TRABAJO FINAL DE INTRODUCCION A LA QUIMICA DE PRODCUTOS.PRESENTADO POR: JEAN CESAR FERNANDEZ GARCIA 200913320

APROVECHAMIENTO AGROINDUSTRIAL DE BIPORDUCTOS UNA AMENAZA U OPORTUNIDAD?Para responder a esta pregunta sobre el uso adecuado de los bioporductos y los cambios que han generado el mismo ha provocado un perjuicio o una ventaja para las industrias y al mismo tiempo los acontecimientos que estos han tenido en nuestro planeta y ms as en las civilizaciones del mismo. Por ello es importante verificar primero cuales son los fines por los cuales se le han dado uso a los bioproductos. Los cuales se basan en las necesidades que se imponen en la humanidad, estos tocan aspectos tales como la economa, la salud y la poltica; en donde este ultimo se hace ms para llevar el control de los bioporductos. Para una mayor claridad en el tema es necesario acercarse a la definicin de los conceptos mismos, aquellos los cuales se deben a los mismos bioporductos y a los relacionados con estos. En este orden de ideas los bioproductos, son el resultado de la aplicacin de la biotecnologa dentro del mbito industrial (biotecnologa blanca o industrial), dnde, mediante procesos Biolgicos, Bioqumicos, Fsicos, Trmicos de: Fermentacin, Esterificacin, Transesterificacin, Digestin, Hidrlisis; con la incorporacin de enzimas, microorganismos, bacterias, se transforma la biomasa (cultivos de no alimentacin, masa forestal, residuos vegetales.) en bioproductos como: los bioplsticos, las biopinturas, los biolubricantes, los biomateriales de la construccin, la bioenerga, los biocombustibles, entre otros. La biotecnologa ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparacin del pan y de bebidas alcohlicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domsticos. Procesos como la produccin de cerveza, vino, queso y yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como la leche, en un producto de fermentacin ms apetecible como el yogurt. (INDUSTRIAS DE BIOPRODUCTOS)En trminos generales biotecnologa es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre. La biotecnologa moderna est compuesta por una variedad de tcnicas derivadas de la investigacin en biologa celular y molecular, que pueden ser utilizadas en cualquier industria que utilice microorganismos o clulas vegetales o animales. Por tanto, podemos decir que la biotecnologa abarca desde la biotecnologa tradicional, muy conocidas y ser utilizadas, desde la fermentacin de alimentos, hasta la biotecnologa moderna, basada en la utilizacin de las nuevas tcnicas del ADN (ingeniera gentica), los anticuerpos monoclonales y los nuevos mtodos de cultivo de clulas y tejidos.( P. DUQUE JUAN)La biotecnologa es un trmino utilizado para definir al conjunto de ciencias y tcnicas que, a partir de sistemas biolgicos u organismos vivos existentes, se desarrollan y crean nuevos productos. En la biotecnologa existen diferentes mbitos de actuacin que se representen por colores: Biotecnologa roja, salud; Biotecnologa verde, agricultura; Biotecnologa blanca, industria; que transforma principalmente los aceites, almidones, azcares, entre otros., de las plantas y otros componentes de la biomasa en bioproductos. (INDUSTRIAS DE BIOPRODUCTOS)Las tecnologas de ADN ofrecen muchas posibilidades en el uso industrial de los microorganismos con aplicaciones que van desde produccin de vacunas y medicinas, como insulina, como enzimas y produccin de protenas especiales. Los conocimientos actuales en biotecnologa blanca, tecnologa de primera generacin, nos permiten obtener, a partir de plantas ricas en aceites, almidones y azcares, bioproductos competitivos tanto en propiedades como en precio. Pero, tambin hay bioproductos que aun no son totalmente competitivos en precio (si los productos de origen fsil incorporaran costos medioambientales si que lo serian). En la actualidad ya existe una tecnologa de segunda generacin, que empieza a dar resultados. Esta nueva tecnologa permite, no slo transformar los aceites, los almidones y los azcares de las plantas en bioproductos, sino que tamb permite transformar en bioproductos cualquier elemento de