Biotecnologia 2

BIOTECNOLOGIA

Alcances. Antecedentes históricos, y perspectivas de la biotecnología, organismos de importancia biotecnológica.

Edit. María Custodio Villanueva

CONOCIMIENTO

CIENTIFICO

Bioquímica

Ingeniería

Bioquímica

Microbiología

Biología Molecular

Biología Celular

Computación

Genética

Inmunología

Fisiología

HERRAMIENTAS BIOTECNOLOGICAS

Biosensores

Antisentido

Bioprocesos

Ingeniería de proteínas

Anticuerpos monoclonales

Cultivo de células y

tejidosIngeniería genética

MEDICINA

AMBIENTAL

AGROPECUARIO

Rendimiento de

cosechas

Salud animal

Calidad de

alimentos

Diagnóstico

Vacunas

Terapéutica

BiorremediaciónMonitoreo

ambientalControl de la

polución

APLICACIONES UTILES


El prefijo “BIO” se refiere a

bacterias, levaduras y otras

células vivas, así como a

componentes de estas

células.

La “TECNOLOGIA”

consiste en relucientes

depósitos de acero, llenos de

microbios, conectados a sus

fuentes de alimentación y

oxígeno mediante una

intrincada red de válvulas

que se cierran y abren según

los ritmos que marca una

computadora.


DEFINICION

Según la Organización de

Cooperación y Desarrollo

Económicos:

Es la aplicación de los

principios científicos y de la

ingeniería al procesamiento de

materiales por agentes

biológicos para proveer bienes y

servicios.


PRINCIPIOS

CIENTIFICOS Y DE LA

INGENIERIA:

Conjunto muy amplio

de disciplinas que ponen

especial énfasis en la

Microbiología,

Bioquímica, Biología

Molecular, Genética,

Inmunología e

Ingeniería Bioquímica y

Química.


MATERIALES:

Incluye a aquellos

orgánicos e

inorgánicos, en tanto

los agentes biológicos

son, en general,

catalizadores

biológicos; en

particular,

microorganismos,

células animales,

células vegetales, virus

y enzimas.


BIENES:

Todos los productos

(alimentos, productos

farmacéuticos, recuperación

de metales, etc.)

SERVICIOS:

Lo relacionado

específicamente con las

prestaciones tales como

purificación de agua o

tratamiento de efluentes y

extracción de derrames de

petróleo.


AREAS TEMATICAS

PRIORITARIAS

SALUD:

Vacunas (desarrollo de

vacunas por procedimientos

que utilicen ingeniería

genética).

Reactivos de diagnóstico:

Desarrollo de reactivos por

técnicas inmunológicas

(enzimo-inmunoensayos o

por ingeniería genética).


AREA AGRICOLA:

Diagnóstico de fitopatógenos en plantas

de interés económico.

Desarrollo de agentes de control biológico

y plantas.

Desarrollo de plantas transgénicas

resistentes a las plagas, enfermedades y

herbicidas. Modificación del contenido

celular en macromoléculas.

Métodos de mejoramiento de especies a

través de técnicas no convencionales.

Aceleración en la obtención de híbridos.

Utilización de marcadores moleculares.

Identificación y caracterización de genes

de interés.


AREA PECUARIA:

SANIDAD ANIMAL:

Desarrollo de métodos para

el diagnóstico de

enfermedades animales.

Producción de nuevas

vacunas virales, bacterianas

y parasitarias por técnicas de

avanzada.

PRODUCCION ANIMAL:

Manipulación y sexado de

embriones.

Hormonas para el

mejoramiento de la

producción animal.


PRODUCCION DE

INSUMOS

INDUSTRIALES:

Mejoramiento y control

de calidad de las industrias

de alimentos, incluyendo

derivados lácteos, vinos y

cervezas.

Tratamiento biológico de

efluentes.


HISTORIA DE LA

BIOTECNOLOGIA


•6000 AC: Arte de fermentar.

Los sumerios y babilonios

usaban levaduras para

fabricar cerveza.

•4000 AC: Los egipcios

descubrieron la manera de

fermentar pan con la

levadura cervecera.

•Libro del Génesis (9:

20,21): “Noé se dedicó a la

labranza y plantó una viña.

Bebió del vino, se

embriagó…”


•Siglo XVII: Anthony von

Leeuwenhoek (1632-1723)

descubre el mundo microbiano

con sus microscopios primitivos.

•Siglo XIV DC: Destilación de

bebidas alcohólicas. Uso de

bacterias de ácido acético para

fabricar vinagre, de bacterias de

ácido láctico para conservar la

leche (yogur, por ejemplo).

•Siglo XIX: El desarrollo

técnico de los microscopios

permite demostrar el origen de

los microbios y vencer la

creencia de la “generación

espontánea”.


