Área: Ciencias Naturales

Asignatura:Biotecnología

Título

 Biotecnología 

Prof:

Curso 2do Año 

Año:  1er cuatrimestre 2009    http://biotecnologiaenort.blogspot.com

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¿Qué sabemos sobre...

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...qué es la biotecnología?

...qué son los microorganismos?

...dónde los encontramos?

...conocés algún

microorganismo útil para la actividad humana?

...son todos perjudiciales

para la salud?

...qué microorganismo

s conocés?

...qué es un antibiótico?

ACTIVIDAD N°1

¿Qué es la biotecnología?

Leé atentamente el siguiente texto y luego resolvé los puntos que figuran al final del mismo.

“Biotecnología" es una palabra larga y que "suena" difícil. Sin embargo, si se analiza por partes es más fácil entender qué significa. Bio quiere decir vida, y biología es el estudio de los seres vivos. El término Tecnología se refiere a las herramientas o técnicas que se usan para fabricar o producir algo. Entonces, si se junta todo se podría definir la biotecnología como las herramientas o técnicas que emplean a los seres vivos para obtener algún producto.

Los seres vivos que participan en estas técnicas son microorganismos (bacterias, hongos, levaduras), plantas y animales. Y lo que se obtiene son alimentos, medicamentos y otros productos útiles para las personas y para el ambiente en general.

En realidad, el hombre practica la biotecnología desde hace miles de años, pero en ese entonces lo hacía de forma más simple que en la actualidad. Por ejemplo, usaba bacterias y levaduras para fabricar yogur, queso, pan, vino, sidra, etc. Estas técnicas aún siguen en práctica, pero hoy en día la biotecnología usa herramientas más modernas para obtener nuevos productos.

Hace miles de años cuando el hombre descubrió que al fermentar las uvas se obtenía un producto como el vino. También es biotecnología la fabricación de cerveza a partir de la fermentación de cereales que el hombre empezó a elaborar hace 4.000 años, y la fermentación de jugo de manzanas para la fabricación de sidra. En estos procesos intervienen microorganismos que transforman componentes del jugo de frutas o de cereales en alcohol. También es biotecnología la fabricación de pan mediante el uso de levaduras, la elaboración de quesos mediante el agregado de bacterias, y también de salames. El yogur también es un producto que se obtiene mediante procesos biotecnológicos desde la antigüedad.Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, ni conocían la existencia de microorganismos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y utilización de los productos del metabolismo de ciertos microorganismos. Se puede definir la biotecnología tradicional como “la utilización de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre”.

BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL APLICADA A LA INDUSTRIA

La biotecnología se aplica a diferentes ramas de la industria: alimenticia, textil, detergentes, combustibles, plásticos, papel, farmacéutica. En general lo que se usa son productos del metabolismo de los microorganismos. Por

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ejemplo, algunas de las aplicaciones de la biotecnología tradicional a la industria son:

El alcohol que se puede usar para la industria alimenticia o farmacéutica, pero también se puede usar como combustible (en Brasil se produce alconafta a partir de la caña de azúcar).

Producción de yogures probióticos en los que se usa el microorganismo entero que está presente en el producto final.

A partir de microorganismos se pueden fabricar ácidos orgánicos para diferentes aplicaciones, como el ácido cítrico para endulzar gaseosas y golosinas.

Muchos antibióticos son fabricados por microorganismos, como la penicilina que la fabrica un hongo del género Penicillium.

Los plásticos son polímeros de diferentes estructuras químicas. La mayoría de ellos se producen a partir de derivados del petróleo. Pero hay microorganismos que fabrican polímeros que son biodegradables.

LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA

Actualmente, los científicos comprenden mucho mejor cómo ocurren los procesos biológicos que permiten la fabricación de productos biotecnológicos. Esto les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o imitar algunos de esos procesos y lograr una variedad mucho más amplia de productos. Los científicos hoy saben, además, que los microorganismos sintetizan compuestos químicos y enzimas que pueden emplearse eficientemente en procesos industriales. Estos conocimientos dieron lugar al desarrollo de la biotecnología moderna.

A diferencia de la biotecnología tradicional, la biotecnología moderna surge en la década de los ’80, y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto ingeniería genética, para modificar y transferir genes de un organismo a otro. El siguiente esquema resume la definición actual del término biotecnología:

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La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre, e incluye la producción de proteínas recombinantes, el mejoramiento de cultivos vegetales

Biotecnología tradicionalEmpleo de organismos para la obtención de un producto útil para la industria

+Biotecnología modernaEs la que emplea las técnicas de

A través de la biotecnología moderna es posible producir insulina humana en bacterias y, consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo en este proceso. La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta, tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del insecto.

