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Contenidos. Introducción. Definición de la Biotecnología. Sustrato, Agente biológico, proceso y producto. Escalas de un proceso. Biotecnología de primera,

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1 Contenidos. Introducción. Definición de la Biotecnología. Sustrato, Agente biológico, proceso y producto. Escalas de un proceso. Biotecnología de primera, segunda, tercera y cuarta generación. Influencia de la Biotecnología en los sectores de Salud, Agropecuario y Agroindustrial.Conclusiones. (2 horas). Contenidos. Introducción. Definición de la Biotecnología. Sustrato, Agente biológico, proceso y producto. Escalas de un proceso. Biotecnología de primera, segunda, tercera y cuarta generación. Influencia de la Biotecnología en los sectores de Salud, Agropecuario y Agroindustrial. Conclusiones. (2 horas). INTRODUCCION AL ESTUDIO DE LA BIOTECNOLOGÍA

2 OBJETIVOS Introducir el concepto de biotecnología, profundizar en su evolución, así como destacar la influencian de la biotecnología en los sectores agropecuario y biofarmacéutico.Introducir el concepto de biotecnología, profundizar en su evolución, así como destacar la influencian de la biotecnología en los sectores agropecuario y biofarmacéutico.

3 BIOTECNOLOGÍAAGROINDUSTRIA La BIOTECNOLOGÍA permite: Obtener productos de alto valor agregado a partir de materias primas y residuos de la producción agropecuaria. MICROORGANISMOS BeneficiososPerjudicialesINTRODUCCIÓN Gram+Gram- SECTOR AGROPECUARIO

4 PROCESOS TRANSFORMA- TIVOS ANTESPOSTERIOR MATERIAS PRIMAS DE INTERÉS PRODUCTOS PARA HUMANOS Y ANIMALES

5 Agente biológico Agente Biológico Material o sustrato PRODUCTO Útil para el hombre Económicamente Viable PROCESO BIOTECNOLÓGICO

6 IMPACTO DE LA BIOTECNOLOGIA EN LA VIDA DEL HOMBRE Alimentación Salud Medio ambiente Energía

7 C. DEFINICIÓN DE BIOTECNOLOGÍA Es el conjunto de tecnologías llevadas a cabo por el hombre con la utilización directa o indirecta de microorganismos y cultivos celulares de plantas y animales que conllevan a la formación de productos con valor agregado y el máximo de eficiencia, economía y seguridad (Federación Europea de Biotecnología, 1978 Negrín, Pereira y Zumalacarregui, 1992; Bull, 1982, CIGB, 2006). Es el conjunto de tecnologías llevadas a cabo por el hombre con la utilización directa o indirecta de microorganismos y cultivos celulares de plantas y animales que conllevan a la formación de productos con valor agregado y el máximo de eficiencia, economía y seguridad (Federación Europea de Biotecnología, 1978 Negrín, Pereira y Zumalacarregui, 1992; Bull, 1982, CIGB, 2006).

8 CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA Biotecnología Industrial Biotecnología Vegetal Biotecnología Animal Biotecnología médico-farmacéutica Biotecnología de los alimentos Biotecnología de tratamiento de residuales Biotecnología y Energía

9 SUSTRATO (MATERIA PRIMA) Tener bajo costo Tener bajo costo Ser capaz de transformarse por la acción de elementos vivos en un producto final con valor agregado. Ser capaz de transformarse por la acción de elementos vivos en un producto final con valor agregado. Pueden ser materiales orgánicos o inorgánicos (los subproductos de grandes industrias son sustratos altamente valorados para los procesos biotecnológicos). Pueden ser materiales orgánicos o inorgánicos (los subproductos de grandes industrias son sustratos altamente valorados para los procesos biotecnológicos).

10 AGENTE BIOLÓGICO (Microorganismos participantes en el proceso). Mutantes naturales. Mutantes naturales. Organismos Genéticamente modificados. Organismos Genéticamente modificados.

11 PROCESO: Transformación, conversión o modificación de un sustrato por acción específica de los agentes biológicos para obtener productos de interés.

12 PRODUCTO Es el resultado del desarrollo de un proceso biotecnológico. Es el resultado del desarrollo de un proceso biotecnológico. Tiene que ser útil, fácil de obtener, duradero, con valor agregado y económicamente viable. Tiene que ser útil, fácil de obtener, duradero, con valor agregado y económicamente viable.

