MEXICO BIO 2010: EL AVANCE DE LA BIOTECNOLOGIA EN MEXICO
La biotecnología es una rama del campo científico que se basa en la
utilización de sistemas biológicos, organismos vivos o sus derivados
para el desarrollo de productos comerciales con alto valor agregado.
EVOLUCION DE LA BIOTECNOLOGIA A TRAVES DEL TIEMPO
En este primer video el Ing. Adrián Paenza nos
muestra los avances en la tecnología del ADN recombinante y los
beneficios que son aprovechados por el hombre. Además pone en evidencia
la relación entre la biotecnología y los procesos de producción de
bienes y servicios que en la actualidad usan organismos genéticamente
modificados.
LOS VIRUS
Un virus
es un agente infecciosomicroscópico
que sólo puede multiplicarse dentro de las células de
otros organismos. Los virus infectan todos los tipos de organismos, desde animales y plantas, hasta bacterias
y arqueas.
Los virus son demasiado pequeños para poder ser observados con la ayuda de un microscopio óptico, por lo que se dice que son
submicroscópicos. El primer virus conocido, el virus del mosaico del tabaco, fue
descubierto por Martinus Beijerinck en 1899, y actualmente se han
descrito más de 5.000, si bien algunos autores opinan que podrían existir
millones de tipos diferentes. Los virus se hallan en casi todos los ecosistemas
de la Tierra y son el tipo de entidad biológica más abundante. El estudio de
los virus recibe el nombre de virología,
una rama de la microbiología.
A diferencia
de los priones
y viroides,
los virus se componen de dos o tres partes: su material genético, que porta la
información hereditaria, que puede ser ADN o de ARN; una cubierta proteica
que protege a estos genes —llamada cápside—
y en algunos también se puede encontrar una bicapa lipídica
que los rodea cuando se encuentran fuera de la célula —denominada envoltura vírica—. Los virus varían en su
forma, desde simples helicoides o icosaedros hasta estructuras más complejas. El origen evolutivo
de los virus aún es incierto, algunos podrían haber evolucionado a partir de plásmidos
(fragmentos de ADN que se mueven entre las células), mientras que otros podrían
haberse originado desde bacterias. Además, desde el punto de vista de la evolución de otras especies,
los virus son un medio importante de transferencia horizontal de genes,
la cual incrementa la diversidad genética.
VIRUS DE LA INFLUENZA
LAS BACTERIAS
Las bacterias son microorganismosunicelulares
que presentan un tamaño de unos pocos micrómetros (entre 0,5 y 5
μm, por lo general) y
diversas formas incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos) y hélices
(espirilos). Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las célulaseucariotas (de animales,
plantas,
hongos,
etc.), no tienen el núcleo definido ni presentan, en general, orgánulosmembranosos
internos. Generalmente poseen una pared celular
compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento
y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología,
una rama de la microbiología.
Las
bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, se
encuentran en todos los hábitats terrestres y acuáticos; crecen hasta en los más
extremos como en los manantiales de aguas calientes y ácidas, en desechos
radioactivos, en las profundidades tanto del mar como de la corteza
terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las
condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que se pueden
encontrar en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de
células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay
aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.
LOS PROTOZOO
Los protozoos,
también llamados protozoarios,
son organismos microscópicos, unicelulares eucarióticos;
heterótrofos, fagótrofos, depredadores o detritívoros,
a veces mixótrofos
(parcialmente autótrofos); que viven en ambientes húmedos o directamente en
medios acuáticos, ya sean aguas saladas o aguas dulces; la reproducción puede
ser asexual por bipartición y también sexual por isogametos o
por conjugación intercambiando material genético. En este grupo encajan taxones
muy diversos con una relación de parentesco remota, que se encuadran en muchos filos distintos del reino Protista,
definiendo un grupo polifilético, sin valor en la clasificación de acuerdo con
los criterios actuales.
Los protozoos se extienden generalmente desde
los 10-50 μm,
pero pueden crecer hasta 1 milímetro, y pueden fácilmente ser vistos a través
de un microscopio.