la planta, es la denominada transformacin lignocelultica. (BIOTECNOLOGIA)A corto plazo, las plantas de produccin de bioproductos sern instalaciones capaces de transformar, mediante etapas destilaciones sucesivas, cualquier materia prima de origen vegetal biomasa- en bioproductos. Son las denominadas biorefineras.Las ventajas de esta nueva tecnologa son varias: Mayor capacidad de produccin de bioproductos, gracias al aumento del stock potencial de biomasa transformable (ya no se depender slo de plantas ricas en aceites, almidones.),Eliminacin de la potencial competencia entre produccin de bioproductos i produccin de alimentos. Y todo ello, junto con la eficiencia productiva que las biorefineras aportaran, permitir obtener bioproductos ms competitivos en propiedades y en precio. (LEE HERNNDEZ LILIAM)Siglos de civilizacin han provocado serios daos a nuestro planeta, muchos de ellos de carcter irreversible. A pesar de la alerta de los expertos sobre las consecuencias nefastas de esta crtica situacin global, no se ha logrado llamar la atencin para que se apliquen suficientes polticas pblicas a favor de revertir estos problemas que atentan, incluso, contra la supervivencia de la especie humana.Y es la llamada seguridad alimentaria uno de esos temas que ocupa y preocupa a los especialistas, ya que garantizar una dieta equilibrada a los 7 000 millones de personas que hoy viven en la Tierra se ha convertido en un reto a partir de las agresiones medioambientales. Muchas reas de cultivo no logran responder a las necesidades de alimento, ya que la sobrexplotacin y el uso indiscriminado de los plaguicidas qumicos y los daos perjudiciales a los ecosistemas ha fracturado el poder natural de regeneracin de los suelos.Hoy en da es muy importante ahorrar energa, por que tenemos que cuidar el medio ambiente y ya no usar energas no renovables y en cambio debemos optar por energas renovables, por ello tenemos que hacer prcticas que nos ayuden a reducir la contaminacin del medio ambiente y reducir el uso de energas no renovables como la energa elctrica. Segn los cientficos ms del 70% del consumo de energa proviene de los hogares, oficinas y otros establecimientos, los cuales son fuente de contaminacin que perjudica la calidad del aire y favorecen al cambio climtico ya que son los responsables de un casi 40% de las emisiones de dixido de carbono (CO2). (P. DUQUE JUAN)En respuesta a las necesidades que han surgido a lo largo de la historia, la utilizacin de las biotecnologas reporta mltiples beneficios en simplificacin de procesos, mejoras en la calidad de los productos, menor impacto ambiental, y ahorro de costos. Tambin han permitido el desarrollo de nuevos productos. Por ejemplo, las tecnologas de ADN recombinante han permitido la produccin de protenas teraputicas, que seran econmicamente inviables de obtener por mtodos extractivos.La biotecnologa relacionada con el sector de alimentos es la ms tradicional, los ms conocidos son los procesos de fermentacin en productos panificados, bebidas alcohlicas (vino, cerveza) y lcteos (quesos, yogures). Los cultivos microbianos asociados a estos tienen una larga tradicin de utilizacin y pueden ser mejorados utilizando mtodos de ingeniera gentica. Estas modificaciones pueden introducir cambios deseados en los productos mejorando por ejemplo parmetros de calidad sensorial, la capacidad para producir compuestos antimicrobianos. (BIOTECNOLOGIA)Los aportes que las biotecnologas han realizado en los ltimos aos a procesos y productos de la industria alimentaria incluyen: Productos con mayor valor nutricional y organolptico (nutrientes, poder antioxidante.); Nuevos alimentos funcionales para la prevencin de enfermedades segn los diferentes grupos de consumidores (alimentos hipoalergnicos, para diabticos.); Nuevas fuentes de materias primas (algas, invertebrados.) por medio de la introduccin y expresin de genes especficos que incrementan el contenido de sustancias de inters para la industria alimentaria (pigmentos, protenas.); Uso de biosensores para control de procesos (PH, deteccin de contaminantes.); Enzimas con