13 ESCALAS DE UN PROCESO BIOTECNOLÓGICO Laboratorio Laboratorio Banco Banco Piloto Piloto Semi-industrial Semi-industrial Industrial Industrial

14 BIOTECNOLOGÍA DE PRIMERA, SEGUNDA, TERCERA Y CUARTA GENERACIÓN BIOTECNOLOGÍA DE PRIMERA GENERACIÓN Desde el año a. C hasta principios del siglo XIX

15 Cultivo de plantas y domesticación de animales en el periodo Neolítico. Cultivo de plantas y domesticación de animales en el periodo Neolítico. Descubrimiento de una tablilla babilónica que data de a. C donde se describe la preparación de la cerveza. Descubrimiento de una tablilla babilónica que data de a. C donde se describe la preparación de la cerveza. Los Egipcios ya sabían fabricar pan años antes a. C. Los Egipcios ya sabían fabricar pan años antes a. C. Los Sumerios eran capaces de fabricar cerca de veinte tipos de cervezas durante el Tercer Milenio a. C. Los Sumerios eran capaces de fabricar cerca de veinte tipos de cervezas durante el Tercer Milenio a. C.

16 Un ánfora con manchas de vino fue encontrada en Irán y se demostró que procedía de años a. C. En las sagradas escrituras se refieren el consumo de vino y leche fermentada por algunos de sus protagonistas. Existen otros procesos biotecnológicos conocidos desde la antigüedad como la fabricación de quesos, leche ácida, cultivo de champiñón, vinagre, alimento y bebidas fermentadas, entre otros.

17 BIOTECNOLOGÍA DE SEGUNDA GENERACIÓN DESDE EL SIGLO XVII HASTA MEDIADOS DE LOS AÑOS 1970

18 ANTECEDENTES Elaboración de lentes de aumento por Antonie van Leeuwenhoek (siglo XVII) y observación de los microorganismos. Elaboración de lentes de aumento por Antonie van Leeuwenhoek (siglo XVII) y observación de los microorganismos. Descubrimiento del carácter microbiano de la fermentación por Louis Pasteur en Descubrimiento del carácter microbiano de la fermentación por Louis Pasteur en 1863.

19 Técnica para la obtención de cultivos puros (Jodeph Lister, 1878). Técnica para la obtención de cultivos puros (Jodeph Lister, 1878). Establecimiento de las bases metabólicas del proceso de fermentación con el desarrollo de la Microbiología y la Bioquímica. Establecimiento de las bases metabólicas del proceso de fermentación con el desarrollo de la Microbiología y la Bioquímica. Descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en Descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en 1928.

20 PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS BIOINDUSTRIA

21 Producción de la penicilina y otros antibióticos. Producción de la penicilina y otros antibióticos. Obtención de reactivos para el diagnóstico. Obtención de reactivos para el diagnóstico. Obtención de alcohol industrial y de ácidos orgánicos. Obtención de alcohol industrial y de ácidos orgánicos. Obtención de enzimas. Obtención de enzimas. Obtención de aminoácidos y SCP. Obtención de aminoácidos y SCP. Obtención de biopesticidas, bioplaguicidas, compost y biofertilizantes. Obtención de biopesticidas, bioplaguicidas, compost y biofertilizantes. Obtención de biogás. Obtención de biogás. Obtención de etileno, acetona y butanol. Obtención de etileno, acetona y butanol. Producción de vacunas. Producción de vacunas.

22 PROCESO FERMENTATIVO FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA FERMENTACIÓN HOMOLÁCTICA FERMENTACIÓN HOMOLÁCTICA

23 FERMENTACIONES MICROBIANAS Almidones (Amilasas) Sacarosa (invertasas) Glucosa, galactosa Glucosa, galactosa y fructosa y fructosa Celulosa (Celulasas) Lactosa (Lactasa) GLUCOSA

24 D-GLUCOSA D-GLUCOSA-6- FOSFATO D-FRUCTOSA-6-P ÁCIDO PIRÚVICO ACETALDEHIDO ACTIVADO ACETALDEHIDO ETANOL ACIDO LACTICO LEVADURAS BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS, BIFIDOBACTERIAS Alcohol, Cervezas, Pan, Vinos, Vinagre, etc. Queso, leche ácida, yogur, pan, etc. Rendimiento neto: 2 ATP