Se mueven con unas colas en forma de látigo llamadas flagelos. Son de la familia de los protista.
Se han encontrado cerca de 30.000 diversos tipos. Los protozoos existen en
ambientes acuosos y en el suelo, ocupando una gama de niveles tróficos. Como
depredadores, cazan algas, bacterias, y microhongos unicelulares o
filamentosos. Los protozoos desempeñan un papel como los herbívoros y como
consumidores en el acoplamiento del proceso de descomposición de la cadena
alimentaria. Los protozoos también desempeñan un papel vital en poblaciones y
biomasa de las bacterias que controlan. Pueden absorber el alimento a través de
sus membranas celulares. Todos los protozoos digieren su alimento en el
estómago -tienen gusto de los compartimientos llamados las vacuolas. Como
componentes del micro- y del meiofauna, los protozoos son una fuente importante
del alimento para los microinvertebrados. Así, el papel ecológico de protozoos
en la transferencia de la producción bacteriana y algácea a los niveles
tróficos sucesivos es importante. Los protozoos tales como los parásitos de
malaria (Plasmodium spp.), trypanosomes y leishmania son también importantes
como parásitos y symbionts de animales multicelulares. Algunos protozoos tienen
etapas de la vida el alternar entre las etapas proliferativas (e.g.
trophozoites) y los quistes inactivos.
LOS HONGOS
El término Fungi (latín,
literalmente "hongos") designa a un grupo de organismos eucariotas
entre los que se encuentran los mohos, las levaduras y las setas. Se clasifican en un reino distinto al de las plantas, animales
y bacterias.
Esta diferenciación se debe, entre otras cosas, a que poseen paredes
celulares compuestas por quitina,
a diferencia de las plantas, que contienen celulosa
y debido a que algunos crecen y/o actúan como parásitos
de otras especies. Actualmente se consideran como un grupo heterogéneo, polifilético,
formado por organismos pertenecientes por lo menos a tres líneas evolutivas
independientes.
Los hongos
se encuentran en hábitats muy diversos: pueden ser pirófilos (Pholiota carbonaria) o coprófilos (Psilocybe coprophila).
Según su ecología,
se pueden clasificar en cuatro grupos: saprofitos,
liquenizados, micorrizógenos y parásitos. Los hongos
saprofitos pueden ser sustrato específicos: Marasmius buxi o no
específicos: Mycena pura. Los simbiontes pueden ser: hongos liquenizados
Basidiolichenes:
Omphalina ericetorum y ascolichenes: Cladonia coccifera y hongos
micorrízicos: específicos: Lactarius torminosus (solo micorriza con
abedules) y no específicos: Hebeloma mesophaeum. En la mayoría de los
casos, sus representantes son poco conspicuos debido a su pequeño tamaño;
suelen vivir en suelos
y juntos a materiales en descomposición y como simbiontes de plantas, animales u otros
hongos. Cuando fructifican, no obstante, producen esporocarpos
llamativos (las setas son un ejemplo de ello). Realizan una digestión externa
de sus alimentos, secretandoenzimas, y que absorben luego las moléculas disueltas
resultantes de la digestión. A esta forma de alimentación se le llama osmotrofia,
la cual es similar a la que se da en las plantas, pero,
a diferencia de aquéllas, los nutrientes que toman son orgánicos. Los hongos son los descomponedores
primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos ecosistemas,
y como tales poseen un papel ecológico muy relevante en los ciclos biogeoquímicos.
Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómerosllamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869aisló de los núcleos de la célula una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.
Existen solo dos tipos de ácidos nucleicos:
El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas las células.
Su función biológica no quedó plenamente confirmada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética.
Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones:
Trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente
Dirigir la síntesis de proteínas específicas.
Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.
Químicamente, estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas nucleótidos: cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:
Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos, la ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente.
Una base nitrogenada: que son compuestos anillados que contienen nitrógeno. Se pueden identificar cinco de ellas: adenina, guanina, citosina, uracilo y timina.
Un radical fosfato: es derivado del ácido fosfórico (H3PO4-).