La biotecnología moderna avanza y, en la actualidad, son muchos los países que utilizan las técnicas de ingeniería genética para la obtención de diferentes productos que tienen aplicación en la producción de alimentos, de medicamentos, y de productos industriales.

A partir del texto, resolvé las siguientes consignas:

1. ¿A qué se denomina biotecnología tradicional?2. Enumerá ejemplos de productos que se obtienen a través de la

biotecnología tradicional, y que se emplean en diferentes industrias. 3. ¿Cuál es la principal diferencia entre la biotecnología tradicional y la

moderna?4. Enumerá ejemplos de productos obtenidos por biotecnología moderna.

ACTIVIDAD N°2

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Novedades de Biotecnología

Leé los siguientes artículos:

Pampa Mansa, una vaca clonada

En agosto de 2002 la compañía Argentina de Biotecnología Bio Sidus anunció el nacimiento de su primer ternero clonado en un campo de Buenos Aires, Argentina.

La vaca clonada pertenece a la raza Jersey y fue bautizada “Pampa”. Esta clonación es parte de un proyecto que apunta a producir hormona de crecimiento humana mediante la introducción del gen humano (que codifica para la hormona de crecimiento humano) en el genoma de la ternera.

En octubre de 2003, Bio Sidus anunció que Pampa Mansa estaba produciendo leche con buena cantidad de hormona de crecimiento humana.

(Texto tomado de Curtis et al., 2008. Biología)

Petunias transgénicas tolerantes a heladasEl grupo de investigadores de la Universidad de Toledo (Ohio, Estados Unidos) creó petunias que sobreviven a temperaturas muy bajas. A través de la introducción de un gen proveniente de la planta Arabidopsis thaliana, la cual es tolerante a condiciones extremas como: bajas temperaturas, alta salinidad y sequías. Lograron que las petunias sobrevivieran a esas condiciones extremas. Las plantas tolerantes a heladas les permitirían a los productores reducir la temperatura de los invernaderos considerablemente. "Suena interesante", declaró Gene Klotz, propietario de Klotz Flower Farm. "Los costos de calefacción hoy constituyen al menos el 35% de los costos totales de la producción". Las petunias serán ensayadas por el Departamento de Agricultura, que además financió el proyecto. Probarán a qué temperatura pueden cultivarse y cómo crecen y cuánto tiempo las petunias transgénicas sobreviven a esa temperatura.

(Publicado el: 23/12/2004 en www.porquebiotecnologia.com.ar)

Respondé las siguientes preguntas:

1. ¿A qué tipo de técnica, tradicional o moderna, se refieren estas notas?2. ¿Dónde se realizan estos desarrollos? 3. ¿Cuál es el organismo modificado en cada caso?

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4. ¿Cuál es la modificación practicada?5. ¿Cuál es el organismo de origen, del cual se obtiene el gen de interés?6. ¿Cuáles son las ventajas que ofrecería el nuevo producto (al consumidor y/o al productor)?

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ACTIVIDAD N°3

Cultivo de bacterias

El objetivo de esta experiencia es comprobar la presencia de bacterias en el ambiente, procedentes de diferentes fuentes.

Materiales:

6 placas de Petri u otros recipientes poco profundos con tapa;

agar;

leche o yogur,

una varilla metálica;

hisopos esterilizados;

un trozo de papa u otro vegetal cocido (dejar varios días en un recipiente con agua).

Procedimiento:

1. Placa 1: no abrir; dejarla cerrada durante toda la experiencia. Placa 2: dejarla abierta durante toda la experiencia.Placa 3: toser dentro y cerrar inmediatamente. Placa 4: distribuir suavemente sobre el agar una pequeña gota de leche o yogur con un hisopo o la varilla metálica (esterilizada en alcohol o fuego). Cerrar inmediatamente. Placa 5: tomar una pequeña gota de agua en la que se dejó pudrir la papa y pasarla suavemente sobre el agar (como en el frasco 4). Cerrar inmediatamente.

- Dejar las placas a temperatura ambiente durante 7 días. Luego observar los resultados y responder las preguntas que se encuentran a continuación.

a. ¿Cuál es el objetivo del frasco 1? b. ¿De dónde provienen los microbios que crecen sobre la placa 2? c. ¿De dónde provienen los microbios que aparecen sobre la placa 3? d. ¿Se notan diferencias entre las colonias provenientes de diferentes orígenes? e. ¿Podrían ser patógenas las bacterias que crecen en la placa 4? ¿Por qué?

