentes con fosfatos y por tanto contribuyen a la protec-

cin del medio ambiente.

P13. Sugiere alguna explica-

cin de por qulos orga -

nismos vivos tienen una

temperatura en torno a los 37C.

P14. Observa la grfica 7

Explica cmo vara la actividad

del nuevo enzima con la

tempera-tura.

Qutemperatura reco-

mendaras para usar el nuevo

detergente?

detergente B

detergente A


21/30

detergente C

meses despus de lanzar el detergente A

meses despus de lanzar el detergente B

meses despus de lanzar el detergente C


22/30


23/30

grfica 8a

grfica 8b

grfica 8c


24/30

Figura 8. El nmero de quejas de los consumidores tras el lanzamiento de tres detergentes.

P15. Observa las grficas 8a, 8b y 8c.

Qudetergente recibims quejas?

Los detergentes B y C eran muy parecidos. Explica por quuno recibims quejas que el otro.

Qupuedes decir sobre el nmero de quejas trans - currido un ao desde su lanzamiento?

Se puede decir que estas grficas aportan eviden-cias para afirmar que los detergentes con enzimas

provocan sarpullidos e irritaciones en la piel?

pgina (


25/30


QU ES LA BIOTECNOLOGA ?

Contenidos cientficos:

Levadura, bacteria, fermenta-

cin anaer

bica, catalizador,

enzima,antibitico, ADN,

cromosoma, gen, informacin

gentica,cdigo gentico,

ingeniera gentica, proteasa,

lipasa y pH.

Conexin con los bloques de

contenido del currculo:

Bloque 6. Diversidad y uni-

dad de los seres vivos:

Introduccin a la Gentica.

Bloque 7. Las personas y la

salud.

Temas transversales:

Educacin para la salud. Educacin en valores.

Tiempo:

Dos periodos lectivos

S


26/30

aplicacin y discusin en

pequeos grupos de las

cuestiones pro - puestas.

:B=/7%$:S

Conocer y comprender la importancia de los descubrimientos

cientficos y sus aplicaciones para la sociedad.

Proporcionar conocimientos sobre temas cientfico-tcnicos de

incidencia social que permanentemente aparecen en la prensa y en

nuestras vidas y sobre los que los ciudadanos pueden influir si

estn preparados para ello.

Establecer relaciones con temas de herencia biolgica.

A&A,7AC%? &/ +A


27/30


NOTAS !A"A EL !"O)ESO"

"ES!UESTAS A LAS CUESTIONES

!a*te A# la biotecnologa$ su +esa**ollo , a-licaciones#

P1. Los usos tradicionales mencionados en

la unidad son la produccin de cerveza, pan,

vino, vinagre, yogur y queso.

P2. La cerveza debiser descubierta por fer

- mentacin accidental de una mezcla de agua y

cereal.

P3. La pasteurizacin, necesaria para

eliminar las bacterias patgenas que pueda

contener.

P4. a) Los antibiticos son los agentes o frma -

cos antimicrobianos ms utilizados para

eliminar las bacterias. Unos detienen el

crecimiento celular (antibiticos bacte -

riostticos) al impedir la sntesis de sus paredes

y por tanto su crecimiento y divi-sin, mientras

que otros como la penicili - na causan

directamente su muerte (anti-biticos

bactericidas).

Reciclndola a partir de la orina de los

pacientes.

P5. cido desoxirribonucleico (ADN)

P6.

6.000 a.C. Elaboracin de cerveza.

4.000 a.C. Utilizacin de la levadura como

agente elevador.

1.600. Descubrimiento de los microbios. 1.800.

Pasteurizacin.

1.897. Descubrimiento de los enzimas (Edward

Buchner).

1.928. Descubrimiento del primer antibiti - co,

la penicilina.

1.940. Produccin a granel de la penicilina.

1.953. Descubrimiento de la estructura del

ADN.

1.960. El cdigo gentico es descifrado.


28/30

1.970. Comienza la ingeniera gentica.

P7. Ejemplos de biotecnologa son: (b), (c),

(e) y (f).

Los productos que contienen enzimas estn

ampliamente extendidos. Por ejemplo, los

conocidos detergentes en polvo y la salsa

barbacoa contienen proteasas que rompen las

protenas (que en el caso de la salsa bar-bacoa

harla carne ms tierna) y las pastas dentfricas,

que contienen enzimas presen-tes tambin en la

saliva, como la lactopero-xidasa, que protegecontra la caries. La enzima descrita en la parte B

no se utiliza todava en los detergentes en polvo.

sta, es de hecho una lipasa, pero su nombre no

se ha mencionado en el texto para evitar con-

fusiones en el alumnado.

!a*te B# En.i/as en los +ete*gentes -a*a la la0a+o*a.

P8. Usando saliva.

P9. Porque sta contiene enzimas, como la ami-

lasa.

P10. Se llaman detergentes biolgicos a losque contienen enzimas.

P11. Las proteasas en estos detergentes

pueden destruir progresivamente otras enzimas

como las lipasas. Esto es un problema par-

ticular de las frmulas de detergentes lquidos.

Sin embargo, puede ser evitado aadiendo un

enzima inhibidor (cido brico) al lquido. En la

lavadora, el cido brico se diluye y pierde su

efecto inhibi - dor.

pgina 11


29/30


disolucin es cida o bsica.

Ms efectivo en solucin alcalina.

Del 64% aproximadamente.

Entre 9 y 10,5.

P13. La temperatura corporal de los

organismos es prxima a los 37C y corresponde

al funcionamiento ptimo de sus enzimas. Sin

embargo, hay enzimas que pueden tolerar

temperaturas mucho mayores ascomo las

condiciones alcalinas producidas por los

detergentes en polvo.

P14. a) La actividad aumenta desde el 60%entre

10 y 37 hasta llegar al 100% y desciende si

seguimos aumentando la temperatura.

Seleccionar la lavadora a 40 (el grfico muestra

un valor ptimo para 37).

P15. a) C.

C fulanzado al mismo tiempo que se dijo que

las enzimas podan ser perjudi-ciales. Algunas

alergias de la piel se atri-buyeron al nuevodetergente.

El nmero de insatisfechos ha descendi - do a

valores muy bajos y no hay dife-rencias

significativas entre los detergen-tes biolgicos

y no biolgicos A y B.

No. No presentan diferencias.

A pesar de muchos aos de investigacin no

hay evidencias de que las alergias se deban a

la pre-sencia de enzimas en los detergentes

biolgicos de uso domstico. No se puede

decir lo mismo de otros componentes de los

detergentes. Muchas de las quejas parecen ser

creadas por el miedo fomentado por los

medios de comunica-cin. Trabajadores de las

fbricas de detergentes enfermaron cuando los

enzimas fueron introdu-cidos por primera vez,

pero este problema fue rpidamente

solventado mediante la introduc-cin de

rigurosas medidas de seguridad y el desarrollo

de efectivas tcnicas de encapsulacin capaces

de prevenir la formacin de aerosoles del

enzima.

,ara sa!er ms@

Principios de Biotecnologa, Alan Wiseman,

Acribia, Zaragoza, 1986.

En la red: www.amgen.es//biotecnologa/gr.htmwww.csic.es/cbic/zaudei.htm

http://aupec.univalle.edu.co/temas/biotecno.html

http://siiap.sagyp.mecon.ar/institu/conabi/lies.htm


30/30

pgina 1*

la biotecnologì

Documents