domingo, 11 de noviembre de 2012
Genoma Humano
La secuencia de ADN que conforma el genoma humano contiene codificada la información necesaria para la expresión, altamente coordinada y adaptable al ambiente, del proteoma humano, es decir, del conjunto de las proteínas del ser humano. Las proteínas, y no el ADN, son las principales biomolecular efectoras; poseen funciones estructurales, enzimáticas, metabólicas, reguladoras, señalizadores, organizándose en enormes redes funcionales de interacciones. En definitiva, el proteoma fundamenta la particular morfología y funcionalidad de cada célula. Asimismo, la organización estructural y funcional de las distintas células conforma cada tejido y cada órgano, y, finalmente, el organismo vivo en su conjunto. Así, el genoma humano contiene la información básica necesaria para el desarrollo físico de un ser humano completo. Desde el siglo pasado, investigadores de todo el mundo no han retrocedido en su empeño de descifrar el lenguaje de la vida, cómo unas mismas características pasan de una generación a la siguiente. Para entender este Lenguaje es esencial comprender la estructura de un organismo vivo y cuál es su estructura.
Aplicaciones de la biotecnología
Principales aplicaciones en Alimentos Genéticamente Modificados
Las ventajas ofrecidas por la Biotecnología de modificación genética se aplican fundamentalmente en el mejoramiento de cultivos agrícolas. Las principales aplicaciones se ven en cultivos con las siguientes características:
- Resistencia a enfermedades y plagas
- Resistencia a sequías y temperaturas extremas
- Aumentos en la fijación de nitrógeno (permitiendo reducir el uso de fertilizantes)
- Resistencia a suelos ácidos y/o salinos
- Resistencia a herbicidas (permitiendo eliminar malezas sin afectar el cultivo)
- Mejoramientos en la calidad nutricional.
- Modificaciones para obtener cosechas más tempranas.
- Mejor manejo de postcosecha.
- Otras características de valor agregado.
Otras aplicaciones de la biotecnología
Se considera que el cultivo de tejidos es una tecnología importante para los países en desarrollo con vistas a la producción de material vegetal de calidad elevada y libre de enfermedades. En aplicaciones comerciales como la floricultura genera también un empleo muy necesario, sobre todo para las mujeres.
El cultivo de tejidos comprende la micro propagación, el aislamiento y cultivo de embriones, la regeneración a partir de callo y de suspensiones celulares y el cultivo de protoplastos, anteras y microsporas. Estas técnicas se están utilizando en particular para la multiplicación de plantas en gran escala. La micropropagación ha resultado especialmente útil en la producción de material de plantación de gran calidad y libre de enfermedades de una amplia variedad de cultivos.
- Biotecnología del ADN
Las técnicas basadas en el ADN comprenden el aislamiento, amplificación, modificación y recombinación del ADN; la ingeniería genética para obtener organismos modificados genéticamente (OMG); el uso de marcadores y de sondas en la cartografía genética y la genómica funcional y estructural; y la identificación inequívoca de genotipos por medio de la caracterización del ADN.
Para la producción de individuos transgénicos se utilizan las técnicas del ADN recombinante, que comprenden el aislamiento, clonación, recombinación y reinserción de material genético por medio de diversas técnicas. Se han distribuido varios cultivares transgénicos de cultivos alimentarios importantes con la incorporación de genes para la resistencia a los herbicidas y los insectos. La superficie que ocupan los cultivos transgénicos pasó de 2,8 millones de ha en 1996 a 12,8 millones de ha en 1997.