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ACTIVIDAD N°4

¿Qué son los antibióticos?

La mayoría de las personas conoce acerca de la existencia de antibióticos, y su empleo es un hecho frecuente en el mundo entero desde hace varios años. La biotecnología, por su parte, se considera un desarrollo reciente. Sin embargo, la biotecnología se encuentra presente en la vida cotidiana más de lo que la gente se imagina, desde hace muchos años. Por ejemplo, pocos conocen la relación que existe entre los antibióticos y la biotecnología. De hecho, la producción de antibióticos que se inició a mediados del siglo XX, se considera la primera aplicación de la biotecnología a la vida cotidiana de las personas. Para comprender mejor esta afirmación, se debe recordar a qué se llama biotecnología y definir qué es un antibiótico. La biotecnología se define tradicionalmente como “el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre”. Los antibióticos pueden definirse como moléculas con actividad antimicrobiana y, originalmente, son el producto del metabolismo de hongos y bacterias, capaces de inhibir en pequeñas dosis los procesos vitales de ciertos microorganismos, destruyendo o impidiendo su desarrollo y reproducción.

Qué nos cuenta la historia sobre la aparición de los antibióticos…

Remontémonos a 1911 junto con Alexander Fleming: el científico trabajaba en su laboratorio con un cultivo de bacterias, cuando accidentalmente se introdujo un hongo microscópico en la caja de Petri. Fleming, obviamente no se dio cuenta de lo sucedido hasta unos días más tarde, al observar que algunas de las bacterias cercanas al hongo (ya desarrolladas y visibles) no habían formado colonias. El hongo que inhibía el crecimiento bacteriano fue identificado como Penicilium notatum y la sustancia fue llamada penicilina. Interesado en este hallazgo, Fleming cultivó los hongos para poder aislar la penicilina, pero la tarea le resultó muy difícil y abandonó el intento. Diez años más tarde, en 1940 dos investigadores estadounidenses lograron purificar la penicilina, que comenzó a industrializarse. La segunda guerra mundial fue un gran incentivo para la producción masiva de penicilina, que logró evitar las infecciones de heridas y salvó innumerables vidas. A partir de este experimento se investigó una gran cantidad de otros hongos, de los cuales derivan otros antibióticos utilizados actualmente. Por este descubrimiento, Fleming ganó el Premio Nobel en 1945.

Tanto hongos como bacterias liberan espontáneamente distintas sustancias que se utilizan para producir antibióticos. De este modo, sustancias producidos por algunas bacterias y hongos se emplean para destruir a otras bacterias.En la actualidad, la penicilina se obtiene por técnicas de biotecnología, tal como se lo muestra en el siguiente esquema:

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Ahora respondé:

1. ¿Qué error de procedimiento cometió Fleming que lo llevó al descubrimiento

de la penicilina?2. ¿Por qué la producción de penicilina se considera un proceso

biotecnológico?3. ¿Por qué hasta 1940 no se pudo producir la penicilina a escala

industrial?

ACTIVIDAD N°5

Las bacterias no pueden verse a simple vista. Sin embargo, es posible observar sus colonias, que son agrupaciones de bacterias que se originan a partir de la multiplicación de una bacteria original (son genéticamente iguales).

Para obtener colonias en el laboratorio se siembran bacterias en agar (medio de cultivo sólido que contiene los nutrientes necesarios para el crecimiento bacteriano).

Para medir la efectividad de un antibiótico, se realiza un antibiograma. Para ello se hacen crecer bacterias sobre una superficie de agar contenida en una

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caja de Petri que se incuba a una temperatura similar a la del cuerpo humano durante 48 horas y se colocan sobre ella discos embebidos en diferentes antibióticos. Cuando el antibiótico se difunde fuera del disco, inhibe el crecimiento de las bacterias sensibles, dejando un espacio libre en el agar (halo de inhibición). Cuanto mayor es el diámetro del halo de inhibición alrededor del disco más efectivo es el antibiótico frente a ese tipo de bacterias.

ANTIBIOGRAMA

Te proponemos realizar un Test de sensibilidad a los antibióticos en un cultivo de una bacteria y la posterior presentación del informe correspondiente.