El ADN y el ARN se diferencian porque:
- El peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN.
- El azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa.
- El ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta timina.
La configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios.
ESTRUCTURAL GENERAL
Las bases nitrogenadas pueden ser Púricas o Pirimidínicas.
Los carbonos que constituyen las pentosas se renumeran, denominándolos con números prima (5' por ejemplo), para no confundirlos en nomenclatura con los carbonos de la base nitrogenada.
El ADN tiene dos purinas: Adenina (A) - Guanina (G)
dos pirimidinas: Citosina (C) - Timina (T)
El ARN tiene dos purinas: Adenina (A) - Guanina (G)
dos pirimidinas: Citosina (C) - Uracilo (U)
FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Las funciones biológicas de los ácidos nucleicos pueden resumirse en el almacenamiento y transmisión de la información genética.
El ADN se encuentra en el núcleo de las células y almacena toda la información necesaria para el funcionamiento y desarrollo del ser vivo. El mensaje genético puede pasar a la descendencia gracias a que los ácidos nucleicos son capaces de autoduplicarse, es decir, de sacar copias exactas de sí mismos.
El ARN tiene funciones relacionadas con la transmisión de la información contenida en el ADN. Este ácido nucleico se ocupa de «interpretar» la información del ADN, transportarla al citoplasma y dirigir la síntesis de proteínas de acuerdo con las instrucciones contenidas en la información genética.
Trascripción
El primer paso, llamado trascripción, implica copiar la secuencia de ADN en la forma de ARN mensajero (ARNm) la cual es una molécula muy similar al ADN. Al igual que el ADN, el ARNm contiene 4 bases nucleotídicas, pero en el ARNm la base uracilo (U) reemplaza a la tiamina (T). El ARNm sigue esencialmente las mismas reglas que el ADN para formar los pares de bases: G forma un par con C y A forma otro par con U.
La molécula de ARNm transporta la información para hacer una proteína desde el núcleo de la célula, donde se encuentra el ADN, hacia el citoplasma, donde se ubica la maquinaria para hacer proteínas.
Traducción
El segundo paso en la producción de una proteína es llamado traducción. En el citoplasma, la información en el ARNm es traducida por la maquinaria celular productora de proteínas, llamada ribosoma, la cual ensambla las proteínas.
Los ribosomas usan Código Genético Universal (el cual se muestra debajo) para determinar la secuencia de aminoácidos codificada por el ARNm. Solamente la información contenida entre las señales de inicio (AUG) y terminación (UAA, UAG o UGA) de una molécula de ARNm es usada para producir una secuencia de aminoácidos. Después de la señal de inicio (AUG), el ribosoma lee tres nucleótidos a la vez. Cada grupo de tres nucleótidos, o codón, especifica un aminoácido en particular.
'Eliminación de coágulos sanguíneos con ondas sonoras'
Un dispositivo de ultrasonidos diseñado para producir ondas sonoras altamente dirigidas se podría llagar a utilizar algún día para deshacer los coágulos sanguíneos causantes de los accidentes cerebrovasculares en el cerebro sin necesidad de cirugía o fármacos. Hasta ahora, el sistema sólo se ha probada en coágulos en tubos de ensayo yanimales, pero los investigadores pretenden iniciar las pruebas en humanos a finales de 2011.
Thilo Hoelscher, neurólogo de la Universidad de California en San Diego, ataca a los coágulos con un dispositivo desarrollado por la compañía israelí de tecnología de ultrasonidos InSightec. El dispositivo rodea la cabeza con una serie de transductores capaces de dirigir los rayos de ultrasonidos hacia puntos concretos del cerebro sin dañar el cráneo.
La tecnología ya se está probando en pacientes para eliminar el tejido cerebral enfermo, pero el tratamiento de un derrame cerebral requerirá una mano más delicada. Hoelscher y sus colegas tendrán que demostrar que el dispositivo puede disolver un coágulo cerebral sin dañar el tejido cerebral colindante.