La transgénesis ofrece muchas posibilidades en los microorganismos, con aplicaciones que van desde la producción (por medio de procesos industriales y agro elaboración) de vacunas y medicamentos recombinantes, como la insulina, las hormonas del crecimiento y el interferón, hasta la obtención de enzimas y proteínas especiales. Las vacunas recombinantes tienen numerosas aplicaciones: no sólo se pueden producir de manera económica, sino que también presentan la ventaja de la inocuidad y la especificidad y permiten establecer una distinción fácil entre los animales vacunados y los infectados naturalmente. La modificación de organismos activadores permite mejorar las propiedades organolépticas y la duración de los productos lácteos y cárnicos, además de conseguirse tasas de fermentación más previsibles para facilitar la mecanización. Se han obtenido organismos para la biorrecuperación de la tierra y el agua, la lucha biológica y el mejoramiento de las condiciones edáficas (por ejemplo, cepas de micorrizas y rizobios modificados para una mejor absorción de los nutrientes). Se está trabajando en la mejora del sistema digestivo microbiano del rumen por medio de microrganismos que facilitan la capacidad de acceso y la utilización de los nutrientes por parte del animal.
- La terapia genética
Es
la técnica que permite la localización exacta los posibles genes defectuosos de
los cromosomas y su sustitución por otros correctos, con el fin de curar las
llamadas «enfermedades genéticas», entre las que se encuentran muchos tipos de
cáncer.
El
desarrollo de la terapia genética se ha apoyado en los avances científicos
experimentados por determinadas ramas de la biología, como la genética, la
biología molecular, la virología o la bioquímica. El resultado es una técnica
que permite la curación de casi cualquier patología de carácter genético.
En
el desarrollo de dicha terapia hay que tener en cuenta diversos factores. Por
un lado, es necesario saber cuál es "tejido diana", es decir, el que
va a recibir la terapia. En segundo lugar, conocer si es posible tratar in situ
el tejido afectado. Igualmente importante resulta determinar el que facilita el
traspaso de un gen exógeno a la célula, es decir, qué vector se ha elegir para
el desarrollo del nuevo material genético que posteriormente se introduce el
tejido. Finalmente, es preciso estudiar al máximo la eficacia del gen nuevo y
saber que respuesta tendrá el órgano o tejido «hospedador», con la entrada del
gen modificado.
- Microbiología Industrial
Puede definirse diciendo que es
la parte de la Microbiología que se ocupa de las aplicaciones industriales de
los microorganismos.
Desde otro punto de vista puede decirse también que los
procesos de la Microbiología Industrial constituyen aquellos procesos
industriales catalíticos basados en el uso de microorganismos.
Con el notable impulso de la Biotecnología producido en los
últimos años y la inclusión y difusión de otros términos como biotecnología de
avanzada, biotecnología moderna, biotecnología de punta, biotecnología
recombinante o tecnología del DNA recombinante, biotecnología e ingeniería
genética, biotecnología y microbiología industrial, y hasta biotecnología
negativa, etc., se ha complicado la comunicación entre los distintos
especialistas y la interpretación adecuada de los términos empleados. Para
poder clarificar esos términos pensamos que es conveniente definir y delimitar
los campos de la Biotecnología y de algunas disciplinas que la integran.
La Microbiología Industrial se ocupa de producción de bienes
y servicios con células microbianas. Por lo tanto la Microbilogía Industrial
representa una parte, seguramente la más importante, de la Biotecnología.
- La hidroponía
Es una ciencia que estudia los cultivos sin
tierra. Desde el punto de vista histórico es una práctica ancestral, ya que ha
sido manejada desde la antigüedad, como el cultivo de maíz en barcasas por los
aztecas, los jardines colgantes de Babilonia, la NASA también lo practica.