25 RESPIRACIÓN MICROBIANA D-GLUCOSA ACIDO PIRÚVICO Acetil-CoA AMINOÁCIDOS Ácidos Grasos Citrato Cis-aconitato Isocitrato Alfa-OxoglutaratoSuccinil-CoASuccinato Fumarato Malato Oxalacético CICLO DE KREBS 2H CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICA Y SINTESIS DE ATP (FOSFORILACIÓN OXIDATIVA) Rto. neto: 38 ATP

26 FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN ETANOL ÁCIDOS ORGÁNICOS BIOMASA Baja energía Alta energía Antagonismo 2 ATP 38 ATP FERMENTACIÓN VS. RESPIRACIÓN

27 BIOTECNOLOGÍA DE TERCERA GENERACIÓN O BIOTECNOLOGIA MODERNA DESDE LA DÉCADA DE 1970

28 PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS MANIPULACIÓN DEL ADN (OMG)

29 ANTECEDENTES Se descubre el ADN como material de los genes por Oswald Avery en Se describe la estructura en doble hélice del ADN por Watson y Crick en Se demuestra el mecanismos de replicación del AND por Mattew en Se descubre la enzima que intervine en la síntesis de los ácidos nucleicos y su aislamiento (ADN polimerasa) por Koenberg en 1958.

30 Se elucida el código genético en Se identifican las enzima específicas que cortan y enlazan al ADN en Con este descubrimiento se logran las bases necesarias para modificar e intercambiar parte del ADN de un organismo vivo a otro. Por primera vez se logra introducir fragmentos de ADN en una bacteria haciéndola capaz de sintetizar una proteína humana (insulina).

31 Producción de la insulina humana y la hormona del crecimiento por la bacteria E. coli. Producción de la insulina humana y la hormona del crecimiento por la bacteria E. coli. Producción de la vacuna contra la hepatitis B por la levadura Pichia pastoris. Producción de la vacuna contra la hepatitis B por la levadura Pichia pastoris. Plantas transgénicas para producir proteínas terapéutica y fármacos. Plantas transgénicas para producir proteínas terapéutica y fármacos. Obtención de anticuerpos monoclonales y su empleo en la terapia y diagnósticos de enfermedades. Obtención de anticuerpos monoclonales y su empleo en la terapia y diagnósticos de enfermedades.

32 Empleo de la PCR para el diagnóstico de infecciones virales, bacterianas o fúngicas. Empleo de la PCR para el diagnóstico de infecciones virales, bacterianas o fúngicas. Vacunas recombinantes que poseen mayor protección para su empleo en animales y humanos. Vacunas recombinantes que poseen mayor protección para su empleo en animales y humanos. La clonación somática en animales y plantas para la conservación de recursos genéticos. La clonación somática en animales y plantas para la conservación de recursos genéticos.

33 REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LA OBTENCIÓN DE UNA PROTEÍNA RECOMBINANTE MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA

34 BIOTECNOLOGÍA DE CUARTA GENERACIÓN AÑOS 90 DEL SIGLO XX HASTA LA ACTUALIDAD

35 Genómica Genómica Proteómica Proteómica Terapia génica Terapia génica Medicina personalizada Medicina personalizada

36 GENOMICA Genoma: Un genoma es la totalidad del ADN de un organismo vivo. Es decir, el conjunto completo de instrucciones genéticas para la construcción, funcionamiento y mantenimiento de dicho organismo. Genoma: Un genoma es la totalidad del ADN de un organismo vivo. Es decir, el conjunto completo de instrucciones genéticas para la construcción, funcionamiento y mantenimiento de dicho organismo.

37 El Proyecto Genoma Humano Coordinado por el Instituto Nacional de Salud y el Departamento de Energía de los EEUU y realizado por laboratorios de Estados Unidos, Gran Bretaña y varios centros de investigación de Japón, Francia, Alemania y China. Coordinado por el Instituto Nacional de Salud y el Departamento de Energía de los EEUU y realizado por laboratorios de Estados Unidos, Gran Bretaña y varios centros de investigación de Japón, Francia, Alemania y China. Identificar genes presentes en el ADN humano, determinar la secuencia de los 3 billones de pares de bases químicas que conforman el ADN humano, almacenar información en bases de datos y desarrollar herramientas para el procesamiento de análisis de los datos (software, hardware, automatización, etc). Identificar genes presentes en el ADN humano, determinar la secuencia de los 3 billones de pares de bases químicas que conforman el ADN humano, almacenar información en bases de datos y desarrollar herramientas para el procesamiento de análisis de los datos (software, hardware, automatización, etc). El Proyecto Genoma Humano se completó en El Proyecto Genoma Humano se completó en 2003.