caractersticas especficas (termorresistentes, mayor velocidad de reaccin) para su utilizacin en procesos de fermentacin en distintos sectores.El uso de enzimas en la industria textil ha tenido un fuerte impacto en los procesos productivos, en la produccin de hebra; el hilado, tejido; acabado y fabricacin del producto. En la industria textil las enzimas se pueden aplicar tanto al tratamiento de fibras proteicas naturales (lana y seda), como en fibras celulsicas (algodn, lino y camo) y en fibras sintticas. (BIOTECNOLOGIA)En el rea de la salud humana, la biotecnologa tiene diversas aplicaciones. Tales como: Nutricin y salud. La biotecnologa moderna puede contribuir a paliar los problemas de desnutricin, atenuando al menos las carencias nutricionales y mejorando la salud de las personas afectadas. Tambin puede contribuir a solucionar problemas especficos que afectan a grupos de personas, como es el caso de determinadas alergias o enfermos diabticos, o reducir el contenido de compuestos txicos en productos de consumo habitual en la poblacin. Diagnstico. Una de las aplicaciones de mayor impacto de la tecnologa del ADN es el desarrollo de nuevas tcnicas para diagnstico clnico. Esto ha permitido contar con tecnologas ms eficientes para el reemplazo de las pruebas serolgicas clsicas, y nuevos mtodos para el diagnstico de enfermedades infecciosas y genticas. Entre stas se encuentran: las tcnicas de base inmunolgica basadas en la reaccin antgeno-cuerpo. Los anticuerpos monoclonales tienen la propiedad de unirse al antgeno de forma muy especfica con lo cual los mtodos de anlisis y diagnstico desarrollados a partir de ellos son muy precisos (tcnica ELISA, citometra de flujo, inmunofluorescencia.); las tcnicas de base gentica como la reaccin en cadena de la polimerasa (PCR) que permite amplificar pequeas fracciones de ADN para su posterior anlisis. (BIOTECNOLOGIA) Biofrmacos. Entre los biofrmacos, se encuentran aquellos que cumplen una funcin de reemplazo de molculas naturales como en el caso de hormonas, interferones, factores de coagulacin sangunea y medicamentos de diseo como la estreptoquinasa, la uroquinasa, los anticuerpos monoclonales y los antgenos para inmunoterapias. - Vacunas. La tecnologa de ADN recombinante han permitido el surgimiento de una nueva generacin de vacunas: las vacunas recombinantes y las vacunas de ADN.En las vacunas recombinantes, los genes que codifican para las protenas que provocan la respuesta inmune (el antgeno) son aislados y clonados y se introducen mediante tcnicas de ingeniera gentica en un husped alternativo no patgeno (bacterias, levaduras o clulas de mamferos) para que lo produzca en cantidad en el laboratorio. (BIOTECNOLOGIA)En las nuevas vacunas de ADN desnudo se utiliza una porcin de ADN purificado que codifique para la protena que estimula la respuesta inmune. El gen se introduce directamente en el individuo y son las propias clulas del individuo las que sintetizan el antgeno. Tambin se aplican tcnicas de ingeniera gentica para eliminar o inactivar selectivamente, los genes de virulencia de un agente infeccioso manteniendo la habilidad de provocar una respuesta inmune. Nuevos antibiticos. A partir de la identificacin de sustancias producidas por microorganismos, plantas y animales con propiedades antibiticas con relevancia clnica, es posible incrementar su accin antibitica, alterando su composicin molecular. Nuevos tratamientos. Las inmunoterapias se basan en el control de la respuesta inmune a travs de la aplicacin de anticuerpos monoclonales para la prevencin de enfermedades virales, en el tratamiento de enfermedades autoinmunes y contra el cncer, para reducir la respuesta inmune evitando el rechazo al transplante. Las terapias gnicas buscan inhibir la expresin de un gen o la inactivacin de su producto o sustituir un gen inactivo por una copia funcional que se exprese y sintetice la protena necesaria.La utilizacin de tecnologas enzimticas en la industria de pulpa y papel tiene amplias perspectivas a futuro; en la medida que se avance en las investigaciones, su incorporacin puede traer aparejado importantes