Según publicación de Nicolás de Sausure (1804), se indico
que las plantas están compuestas de minerales y elementos químicos obtenidos del agua, tierra, y aire, luego Jean Baptista en 1851, por medio de varios
experimentos con agua y sustancias, concluyo que el agua era esencial para el
crecimiento de las plantas, proporcionando hidrogeno más el carbono y oxigeno
que proceden del aire. Posteriormente en
descubrimientos y avances entre 1859 a
1865, la técnica fue perfeccionada por los científicos alemanes Julius Von(1832
a 1877) y W Knop, que ha sido llamado el padre de la cultura del agua. En 1860
Julius Von publico la primera formula estándar para una solución de nutrientes
que podría disolverse en agua, estas investigaciones demostraron que su crecimiento puede ser logrado,
sumergiendo sus raíces en una que contenga, sales de Nitrógeno(N), Fosforo(P), Azufre(s),
Potacio(k), Calcio(Ca) Y Magnesio(Mg), como elementos macronutrientes y otros nutrientes en cantidades más
pequeñas(micronutrientes) que
incluyen Hierro(Fe), Cloro(Cl),
Manganeso(Mn), Boro(B), Zinc(Zn), Cobre(Cu) y Molibdeno(Mo). Este sistema de cultivo tiene la ventaja de
que las plantas son mas sanas, hay mayor producción, mejor manejo, reducción de
costos, ahorro de agua, que se puede
reciclar y se evita la maquinaria agrícola.
- Genética e inmortalidad
Según Gines Morata, la hipótesis de crear un ser inmortal es concebible. Biologicamente hablando existen organismos que no tienen programa de envejecimiento, como los pólipos o las bacterias, que se pueden destruir exponiéndolas a altas temperaturas, pero que no experimentan esa evolución e involución que se da en el ser humano.
- El control biológico
Fue ideado a inicios del siglo XIX cuando algunos naturistas
de diversos países reseñaron el significativo papel de los organismos entomófagos
en la naturaleza y con la utilización de estos controladores biológicos se quiere
restablecer el perturbado equilibrio ecológico, por medio del uso de organismos
vivos o sus metabolitos, para eliminar o reducir los deterioros causados por organismos
perjudiciales (Badii, et al, 2000).
En la actualidad se desarrollan agentes de control
biológico, organismos vivos como hongos, bacterias, virus e insectos que disminuyen
la población de insectos plagas y patógenos que afectan a los cultivos. Los hongos
en específico despiertan el interés de empresas y organismos de investigación
por su rol en el control de insectos y enfermedades,
sin perjudicar el medio ambiente y la salud.
Clasificación de la Biotecnología
- Biotecnología humana
El primer tratamiento famoso en terapia génica fue en 1990, cuando se
trató una enfermedad del sistema inmune de niños llamada "Deficiencia de
ADA".
- Biotecnología Ambiental
La biotecnología ambiental consiste en la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración y calidad del ambiente.
Aplicaciones:
Limpieza del agua residual fue una de las primeras aplicaciones. Purificación del aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros.
La biorremediación (uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los sistemas acuáticos y terrestres) se está enfocando hacia el suelo y los residuos sólidos, tratamientos de aguas domésticas e industriales
La biotecnología puede ser utilizada para evaluar el estado de los ecosistemas, transformar contaminantes en sustancias no tóxicas, generar materiales biodegradables a partir de recursos renovables y desarrollar procesos de manufactura y manejo de desechos ambientalmente seguros.
- Biotecnología animal
Aplicaciones:
- Dirigidas principalmente a sistemas diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento, etc.
- Los animales transgénicos como el "ratón oncogénico" han sido muy útiles en trabajos de laboratorio para estudios de enfermedades humanas.
- En animales se posee ejemplos de modelos desarrollados para evaluar enfermedades genéticas humanas, el uso de animales para la producción de drogas y como fuente donante de células y órganos, por ejemplo el uso de animales para la producción de proteínas sanguíneas humanas o anticuerpos.
- En relación a las enfermedades animales, la biotecnología proporciona cuantiosas oportunidades para combatirlas, y están siendo desarrolladas vacunas contra muchas enfermedades bovinas y porcinas, que en los últimos tiempos han hecho mella en estos animales.
- Biotecnología vegetal
Tomate Transgenico |
Por medio de la utilización de las técnicas de la biotecnología moderna, es posible producir más rápidamente que antes, nuevas variedades de plantas con características mejoradas, produciendo en mayores cantidades, con tolerancia a condiciones adversas, resistencia a herbicidas específicos, control de plagas, cultivo durante todo el año. Problemas de enfermedades y control de malezas ahora pueden ser tratados genéticamente en lugar de químicos.