•La Guerra Mundial (1914-1918)

supuso demandas

biotecnológicas:

•Proceso Neuberg para

producir glicerol (para

nitroglicerina) mediante la

“fermentación dirigida” de

Saccharomyces cerevisiae.

Agregando álcali y bisulfito de

sodio al depósito de

fermentación alcohólica se

fomentaba la producción de

glicerol.

•Proceso Weizmann, usando

Clostridium acetobutylicum,

para la producción de

disolventes como la acetona

(fabricación de cordita).Edit. María Custodio Villanueva

•Los descubrimientos de

Pasteur, Robert Koch (1843-

1910) y Alexander Fleming

(1928) revolucionaron el

tratamiento de las

enfermedades infecciosas con

el descubrimiento de los

antibióticos.

•Durante la Segunda Guerra

Mundial comienza la tercera

era biotecnológica, por la

necesidad de contar con

ciertos medicamentos para

que las víctimas no murieran

de sepsis bacteriana.


Puede decirse que la “cuarta era

biotecnológica” comienza a

principios de la década de 1970,

con el advenimiento de la

Ingeniería Genética.

•El descubrimiento de los

sistemas de restricción y

modificación en bacterias y la

aplicación de las

endonucleasas.

•Los trabajos de Milstein y

Kohler sobre la formación de

hibridomas con la posterior

utilización para la producción

de anticuerpos monoclonales

(1975).


Un hito que merece resaltarse

ocurrió en 1982 cuando la

compañía Eli Lilly consiguió

la aprobación de la Food and

Drug Administration de los

Estados Unidos de

Norteamérica para la

utilización de “insulina

humana” clonada y

producida en Escherichia

coli. A esto siguieron los

interferones, hormonas de

crecimiento humana y

bovina, el antígeno de

superficie del virus de la

hepatitis B, etc.


Animales clonados y

transgénicos

Alimentos

transgénicos

AVANCES EN INGENIERÍA GENÉTICA


TERAPIA GENICA


Proyecto Genoma

Humano


El material hereditario


ADN COMO MATERIAL GENÉTICO

PRINCIPALES EXPERIMENTOS:

Gregor Mendel (1865)

Fred Griffith (1928)

Oswald T. Avery, C. M. MacLeod, and M. J. McCarty (1944)

Alfred D. Hershey and Martha Chase (1952)

Watson y Crick (1953): Modelo de doble Hélice para la estructura del ADN


1953. James Watson & Francis Crick

anunciaron su modelo para la estructura del

ADN y proporcionaron un marco teórico de

cómo el ADN puede servir de material genético.


AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA

MOLECULAR

1941 Genes codifican las proteínas??

1944 Avery y col. Prueba que el ADN porta la información genética

1953 Watson y Crick. Determinación de estructura del ADN

1961 Crick y col. Código Genético, ARN mensajero, regulación

génica

1967 Wise y Richardson aislaron ADN ligasa

1970 Smith y colegas aislaron y caracterizaron la enzima de

restricción Hind III

1972 Janet Mertz y Ron Davis cortaron y pegaron mol de ADN

1973 Stanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacterias

1974 Demostración directa de delección génica humana

1975 Southern Blotting

1977 Fred Sanger secuenció el virus de ADN Ф X174

1978 Biblioteca génica humana

1979 RFPL para diagnóstico prenatal, oncogenes celulares


AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA

MOLECULAR

1979-81 Genes humanos clonados y secuenciados

1982 Tabaco, la primera planta modificada genéticamente

1983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y col.publican la

secuencia del fago λ

1986 La secuenciación del ADN es automatizada

1987 Inicia el Proyecto del Genoma Humano

1995 Es secuenciado la bacteria Haemophillus influenzae

1996 Es secuenciada la levadura Saccharomyces cerevisiae

1998 Es secuenciado el nemátodo Caenorhabditis elegans

1999 Es secuenciado el cromosoma 22 humano

2000 Es secuenciada la mosca de la fruta D. melanogaster /

26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano

2000 14 de dic. secuencia de Arabidopsis thaliana

2001 26 de enero borrador genóma del arroz Oriza sativa

2001 Se anuncia la culminación del genoma humano.


1953. James Watson & Francis Crick


50s 60s 70s 80s 90s 2000s

Primer genomasecuenciado

Primera proteína terapeutica

producida por ingeniería genética

El codigo genéticoEs controlado.

Era de la genómica funcionalChips de DNADiagnóstico molecularFarmacología molecularBiomedicina

Clonación del primeranimal

Inicio de laingeniería genética

Sintesis enzimática del ADN por PCR

Taq

Creación de basesde datos

de ADN y péptidos

Producción deSOMATOSTATINA

en bacterias


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