beneficios en cuanto a mejoras en productos y procesos; reduccin de costos y disminucin del impacto ambiental (menores requerimientos de energa y qumicos) (BIOTECNOLOGIA)Las aplicaciones ms frecuentes se dirigen a: La reduccin del uso de agentes qumicos contaminantes en la etapa de pre blanqueo. (xilanasas); Blanqueamiento de pulpa. (xilanasas; celulasas); Reciclado de fibras. (endoglucanasas para mejorar la velocidad de drenaje de fibras recicladas; celulasas para incrementar la densidad de la hoja de papel y reducir su rusticidad; alfa amilasas para mejorar las propiedades del drenaje y para el destintado de fibras recicladas.); La disminucin de residuos y contaminantes en el proceso de reciclado. (esterasas para el control de stickies, amilasas y proteasas para la remocin del lodo; lipasas para controlar la acumulacin de lodo); Modificacin de fibras. (celulasas para incrementar la flexibilidad de las fibras, celulasas, xilanasas y lacasas para incrementar la densidad de las hojas.); Tratamiento de efluentes de la industria (enzimas y biodispersantes).Las biotecnologas pueden cumplir un importante rol en el cuidado del ambiente desde sus posibilidades de prevenir y remediar los problemas ambientales derivados de las actividades productivas; Tecnologas ms limpias. Las biotecnologas blancas buscan reemplazar las tecnologas contaminantes en procesos industriales disminuyendo a la vez la emisin de residuos. Por ejemplo, las tecnologas enzimticas permiten reemplazar o reducir la utilizacin de sustancias qumicas agresivas con el ambiente en procesos ms limpios y seguros; Biorremediacin. Consiste en la utilizacin de microorganismos, enzimas, hongos o plantas especializados capaces de degradar deshechos peligrosos para remover los contaminantes orgnicos (efluentes y residuos slidos domsticos e industriales, petrleo, pesticidas.), inorgnicos (mercurio, plomo, cobre, cianuros.) y gaseosos (metanos, compuestos voltiles.) del medio ambiente. A partir de la modificacin gentica es posible incrementar su capacidad de degradacin de los contaminantes. (BIOTECNOLOGIA)Un rea de gran relevancia y rpido desarrollo de la biotecnologa es la produccin de energa a partir de recursos renovables (biomasa) para generar fuentes de energas limpias, base de un desarrollo sustentable. Entre los combustibles de origen biolgico se encuentran: Bioetanol. El bioetanol se obtiene a partir de la fermentacin de la biomasa. La produccin biotecnolgica de etanol se basa en la accin fermentativa de las levaduras sobre un sustrato adecuado. Se ha empleado la ingeniera gentica para obtener microorganismos ms productivos y tolerantes al etanol, o capaces de fermentar diferentes materias primas. Biodiesel. El biodiesel se produce por transformacin qumica de aceites vegetales. El biodiesel es un combustible formado por steres (etlicos o metlicos) producidos a partir de la reaccin qumica entre aceites vegetales y el alcohol. El biodiesel puede usarse slo o mezclado con biodiesel convencional; Biogas. El gas producido por la digestin microbiana de la materia orgnica en un biorreactor (o biodigestor) pueden ser utilizado como fuente de energa trmica, elctrica o como combustible para transporte automotor. El proceso fermentativo (biodigestin) se desarrolla sobre residuos rurales, agro-industriales, domsticos, municipales y sobre plantas. Una vez finalizado el proceso de biodigestin, el biogas puede usarse directamente o almacenarse tanto para consumo domstico como para generar energa elctrica. Tambin puede purificarse y ser almacenado para su utilizacin en el encendido de motores de automviles. (BIOTECNOLOGIA)La biotecnologa se puede utilizar para reemplazar la sntesis qumica por microorganismos capaces de realizar la secuencia de reacciones necesarias entre el sustrato y el producto final. La fermentacin es utilizada corrientemente en procesos de produccin farmacutica, agroqumica, de aditivos alimentarios, aminocidos, vitaminas y enzimas. Adems, el mejoramiento de las cepas industriales por ingeniera gentica permite aumentar la eficiencia de los procesos biotecnolgicos y obtener productos nuevos. (P. DUQUE JUAN)Los biotecnlogos han focalizado su atencin sobre productos clsicos de la industria qumica como los plsticos. Los plsticos convencionales representan un problema ambiental desde el momento en que son obtenidos a partir de combustibles fsiles y no son biodegradables. Por esto la bsqueda se ha orientado al desarrollo de plsticos biodegradables a partir de materias primas renovables, derivadas de plantas y bacterias (plsticos a partir de almidn, bacterias o plantas modificadas genticamente).