La ingeniería genética (proceso de transferir ADN de un organismo a otro) aporta grandes beneficios a la agricultura a través de la manipulación genética de microorganismos, plantas y animales. Una planta modificada por ingeniería genética, que contiene ADN de una fuente externa, es un organismo transgénico. Un ejemplo de planta transgénica es el tomate que permite mantenerse durante más tiempo en los almacenes evitando que se
reblandezcan antes de ser transportados.
En el mes de enero del año 2000 estados Unidos acordaron establecer medidas de control al comercio de productos transgénicos Mas de 130 países dieron el visto bueno al acuerdo de Montreal, sin embargo, en este acuerdo existen partes con posiciones, que si no son incompatibles, sí son contradictorias en lo relativo al etiquetado y comercialización de estos productos, De una parte encontramos a EEUU y a sus multinacionales, que acompañados por otros grandes países exportadores de materias primas agrícolas, quieren una legislación abierta y permisiva, en la que el mercado sea quien imponga su ley. EEUU defiende el uso de la biotecnología y pone de relieve la importancia de su industria, que crea nuevos puestos de trabajo y fomenta la innovación tecnológica y podría acabar con el hambre en el mundo.
- Biotecnología Industrial
Las tecnologías de ADN ofrecen muchas posibilidades en el uso industrial de los microorganismos con aplicaciones que van desde producción de vacunas recombinantes y medicinas, tales como insulina, hormonas de crecimiento e interferón, como enzimas y producción de proteínas alimentarias. Desde hace varias décadas las grandes multinacionales de la biotecnología tienen puestos sus ojos en el control de algo vital para todos los pueblos del planeta, las plantas.
Pharmagenesis y Monsanto.
La empresa Americana Pharmagenesis que une, en la investigación de las plantas, la biología y la informática. Esta empresa basa sus estudios en el análisis de una planta china, llamada "Liana del Dios del Trueno", ha sido investigada química y genéticamente y se ha descubierto que es eficaz contra la artritis y además es anticancerígena, ya que la molécula extraída de la planta provoca el suicidio de las células cancerígenas de distintos tumores. Los chinos llevan mucho tiempo utilizando de manera natural estas plantas, pero Pharmagenesis tiene la patente para explotar el principio activo de la "Liana del Dios del Trueno" y los chinos no obtienen ningún beneficio de ello, en cambio, esta empresa ganará mucho dinero por los derechos de autor en la venta de cada caja de medicamento que se venda. Pharmagenesis piensa que de alguna forma compensa a los ciudadanos chinos, puesto que les compra las plantas y porque todos sus empleados, en China, son nacionales de país. Otra de estas industrias es Monsanto. Esta empresa americana es una de las gigantes de la química y los plásticos, y desde hace poco, de los genes.
Con la instauración de cerca de dos hectáreas de invernaderos en los que ha recreado los distintos climas existentes en la tierra, incluso las estaciones, y ha plantado en ellas una gran variedad de plantas, arroz, soja, maíz, tabaco, etc., a las que somete a estudios y pruebas.
Los europeos y en especial los españoles viven muy preocupados por su alimentación. El consumidor tiende a asimilar alimento natural con alimento sano y seguro y a mitificarlo al compararlos con los transgénicos, sin pensar que éstos han pasado por mayor número de evaluaciones sanitarias antes de su comercialización. Centenares de científicos de distintas disciplinas (química, farmacológica.) trabajan en los centros de investigación de la industria alimentaria para desarrollar productos adaptados a los sentidos. Detrás de los alimentos de aspecto y sabor perfecto, se esconde un largo y complejo proceso de elaboración en el laboratorio. La multinacional Nestlé está realizando un estudio para lograr que los cereales crujan más, ya que a los consumidores no les gusta que sean demasiado silenciosos.