El dispositivo de ultrasonidos dirigidos de alta intensidad (HIFU) de InSightec es similar a un casco, alineado con más de 1.000 transductores de ultrasonidos. Cada uno de ellos se puede enfocar de forma individual para enviar un rayo al cerebro de la persona que lleva puesto el casco. Los haces dirigidos convergen en un punto de tan sólo cuatro milímetros de ancho, lo suficientemente preciso como para golpear un coágulo que bloquea una arteria y hacer que se disuelva en menos de un minuto.
'Hierba como combustible ecológico'
Una hierba corriente podría proporcionar un combustible ecológico .
Un proyecto de investigación de cinco años de duración ha descubierto una forma de generar energía ecológica a partir de una simple hierba común. Investigadores del Centro de aguas y terrenos contaminados de la Universidad de Teesside iniciaron el proyecto en el 2004 para ver qué plantas se podrían cultivar mejor en zonas industriales abandonadas, con el fin de mejorar manchas antiestéticas en el paisaje.
Ahora, la investigación del equipo del proyecto BioReGen (biomasa, reparación y regeneración) ha revelado que la hierba cinta se puede convertir en un excelente combustible para las centrales eléctricas de biomasa y, en menor escala, para calderas de edificios, como las escuelas. Esta hierba no sólo arde bien, sino que además no contribuye a los gases de efecto invernadero ni al calentamiento global.
El equipo experimentó con cuatro tipos de plantas: los sauces (favorito actual de las centrales eléctricas de biomasa), el miscanthus, la hierba cinta y el pasto varilla. Redujeron las plantas hasta quedarse con la hierba cinta, porque crece bien en suelos pobres y zonas industriales contaminadas.
Según los investigadores, el uso de estos sitios implica que la hierba se pueda cultivar sin restar tierra que de otro modo se utilizaría para la producción de alimentos. Afirman que las quemas de prueba han demostrado que la hierba cinta produce un buen combustible limpio, sin captar la contaminación del terreno. Los investigadores están estudiando ahora la forma en la que se podría comercializar esta idea y ya se han puesto en contacto con algunos de los principales operadores de centrales eléctricas de biomasa".
'Nuevo sistema para limpiar vertidos de petróleo'
Nuevo material absorbe y conserva el petróleo.
Una esponja ultraligera, hecha de arcilla y un poco de plástico de alta calidad extrae el petróleo de las aguas contaminadas, dejan atrás el agua. Y las pruebas de laboratorio indican que el aceite absorbido se puede volver a utilizar. Los investigadores de la Case Western Reserve University que fabricaron el material, denominado aerogel, creen que efectivamente limpiará vertidos de todo tipo de aceites y disolventes en suelos de fábricas, carreteras, ríos y océanos. El aerogel se hace mezclando arcilla con un polímero y agua en una licuadora, señaló David Schiraldi, presidente del Departamento de Ingeniería y ciencia macromolecular de la Escuela de Ingeniería de Case. A continuación, se liofiliza la mezcla y el aire llena los huecos que quedan tras la pérdida de agua. El material resultante es superligero, compuesto de alrededor de un 96% de aire, un 2% de polímero y un 2% de arcilla. La forma que absorbe petróleo es sólo una de una lista creciente de aerogeles basados en arcilla que se están fabricando en el laboratorio de Schiraldi. Añadiendo diferentes polímeros, los investigadores producen materiales con propiedades diferentes. El aerogel se puede fabricar en forma granular, en láminas o en bloques de casi cualquier forma y es eficaz en agua dulce y salada o sobre una superficie. Dado que la absorción es un fenómeno físico, no hay reacción química entre el material y el petróleo. Si el petróleo no ha sido contaminado de otro modo, se puede volver a utilizar. Los expertos en vertidos de petróleo afirman que la posibilidad de exprimir y conservar el petróleo es una ventaja sobre otros productos actualmente disponibles.
'El grafeno'
Este material derivado del grafito es barato, flexible, transparente y de gran conductividad. Sus descubridores se alzaron este año con el Nobel de Física. Puede ser empleado para pantallas táctiles,celulares y paneles solares. Esta forma de carbono puro de una sola capa atómica, revolucionó la electrónica, la informática y las comunicaciones y era difícil de replicar industrialmente. Pero gracias a una depuración de la Universidad Sungkyunkwan, en Corea del Sur, será producido a gran escala el próximo año.