( BIOTECNOLOGIA)Las tcnicas de ingeniera molecular aplicadas al mejoramiento de cultivos y las biotecnologas incorporadas al manejo agrcola permiten un importante incremento en la productividad y la extensin de las fronteras agrcolas de manera ambientalmente sustentable. Los aportes de la biotecnologa al agro incluyen tcnicas de cultivo y propagacin; nuevas variedades (organismos genticamente modificados); biocidas y biofertilizantes, mtodos de deteccin de enfermedades y plagas; Tcnicas de cultivo y propagacin. Se conoce como micropropagacin al conjunto de tcnicas y mtodos de cultivo de tejidos utilizados para la multiplicacin asexual de plantas. La micropropagacin se utiliza principalmente para multiplicar plantas nuevas (creadas por ejemplo por ingeniera gentica) o para obtener plantas libres de enfermedades. La multiplicacin vegetativa puede realizarse por mtodos relativamente sencillos como la propagacin por gajos o por tcnicas ms complejas como el cultivo in vitro o la propagacin por apomixis (propagacin por semilla sin fecundacin de la gameta femenina, dando lugar a plantas genticamente iguales a la planta madre); Nuevas variedades. Tradicionalmente en el agro se han aplicado tcnicas de mejoramiento de cultivos: cruzamiento selectivo entre diferentes variedades vegetales para obtener nuevas variedades de mayor rendimiento, hibridacin. Hoy en da, las tcnicas de ingeniera gentica permiten saltar las barreras entre especies y obtener plantas mejoradas en sus propiedades agronmicas, o en su calidad nutricional o industrial: Plantas tolerantes a herbicidas, de amplio espectro que asociados a sistemas de siembra directa evitan las tareas de labranza que erosionan los suelos; Plantas resistentes a enfermedades y plagas, como el algodn. (BIOTECNOLOGIA)BT y el maz BT a las que se les ha transferido el gen que codifica para una toxina proveniente de Bacillus thurigiensis que provoca la muerte de las larvas de insectos; Plantas tolerantes a estrs abitico que pueden sobrevivir mejor en suelos salinos, a bajas temperaturas o en climas con lluvias escasas; Plantas con calidad nutricional mejorada: puede implicar el mejoramiento de la calidad de la planta como alimento (por ejemplo modificacin en la proporcin de nutrientes y vitaminas), la reduccin de alrgenos, la modificacin del tiempo de conservacin, de las caractersticas organolpticas, etc. Por ejemplo, el arroz dorado es una variedad de arroz a la que se le han introducido dos genes provenientes del genoma del narciso y otro gen bacteriano. Estos genes codifican pasos de la ruta de sntesis de la provitamina A, lo que las variedades convencionales de arroz no tienen. Este arroz con provitamina A, permitira paliar en gran medida los problemas de avitaminosis; Plantas con propiedades nuevas: desarrolladas para trabajar como biofbricas produciendo frmacos, vacunas y plsticos. Por ejemplo, la produccin de anticuerpos monoclonales humanos para combatir el virus de la hepatitis B (VHB) a partir de clulas transgnicas de la planta del tabaco.