Materiales necesarios:

Cajas de Petri Discos de antibiograma Ansa rulo Cultivos bacterianos

Procedimiento:

1) Sembrar las bacterias para un crecimiento en césped.2) Colocar un disco de antibiograma sobre el medio ya sembrado.3) Incubar en estufa a 37ºC por 48hs.

¿Qué creés que sucederá?

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Una vez concluida la experiencia: Esquematizá claramente los resultados

Interpretá los resultados obtenidos

¿De qué manera actúan los antibióticos?

¿En qué casos resulta conveniente realizar un antibiograma?

¿Por qué se prueban diferentes tipos de antibióticos?

¿Cómo se podría determinar cuál de los antibióticos examinados es el

más efectivo?

Suponiendo que se encuentra en el cultivo un tipo de bacteria resistente a los diferentes antibióticos conocidos. ¿Qué se debería

hacer para lograr eliminar a este tipo de bacterias?

Elaborar un informe del trabajo realizado de acuerdo a las pautas que se encuentran en el blog (http://biotecnologiaenort.blogspot.com).

ACTIVIDAD Nº6

Diseñá una experiencia que te permita comprobar la eficacia de los diferentes productos de limpieza que se utilizan en el hogar y que permite eliminar gérmenes.

ACTIVIDAD Nº7

LA FERMENTACIÓN EN LAS LEVADURAS

En esta actividad podrán comprobar la producción de un producto gaseoso como resultado de la actividad metabólica de las levaduras.

Materiales:

Tubos de ensayo

Agua

Azúcar

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Levaduras

Baño de hielo

Baño de agua tibia (30ºC)

Globitos de goma (“bombitas”)

Procedimiento:

La siguiente tabla muestra los materiales que se deben colocar en cada tubo:

Tubo

AguaAzúca

rLevadu

raTratamiento Condiciones

Resultados

1 3 ml. 1 cda. -

AGITAR BIEN

CADA TUBO

Y TAPARLO

CON UN

GLOBO.

AJUSTAR EL GLOBO

CON UN HILO.

Colocar en hielo -

2 3 ml. 1 cda. -Colocar en agua

tibia-

3 3 ml. - ½ cdita. Colocar en hielo -

4 3 ml. - ½ cdita.Colocar en agua

tibia-

5 3 ml. 1 cda. ½ cdita. Colocar en hielo -

6 3 ml. 1 cda. ½ cdita.Colocar en agua

tibia-

73 ml.

hirviendo1 cda. ½ cdita.

Colocar en agua caliente

-

83ml.

hirviendo- ½ cdita.

Colocar en agua caliente

93ml.

hirviendo1cda. -

Colocar en agua caliente

- Preguntas para el análisis de la experiencia:

1. ¿Qué son las levaduras y que características presentan?

2. ¿Cuál es el proceso que estudia este experimento? Explicar en qué consiste.

3. . ¿Qué variables se probaron?

4. ¿Cómo es posible explicar las diferencias obtenidas en los diferentes tubos?

- Elaborar un informe del trabajo realizado de acuerdo a las pautas que se encuentran en el blog de la materia (http://biotecnologiaenort.blogspot.com).

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ACTIVIDAD N°8

Producción de levaduras

Los panaderos utilizan la levadura como agente estimulante del esponjado de la masa antes de su cocción. Otra aportación de la levadura al pan es su aroma. Durante el proceso de esponjado, la levadura se mezcla con la masa húmeda en presencia de una pequeña cantidad de azúcar. La levadura convierte el azúcar en alcohol y CO2, y el CO2 gaseoso difunde haciendo que se esponje la masa. Al cocinarse el pan, el calor hace que salga el CO2 y se formen los agujeros dentro de la masa del pan, dando así al pan su textura ligera.Las levaduras para panadería o para fines alimentarios se cultivan en grandes fermentadores aireados, en un medio que contiene melazas como ingredientes principales.

ELABORACIÓN DE PAN

a) Siguiendo las indicaciones del siguiente protocolo procederemos a la fabricación del pan.

Materiales: levadura de panadería 25 grs. 1 tazas de harina común 2 ½ tazas de agua a 30°C 1 ½ cucharadas soperas de azúcar 1 cucharada sopera de aceite 2 ½ cucharaditas de sal un recipiente hondo

Procedimiento: Agregar al agua tibia: azúcar, aceite, sal y levadura Volcar la harina en el recipiente hondo Cuando el líquido este espumoso añadirlo a la harina Amasarlo convenientemente Dejarlo levar durante 20 minutos cerca del mechero encendido

b) Mientras leva la masa, observá levaduras al microscopio.c) Respondé las siguientes preguntas:

1. ¿Por qué se requiere en este proceso agua tibia y azúcar?