Con la finalidad de que los espaguetis se cuezan por dentro, es necesario un tiempo de cocción de ocho o diez minutos, lo que provoca que la parte exterior se ablande demasiado, y no se logra que queden al dente. Para evitarlo los científicos del Centro de Investigaciones Nestlé han creado unos espaguetis seccionados en forma de trébol, que se cuecen de forma uniforme en sólo tres minutos.
Las gominolas se elaboran a partir de macromoléculas semejantes a las de los polímeros que forman los materiales plásticos.
Las patatas fritas de bolsa se hicieron más apetitosas gracias a un experimento de David Parker, de la Universidad de Birmingham, que las sometió a una pequeña dosis de radioactividad.
También por parte Young Hwa Kim, físico de la Lehig University Bethlem, en Pensilvania, ha logrado, sin añadir ningún ingrediente secreto al maíz, palomitas gigantes, multiplicando su tamaño por diez, simplemente reduciendo la presión existente en el ambiente en que se cuece.
Por otra parte científicos Alemanes de la Universidad Técnica de Berlín, tratan de solucionar uno de los grandes inconvenientes de la cerveza, su espuma se disipa rápidamente. Para solucionarlo intentan modificar directamente un gen de la cebada, para lograr conservar por más tiempo su espuma.
Origen de Biotecnología
Desde tiempos antiguos (8000 a. C.) en Mesopotamia, ya existía la practica de la biotecnología con las actividades de ganadería selectiva.
Asimismo hay más evidencias históricas como la producción de
cerveza en el medio oriente, 600 años antes de cristo. O el yogurt en la china,
400 años a. C. y el pan con levadura que hacían en Egipto, todo esto si se trata
de biotecnología convencional, pero la moderna tiene sus raíces más próximos en
el tiempo. Los estudios de Mendel y Pasteur sirvieron de fundamento para la
biotecnología, este vocablo ninguno lo había usado. El primero en hacerlo fue
un ingeniero húngaro llamado Kart Ereky en el año 1919. Posteriormente se
estimula el interés por la genética.1953 James Watson y Francis Crack
trabajaron con la molécula del ADN hasta allí todo era relativamente sencillo
pero a partir de los años 70 la bioingeniería emprendió grandes pasos, es a partir de ese momento
donde la biotecnología demanda de determinadas condiciones técnicas y aparatos
especializados donde todos los ensayos biotecnológicos convienen poseer como
objetivo optimizar la calidad de existencia de los sujetos de estudio.Louis Pasteur |
Biotecnologia
Desde comienzos de la historia el
hombre ha manejado la biotecnología en sus diversas actividades, tales como: el
mejoramiento de los cultivos y de animales, la preparación del pan y de bebidas
alcohólicas; procesos como la producción de vino, cerveza, queso, yogurt; los
cuales necesitan el uso de bacterias o levaduras, que son las que van a
convertir un producto natural como por ejemplo la leche o jugo de uvas en un
producto de fermentación como el yogurt o el vino.
En lo que respecta a la biotecnología
moderna, la misma está integrada por diversas técnicas generadas de la
investigación en Biología Celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas
en cualquier industria que usen microorganismos
o células vegetales y animales, igualmente también tiene importancia para las industrias basadas en el carbono como
energía, manejo de residuos, productos químicos, entre otros. Asimismo se considera que por los vertiginosos avances logrados, los
resultados influyen en una variedad de sectores creando enlaces entre ellos.
En definitiva la biotecnología
moderna se puede conceptualizar como el
estudio comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la
manipulación deliberada de sus moléculas de ADN; dicha definición implica el
desarrollo de las diversas técnicas de laboratorio que en el transcurso de las
próximas décadas , se han convertido en garantía del colosal interés científico
y comercial en biotecnología, de reorientación de investigaciones, inversiones
en corporaciones ya instituidas , y
creación de nuevas empresas.
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