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
tejidos
Ingeniería genética
MEDICINA
AMBIENTAL
AGROPECUARIO
Rendimiento de
cosechas
Salud animal
Calidad de
alimentos
Diagnóstico
Vacunas
Terapéutica
Biorremediación
Monitoreo
ambiental
Control 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).

AREAAGRICOLA:
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).

•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)
 OswaldT. 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 genoma
secuenciado
Primera proteína
terapeutica
producida por
ingeniería
genética
El codigo genético
Es controlado.
Era de la genómica f
Chips de DNA
Diagnóstico molecula
Farmacología molecu
Biomedicina
Clonación del primer
animal
Inicio de la
ingeniería genética
Sintesis enzimática
del ADN por PCR
Taq
Creación de bases
de datos
de ADN y péptidos
Producción de
SOMATOSTATINA
en bacterias

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