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2. ¿Por qué piensas que leva la masa del pan?

3. ¿A qué se deben los agujeritos en la miga del pan?

4. ¿Por qué se dice que la elaboración de pan es un proceso biotecnológico?

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Enzimas

¿Qué son las enzimas y qué función cumplen?

Las enzimas son una clase especial de proteínas (moléculas) que aceleran la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en una célula. Por esto se las conoce como “catalizadores biológicos”.Las enzimas ayudan en procesos esenciales tales como la digestión de los alimentos, el metabolismo, la coagulación de la sangre y la contracción muscular. El modo de acción es específico ya que cada tipo de enzima actúa sobre un tipo particular de reacción y sobre un sustrato específico. Para realizar su función, una enzima reconoce una molécula específica, llamada sustrato. Cada enzima se une a su sustrato específico en el sitio activo y provoca en él un cambio químico, por el cual se obtiene un producto. El cambio implica la formación o rotura de un enlace entre los átomos de la molécula. La enzima que participa en la reacción no sufre modificaciones, y puede volver a actuar sobre otro sustrato del mismo tipo. En ausencia de las enzimas, las reacciones bioquímicas serían extremadamente lentas y la vida no sería posible. Las enzimas pueden aumentar la velocidad de las reacciones en un millón de veces.

Cada tipo de enzima funciona óptimamente a una determinada temperatura; si la temperatura del medio en el que está la enzima se aleja de la óptima, la enzima disminuye su actividad.

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Las enzimas son proteínas que tiene la función de catalizadores biológicos, que aceleran reacciones químicas, haciendo que el proceso sea más rápido y eficiente que cualquier otro proceso químico. Las enzimas se utilizan habitualmente en los detergentes o polvo para lavar la ropa. Por ejemplo, lipasas para sacar manchas de grasas, proteasas para sacar manchas de proteínas, etc. Cada tipo de enzimas tienen un rango de temperaturas dentro del cual es activa. En la temperatura óptima actúa al 100% y al alejarse de esa temperatura disminuye su función.

Para determinados procesos en los cuales se necesitan temperaturas extremas, se van a emplear enzimas provenientes de organismos extremófilos que pueden actuar a temperaturas extremas (altas o bajas). Por ejemplo, la ropa de hospital que requiere esterilización se lava con productos que tengan enzimas que funcionen a temperaturas altas, mientras que el lavado en agua fría emplea enzimas provenientes de microorganismos que se desarrollan a temperaturas bajas.

En la industria alimenticia también se usan enzimas. Por ejemplo en la etapa final de la fabricación de jugos cuando hay que sacar los restos de pepitas de frutas antes de la pasteurización, se emplea la enzima pectinasa que degrada la pectina, el principal componente de las semillas.

Las enzimas también se usan en la industria textil para ablandar los jeans. En este caso se usa celulasa, que degrada la celulosa que es el principal componente de las células vegetales (entre ellas, las células del algodón que es el principal componente de la tela de jean). Mediante un proceso controlado (temperatura, tiempo, cantidad y tipo de celulasa) se logran diferentes texturas de jean.

También se usa la enzima celulasa en la industria del papel (que está formado por celulosa) para lograr diferentes texturas.

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ACTIVIDAD N°9

BIOTECNOLOGÍA Y JABONES EN POLVO

Ya sea por razones estéticas y/o higiénicas, el uso de jabones se remonta a los Babilonios (2700 AC).Los jabones sólo llegaron al sur de Europa cinco siglos más tarde. Preparadas artesanalmente a partir de aceite de oliva y cenizas de laurel, las barras eran artículos de lujo conocidos por su lugar de origen: jabón de Castilla, jabón de Marsella, etc.En 1907, se lanza un jabón para el lavado de ropa en el que para facilitar la remoción de la suciedad se agregaron otros productos químicos.Las enzimas, así como sus características y propiedades, fueron descubiertas en la segunda mitad del siglo XIX.La primera aplicación moderna de estos conocimientos ocurre en 1913, cuando se patentó un producto que contenía jabón y tripsina (enzima pancreática) pero que tenía varios defectos: hacía poca espuma, eliminaba solamente las manchas proteicas y causaba alergias.