( BIOTECNOLOGIA)Biofertilizantes: Bacterias como Rhizobium (presente en los suelos agrcolas) son utilizadas como biofertilizantes para facilitar la asimilacin de nitrgeno en los cultivos de leguminosas. La inoculacin de las semillas antes de la siembra con bacterias y otros ingredientes permiten aumentar su poblacin y, en consecuencia, la capacidad de fijacin de nitrgeno atmosfrico. De esta manera se reduce la necesidad de aplicar fertilizantes nitrogenados evitando la contaminacin asociada; Biocontrol: Los mtodos de control biolgico de plagas y enfermedades incluyen la utilizacin de microorganismos como Azotobacter, bacterias del gnero Bacillus y Streptomyces que compiten por los nutrientes con los patgenos u otorgan resistencia a las plantas, por su capacidad de producir sustancias con propiedades antimicrobianas. El Bacillus thuringiensis (BT) produce unos cristales constituidos por protenas que tienen propiedades insecticidas. Estas endotoxinas forman parte de formulaciones comerciales de bioinsecticidas.En esta rea, las biotecnologas se aplican tanto a la produccin animal (acuicultura, piscicultura, marcadores de mejora, Organismos Geneticamente Modificados OGMs-, feromonas, tcnicas reproductivas) como a la alimentacin y salud de los animales; produccin animal. La ingeniera gentica permite modificar genticamente animales transfirindose genes de una especie a otra diferente, integrarse a su genoma, ser funcional y transmitirse a la escendencia. La transgnesis animal puede tener objetivos diversos como el estudio de enfermedades humanas; como fuente de tejidos y rganos para transplantes en humanos, el mejoramiento del ganado (aumento de la tasa de crecimiento corporal, modificacin de la relacin carne/grasa, resistencia a enfermedades, etc.) o la produccin de molculas de inters para diferentes industrias, como la farmacutica, la alimenticia, la qumica. (BIOTECNOLOGIA)Protenas recombinantes de inters farmacolgico se obtienen a partir de la leche de animales transgnicos de granja (ovejas, vacas, cerdos, cabras.). De esta manera, las protenas se pueden producir en grandes cantidades, su purificacin es relativamente sencilla, su produccin no interfiere con la biologa del animal y tanto su impacto ambiental como su costo es muy bajo. Una vez obtenido el animal transgnico, ste puede ser clonado para obtener una descendencia importante genticamente idntica que producir tambin la nueva molcula de inters. Entre los animales transgnicos utilizados para la produccin de protenas de inters farmacolgico se encuentran ovejas transgnicas que producen la protena alfa1proteinasa as como los factores de coagulacin VII y IX y vacas que producen la hormona de crecimiento humano. Alimentacin y salud animal. Tcnicas biolgicas aplicadas a ensayos de diagnsticos y vacunas para patologas animales; suplementacin con enzimas (amilasas, beta-glucanasas, xylanasas) para mejorar la digestibilidad de las mezclas nutricionales para animales, empleo de fitasas exgenas para mejorar la biodisponibilidad de fsforo en las dietas.( BIOTECNOLOGIA)Los mencionados anteriormente y muchos mas hacen parte de los procesos industriales que conforman la economa, con ella la produccin de trae consigo sus procedimientos, el cual genera ventajas a la hora de la misma produccin y el abastecimiento de los alimentos, pero sin dejar atrs que muchas veces estos traen al mismo tiempo precios muy grandes para pagar los cuales los sufren los mismo participes del proceso y otras muy injustamente los que conforman la sociedad, los cuales se basan en daos colaterales de la salud, con este cambios genticos o mejor dicho errores en las secuencias genticas de los seres. En si la biotecnologa blanca genera oportunidades en cuanto a la produccin de conocimiento en el mbito investigativo, en la produccin de biomasa, el uso recursos, cambios beneficiarios en la tasa econmica y otros de los cuales mencionados en el escrito los cuales van acompaados a la biotecnologa industrial. BIBLIOGRAFIAINDUSTRIAS DE BIOPRODUCTOS; QU SON LOS BIOPRODUCTOS?; CITADO EL 17 DE DICIEMBRE. EXTRAIDO DE: http://www.lleidabiotech.com/castella/indlleida.html.LEE HERNNDEZ LILIAM; PRODUCTOS BIOLGICOS; LABIOFAM; CITADO EL 18 DE DICIEMBRE.EXTRAIDO DE: http://revistas.labiofamcuba.com/articulo/bioproductos-para-la-agricultura-nuevo-empeno-del-grupo-empresarial-labiofam.html. P. DUQUE JUAN; BIOTECNOLOGA: PANORMICA DE UN SECTOR; NETBIBLO, 2010 - 114 PGINAS.BIOTECNOLOGIA; APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGA EN DIFERENTES SECTORES PRODUCTIVOS; CITADO 19 DE DICIEMBRE.EXTRAIDO DE: http://www.inti.gob.ar/biotecnologia/pdf/Aplicaciones-Biotecnologia.pdf.