'Robots enfermeras'
Esta unidad de videoconferencia móvil ingresará a la habitación de los pacientes para realizar diferentes procedimientos de rutina (tomar la presión o la fiebre, entregar medicación) e interactuar con los pacientes.
'Componentes fotovoltaicos'
Al colocar nanopartículas de plata sobre paneles fotovoltaicos de película fina, convierten de un 8 a un 12% de la luz que captan en electricidad. De masificarse este hallazgo, podría cambiar el equilibrio de la tecnología utilizada en las células solares.
'Tecnología para almacenamiento de energía solar'
Que estará disponible en el pavimento, la pintura y las ventanas. Esta tecnología suena particularmente atractiva pues una de las realidades es que el planeta necesita que empecemos a utilizar otras formas de energetizar nuestras actividades, o de lo contrario, ese cantado fin del mundo pudiera no ser tan ficticio.
'La bola de cristal de la salud'
Según IBM esta tecnología estará disponible en breve, por menos de 200 dólares y se refiere a lecturas de ADN que serán posibles gracias al reciente mapeo del genoma humano. El mapeo genético servirá para desarrollar medicamentos específicos para cada persona y armar escenarios de riesgo según los hábitos de cada quien.
La ingeniería genética, también llamada biogenética, es la tecnología del control de transferencia de ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la creación de5 nuevas especies la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuesto.
La ingeniería genética incluye un concluye un conjunto de técnicas biotecnologías, entre las que destacan:
'ADN Recombinante'
El ADN recombinante, o ADN recombinado, es una molécula de ADN artificial formada de manera deliberada in vitro por la unión de secuencia de ADN provenientes de dos organismos de especies diferentes que normalmente no se encuentran juntos. Al introducirse este ADN recombinante en un organismo se produce una modificación genetica que permite la adición de un nuevo ADN al organismo conllevando a la modificación de rasgos existentes o la expresión de nuevos rasgos. La producción de una proteína no presente en un organismo determinado y producidas a partir de ADN recombinante se llaman proteínas recombinantes.
El ADN recombinante es resultado del uso de diversas técnicas que los biólogos moleculares utilizan para manipular las moléculas de ADN y difiere de la recombinación genética que ocurre sin intervención dentro de la célula. El proceso consiste en tomar una molécula de ADN de un organismo, sea un virus, planta o una bacterias y en el laboratorio manipularla y ponerla de nuevo dentro de otro organismo. Esto se puede hacer para estudiar la expresión de un gen, para producir proteínas en el tratamiento de una enfermedad genética, vacunas o con fines económicos y científicos.
'Cultivo de Célula y Tejidos'
El cultivo de células y tejidos vegetales se refiere al conjunto de técnicas usadas para crecer células, tejidos u órganos vegetales in vitro, bajo condiciones asépticas, controladas y libres de microorganismos. Se basa en el principio de totipotencia, que indica que cualquier célula vegetal
contiene una copia íntegra del material genético de la planta a la que pertenece sin importar su función o posición en ella, y por lo tanto tiene el potencial para regenerar una nueva planta completa. El proceso involucrado en la transformación de una célula a una planta u órgano, en ese entonces lo llamaron diferenciación celular, pero actualmente se denomina organogénesis.
sábado, 10 de marzo de 2012
LA BIOTECNOLOGIA
La biotecnología es la tecnología
basada en la biología, especialmente usada en agricultura,
farmacia,
ciencia de los alimentos, medio
ambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra
varias disciplinas y ciencias como biología,
bioquímica,
genética,
virología,
agronomía,
ingeniería,
física,
química,
medicina
y veterinaria
entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia,
la medicina,
la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería
y la agricultura
entre otros campos. Probablemente el primero que usó este término fue el ingenierohúngaroKároly Ereki, en 1919, quien la introdujo
en su libro Biotecnología en la
producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.