1. ¿Qué son las enzimas desde el punto de vista estructural?2. ¿Cuál es la función de las enzimas?3. ¿Cuál es la finalidad del uso de enzimas en los detergentes para la ropa? 4. Indicar cuáles son las enzimas que se agregan a los detergentes.5. ¿Cuáles son las ventajas del uso en los detergentes de enzimas

provenientes de microorganismos recombinantes?6. ¿Cuál es el mecanismo de acción del jabón? 7. ¿Cuál es el aporte de la biotecnología moderna en la fabricación de

detergentes enzimáticos?

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ACTIVIDAD N°10

LA ACCIÓN DE LAS ENZIMAS EN DETERGENTES PARA LA ROPA

Objetivo: Comprobar la acción de enzimas en los detergentes para lavar la ropa

Materiales

• Vaso de precipitado de 250 ml. • Dos tubos o frascos de 100 ml. • 1 sobre de gelatina con azúcar • Detergentes para lavarropas • Agua¡Precaución! los detergentes para lavar ropa son extremadamente básicos. No aspirarlos porque pueden causar daños en las vías respiratorias.

Preguntas previas a la experiencia

1. ¿Qué se supone que sucederá cuando la solución enzimática entre en contacto con la solución de gelatina? (constituido mayormente por proteínas).

2. ¿Qué debería usarse como control del experimento?

Procedimiento

1. Preparar la gelatina: por cada 50 ml de agua, usar 18 g de gelatina. 2. Llenar dos tubos o vasos de precipitado graduado con 10 ml de la solución de gelatina cada uno (tubo 1 y tubo 2) y colocarlos en heladera hasta que solidifique.3. Sacar los tubos de la heladera. La gelatina debe estar sólida. 4. Marcar sobre el vidrio de cada tubo con el marcador la altura de la gelatina sólida. 5. Preparar una jarra con la solución de detergente (10ml de detergente en 90ml agua = 10%).6. En el tubo 1 agregar 30 gotas de la solución enzimática sobre la gelatina sólida.7. En el tubo 2 agregar 30 gotas de agua sobre la gelatina sólida.8. Dejar reposar durante la noche y chequear ambos tubos a las 24 horas. Marcar la posición de la gelatina sólida. 9. Chequear nuevamente a las 48 horas, y marcar la altura de la gelatina sólida.

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Preguntas para el análisis de la experiencia

1. ¿Cuál es el principal componente de la gelatina?2. A partir de la respuesta anterior, indicar qué tipo de enzimas tendría el detergente.3. ¿Qué cambio se pudo registrar en la altura de la gelatina sólida?4. ¿Qué podría suceder si al agregar el detergente se dejara la gelatina en la heladera?5. ¿Cuál es el objetivo del tubo 2?6. ¿Cuál debería ser el sustrato si se buscara comprobar la acción de la enzima lipasa, o de la enzima amilasa?7. ¿Qué sucedería si se colocara sobre la gelatina un detergente que contenga lipasas?

Biotecnología y medio ambiente

El crecimiento de la población y el avance de las actividades industriales a partir del siglo XIX trajeron aparejados serios problemas de contaminación ambiental. Desde entonces, los países generan más desperdicios, muchos de ellos no biodegradables o que se degradan muy lentamente en la naturaleza, lo que provoca su acumulación en el ambiente sin tener un destino seguro o un tratamiento adecuado. De este modo, en lugares donde no existe control sobre la emisión y el tratamiento de los desechos, es factible encontrar una amplia gama de contaminantes. Habitualmente, los casos de contaminación que reciben mayor atención en la prensa son los derrames de petróleo. Pero, en el mundo constantemente están sucediendo acontecimientos de impacto negativo sobre el medio ambiente, incluso en el entorno directo, generados por un gran abanico de agentes contaminantes que son liberados al ambiente.  Un ejemplo lo constituyen algunas industrias químicas que producen compuestos cuya estructura química difiere de los compuestos naturales, y que son utilizados como refrigerantes, disolventes, plaguicidas, plásticos y detergentes. El problema principal de estos compuestos es que son resistentes a la biodegradación, por lo cual se acumulan y persisten en el ambiente y lo perjudican tanto como a los seres vivos, entre ellos el ser humano. En las últimas décadas, entre las técnicas empleadas para contrarrestar los efectos de los contaminantes, se comenzó a utilizar una práctica llamada biorremediación. El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los ‘80, y proviene del concepto de remediación, que hace referencia a la aplicación de estrategias físico-químicas para evitar el daño y la contaminación en suelos. Los científicos se dieron cuenta que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas esencialmente en la observación de la capacidad de los microorganismos de degradar en forma natural ciertos compuestos contaminantes.Entonces, la biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el uso de seres vivos (microorganismos y plantas) capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrio en el medio ambiente, ya sea  suelo, sedimento, fango o mar.