38 ALGUNOS RESULTADOS DEL PGH El genoma humano consta aproximadamente de millones de pares de bases químicas (unidades que constituyen al ADN). El genoma humano consta aproximadamente de millones de pares de bases químicas (unidades que constituyen al ADN). Se detectaron alrededor de genes, cuyas secuencias ya han sido descriptas. Se detectaron alrededor de genes, cuyas secuencias ya han sido descriptas. Los genes tienen en promedio pares de bases. Los genes tienen en promedio pares de bases.

39 Se han determinado polimorfismos o variaciones normales. Esto significa que todas las personas, a pesar de sus diferencias, tienen un 99,9 por ciento de similitud en su genoma. Se han determinado polimorfismos o variaciones normales. Esto significa que todas las personas, a pesar de sus diferencias, tienen un 99,9 por ciento de similitud en su genoma. Un ser humano comparte con el chimpancé el 98% del genoma. Un ser humano comparte con el chimpancé el 98% del genoma. Se conoce la función de sólo el 50% del los genes. Se conoce la función de sólo el 50% del los genes. Sólo el 2% del genoma lleva información para proteínas. Sólo el 2% del genoma lleva información para proteínas.

40 A PARTIR DEL PGH ES POSIBLE AVERIGUAR La función de los genes La función de los genes La asociación entre genes y enfermedades La asociación entre genes y enfermedades La función de las regiones no codificantes La función de las regiones no codificantes La información básica para la vida La información básica para la vida El origen de las especies El origen de las especies El origen de poblaciones humanas El origen de poblaciones humanas

41 LOS RESULTADOS DEL PGH PERMITIRÍAN Mejorar el diagnóstico de enfermedades. Mejorar el diagnóstico de enfermedades. Detectar temprano la predisposición a las enfermedades. Detectar temprano la predisposición a las enfermedades. Diseñar racionalmente drogas y tratamientos. Diseñar racionalmente drogas y tratamientos. Identificar personas, resolver crímenes, medicina forense. Identificar personas, resolver crímenes, medicina forense.

42 PROTEÓMICA: Conjunto de proteínas de un organismo. La proteómica estudio la expresión de las proteínas Proteínas: Resultado directo de la actividad del ADN. Proteínas: Resultado directo de la actividad del ADN. Las proteínas intervienen en la síntesis de todas las moléculas, en su distribución y control, determinan las funciones de las células. Las proteínas intervienen en la síntesis de todas las moléculas, en su distribución y control, determinan las funciones de las células.

43 TERAPIAS GENICAS: Modificar el genoma humano alterándolo o manipulándolo. TIPOS DE TERAPIAS GÉNICAS: 1)Terapia genética somática. 1)Terapia genética somática. 2) Terapia genética en línea germinal. 2) Terapia genética en línea germinal.

44 INFLUENCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LOS SECTORES DE SALUD, AGROPECUARIO Y AGROINDUSTRIAL Producción de fármacos terapéuticos Producción de fármacos terapéuticos Producción de vacunas Producción de vacunas Mejoramiento genético de plantas Mejoramiento genético de plantas Producción de plantas in vitro (micropropagación acelerada) Producción de plantas in vitro (micropropagación acelerada) Bioproductos para el control fitosanitario en la agricultura Bioproductos para el control fitosanitario en la agricultura Bioproductos mejoradores de la fertilidad y productividad de los suelos Bioproductos mejoradores de la fertilidad y productividad de los suelos Biofertilizantes y bioestimulantes Biofertilizantes y bioestimulantes Reactivos diagnósticos para la detección de enfermedades en plantas, animales y en el hombre Reactivos diagnósticos para la detección de enfermedades en plantas, animales y en el hombre Animales transgénicos Animales transgénicos Producción de enzimas, aminoácidos, ácidos orgánicos, vitaminas y productos probióticos Producción de enzimas, aminoácidos, ácidos orgánicos, vitaminas y productos probióticos

45 CONCLUSIONES.Evolucionado de la biotecnología y su impacto en la vida moderna, posibilidades para el futuro. Significativa influencia en los sectores agropecuario y biofarmacéuticos. Se precisa continuar trabajando por producciones más ventajosas para los países subdesarrollados, el desarrollo y la transferencia de tecnologías.Significativa influencia en los sectores agropecuario y biofarmacéuticos. Se precisa continuar trabajando por producciones más ventajosas para los países subdesarrollados, el desarrollo y la transferencia de tecnologías.

46 GRACIAS


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