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Tipos de biorremediación

En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de petróleo o sintéticos.Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos:

1) Degradación enzimática:

Consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Dichas enzimas son producidas en bacterias. Esta técnica lleva décadas en el mercado y hoy las compañías venden las enzimas y los microorganismos que las producen.

2) Remediación microbiana:

Es el uso de microorganismos en el foco de la contaminación. Hay bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petróleo y sus derivados. También pueden degradar, aunque parcialmente, otros compuestos químicos como el PCB. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean eliminados más fácilmente. Estas características también pueden lograrse por ingeniería genética.

3) Fitorremediación:

Es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados. Se basa en la capacidad que tienen algunas especies vegetales de absorber y acumular altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y radioactivos, etc. Las ventajas que ofrece la fitorremediación son el bajo costo y la rapidez con que pueden llevarse a cabo ciertos procesos degradativos. Según la planta y el agente contaminante, la fitorremediación puede producirse por la acumulación en las partes aéreas de la planta, la concentración del contaminante en raíces, la reducción de su movilidad para impedir la contaminación del agua, el desarrollo de microorganismos que comúnmente habitan en las raíces y degradan contaminantes, y la captación

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y modificación del contaminante para liberarlo a la atmósfera con la transpiración o para originar compuestos menos tóxicos. Actualmente se emplean árboles, como los álamos, con este fin. Sin embargo, la posibilidad de modificar genéticamente a las plantas ofrece enormes y nuevas posibilidades.

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GLOSARIO BIORREMEDIACIÓN: Uso de agentes biológicos u organismos vivos con el fin de tratar suelos y aguas contaminadas por sustancias tóxicas. BIOTECNOLOGÍA: Empleo de organismos vivos para la obtención de un producto o servicio útil para el hombre. ENZIMA: proteína que actúa como catalizador. FITORREMEDIACIÓN: Uso de plantas para tratar suelos y aguas contaminadas. GEN: Unidad física y funcional del material hereditario que se transmite de generación en generación. Es la secuencia de ADN necesaria para la producción de una proteína o un ARN funcional.

ACTIVIDAD N°10

Bacterias que comen hidrocarburos

En seis meses de trabajo científicos de la Universidad Nacional del Comahue limpiaron un lago contaminado con petróleo utilizando la técnica de biorremediación. Consiste en cultivar bacterias y hongos que se alimentan de hidrocarburos. Es la primera experiencia a gran escala en la Argentina.

Especialistas de la Universidad Nacional del Comahue devolvieron a una zona contaminada con petróleo sus características naturales con el cultivo de bacterias y hongos originarios de la provincia de Neuquén que se alimentan de hidrocarburos.

Gracias a la acción de esos microorganismos, la laguna que por varias décadas estuvo contaminada ahora podrá ser un precioso jardín o una provechosa huerta. La idea de utilizar esta técnica para solucionar problemas de derrame de petróleo data de principios de la década del setenta.

El trabajo fue realizado por los científicos de la Universidad en el yacimiento Medanito, cerca de la localidad de Catriel al norte de la provincia de Río Negro. La biorremediación, como se lo llama a este procedimiento, requiere de varios pasos. Primero, elegir la familia de bacterias que mejor se adecuen al elemento contaminante y comprobar que se adaptarán al lugar donde van a ser introducidas para que no se conviertan en un peligro para el ecosistema. Y, segundo, las bacterias deberán recibir otros nutrientes que les permitan proliferar en la zona que sufrió el derrame.

El equipo interdisciplinario de biólogos, químicos, ingenieros en petróleo e ingenieros agrónomos venía experimentando en este área con bacterias y hongos de la región patagónica desde 1992. La experiencia es conocida como la primera en la Argentina a gran escala y con microorganismos autóctonos. Una compañía petrolera privada le confió al Instituto Universitario de Ciencias de la Salud que funciona en la órbita del Estado, la investigación, el análisis y los trabajos que se llevaron a cabo en el terreno.

"De las bacterias sólo sabemos que enferman, pero en este tipo de aplicaciones pueden ser un buen remedio para curar la contaminación producida por el hombre" dice un miembro del equipo. Los primeros informes indicaban que, efectivamente, la laguna había recibido hasta 1955 "aguas de purga". Esas aguas, que antes se vertían en los campos y ahora es obligatorio reinyectarlas a gran profundidad, salen de los pozos con restos de petróleo y un alto contenido de sales. En principio, y para tener un detalle acabado del lugar, las 10 hectáreas de la laguna fueron divididas en cuatro zonas. Dos en las que había un 30 por ciento de petróleo de promedio en el suelo, y dos, consideradas las más críticas, de tierras compactadas y arcillosas, y con el agravante de que la presencia de hidrocarburos en la superficie llegaba al 80 por ciento.

A simple vista, dicen los técnicos, la laguna contenía un alto porcentaje de sal y en algunos sectores tenía una capa de petróleo de más de cinco centímetros. El proceso es sencillo pero requiere de dedicación y trabajo. La directora del equipo, Graciela Pozzo Adrizzi, Doctora en Ciencias del Suelo, explicó que en estos casos es necesario airear la tierra y disgregar el suelo para que la bacteria tenga un campo de acción más amplio y adecuado.

"Si la tierra se secara, los microorganismos morirían deshidratados, ya que las bacterias son células pequeñas que trabajan intercambiando fluidos en el ambiente, explica Pozzo Adrizzi. Y es en los fluidos donde están las sustancias más importantes que le permiten degradar el petróleo".

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En las áreas más favorables en apenas seis meses de trabajo se logró bajar el nivel de contaminación del 30 por ciento al 3 por ciento. En cambio en las zonas más compactas debieron remover el suelo hasta medio metro de profundidad, para que en otros seis meses poder pasar a la etapa de "fitorremediación", con plantación de pasturas que terminarán de extraer el resto de petróleo.

Estos microorganismos se alimentan de sustancias como metales pesados o hidrocarburos. Luego de fagocitarlos y metabolizarlos, los desechos que las bacterias devuelven al suelo son sustancias simples y dejan de ser dañinas. El pasto crecido será incinerado para quemar el hidrocarburo que contenga y después será incorporado nuevamente para agregarle materia orgánica a la tierra.

Finalmente, llegará la última parte del trabajo donde podrán plantarse los arbustos de la zona para devolverle al lugar su aspecto natural. Para esta fase se incorporarán los alumnos y profesores de la cátedra de Botánica del Centro Universitario que la Universidad tiene en Viedma con el fin de realizar las experiencias de reproducción de las plantas del desierto que naturalmente no se producen a gran escala.

Fuente: http://www.oei.org.co/sii/entrega20/art08.htm

Organización de Estados Iberoamericanos Para la Educación, la Ciencia y la Cultura

Consignas del trabajo:

1. Leer el artículo y ubicar la localidad en un mapa de Argentina, investigar características generales de la región (clima, flora, recursos).

2. Leer el artículo y resumir su contenido en una cartulina.

¿Cuál es el problema ambiental que se originó en la Patagonia?

¿Cuál fue la causa del problema? (contaminante y fuente de contaminación)

¿Cómo se solucionó el problema? (procedimiento empleado)

¿Quiénes trabajaron en la solución del problema?

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¿Cuáles fueron los logros?

¿Cuáles son las perspectivas a futuro?

¿Cuál es la fuente de información del artículo y los especialistas consultados (profesión y lugar de trabajo)?

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3. Poner en común el trabajo realizado en cada grupo.

4. Responder las siguientes preguntas:

a. ¿Cómo se denomina al segundo paso que menciona este artículo? b. El artículo hace mención a una de las funciones negativas que se conocen de las bacterias. ¿Cuál es esa función? c. ¿Cuál es la actividad positiva de las bacterias en el ambiente?d. ¿Cuáles fueron los procedimientos realizados para asegurar que las bacterias pudieran actuar adecuadamente en la descontaminación de esta laguna? ¿Por qué los suelos arcillosos y compactos resultaban más complejos

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de limpiar? e. ¿A qué se denomina fitorremediación? ¿Cuál es el objetivo de su aplicación?

Textos extraídos de: Brock. 1999. Biología de los Microorganismos. Prentice Hall Muñoz de Malajovich, María Antonia. 2007. Biotecnología y vida cotidiana.

Manual de trabajos prácticos de biotecnología. Limpiando la ropa con enzimas. Programa educativo Por qué Biotecnología de ArgenBio.

Programa educativo Por qué Biotecnología de ArgenBio. www.porquebiotecnologia.com.ar

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