Qué Es La Biotecnología
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¿ Q u é e s l a b i otecn ol og í a? Labi ot ec no l og ía es unár ea m ul t idisci pl i na ri a, qu eem pl eal a bi ol og í a, quí mica y pr oc es os, co n gran us o en a g r i cu l t u r a , f arm acia, ci e n ci a d el o s a li m e n t o s, ci e nci a s for e st a les y m e d ici n a. P r o b a bl e m e n teel p ri m e r o q u e us ó est e t érm inofueel i ng enier o hú ng aro Karl E r ek y, en 19 19. U nade fi n icióndebiot ec nol og ía ac ep tada i n t ernaci on al m en t e es l a si gu i en t e: La b i ote cn ol o g íaser e fi e re a t od aa p li ca ci ó n t e cn o l ó g i ca q u e u t ilicesi st e m a s b i o l ó g ico s y or ga n ism o s vi vo s o sus de ri vad os paral a cr ea ci ón o m od i fi caci ón de pr od uctosopr oce sosparauso s e spe cí fi cos ( C on ven t ion on B i o l o g ical D i ve r si t y, Ar t icle 2 . U se of Te rms, U ni t e d N a t i o n s. 1 9 9 2 ) . ¿ C u áles so nl as ap li ca ci o n es d e la biot ec n o l o g í a? La s ap licacion es d e l a b i ot ec no l ogí a so n numerosas y se su el en cl as i fi ca r como: * B i o t ec n o l o g í ar o j a: se ap lica a lautilizaci ón debi ot ec no l ogí a enprocesosmédicos. Al gu no s e j emplosso n eldiseño de or ga ni sm os pa ra pr oducirant i bióti cos,eldesa rrollo de vacu nas y nuevos fár m aco s,l os di ag nó sti co s m ol ec ular es , l as t e r ap iasr eg en e rati vas y el de sa rrollo de l a i ng en i erí a ge né ti ca pa ra cu r ar en f erm ed ad es atr avé s d e l a t erapi a g én ica. * Bi o t ec n o l o g ía bl an ca: co n o ci d a co m o b iotec n ol o g ía i n d u strial, e s a q u ella a p licadaa proce so s i n d ustrial e s. U n e j em pl o d e e llo e s el di señ o d e m icr oo r ga ni sm os p ar a p roducir un pr oduct o q uímico oel usode en zi m as co m o ca t alizador es ind us trial es , ya se a pa r a pr od uc i r pr od uc t os qu ími co s val ios os o de struir cont am i na nt es qu ímicos pe li gr oso s ( po rej em pl o utili zan do oxi do rr ed uct asa s).Tambi én se ap li ca a los uso s de l a b iot e cn o l og í a e n la i nd u striat ex til, en l a crea ci ó n de n u ev o s m ateri a l e s, co mo p l ás t i co s bi o d e g r a d a b les y e n la p r od u cci ó n d e b ioco m b u sti b l e s. S u p ri n ci p al o b j etivo es l a c r e a ci ón d e p rod u ct os f á ci l m e nt e d e g r a d a bl e s, q u e consum an m eno s ener gí a y ge ne ren m en os deshe chos du rante su p rod ucci ón. Labiot ecno l og ía bl an ca tiende a con su m ir m e n o s r e cu r so s q u e l o s p ro ce sos tra d ici o n a l e s u t i lizado s p a r a p r o d u ci r bi e n es i n du st rial e s. * B i o t ec n o l o g í a ve r d e: es labi ot ec no logíaapli ca da aproce so s a grí co l as . Unej em pl o deelloesel di seño de pl an t as t ran sgé ni cas cap ace s de cr ece r encon di ci on es ambi en t al es de sfavor ab leso pl an t asresist en tes a pl aga sy en f er m ed ade s. Se espe raquelabiot ecno l og í a verdeproduzcasoluci on esmás am i gabl es con el m edio ambi e n t e q uelos m ét o d o s t r a d ici o nales del a a g r i cu l t u r a i n d us t rial. Un e j e m p lo d e e stoes lain g e n i e ría ge né ti ca en pl an tas pa ra exp res ar pl ag uici da s, co nlo qu e se eli m inal a ne ce si da d de la ap licaci ón externade los m i sm os, com oesel caso de l maí zB t . S i l os pr oductosdelabiotecnol og ía ver de com o ésteson m ás respe t uo sos con el m ed i o a mbiente ono, es u n tem a d e d eb ate. * B i o t ec n o l o g í aazu l : t ambién ll am ad a bi otec no l og ía m ari na ,esun t érm ino ut i li za do pa ra de scr ibirl as ap li caci on es del a biot ecn ol og íaen am bientes m ari no s y a cuá t i cos. A ún en un afaset em pr anade de sarroll o sus apli caci ones son prometedoras pa ra la acui cul t ura,cuida do s san it ar ios,cosmética y productos ali m e n t ari o s. ¿Quéesel A D N ?
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¿Qué es la biotecnología?
La biotecnología es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en
agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Probablemente el primero que
usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereky, en 1919.
Una definición de biotecnología aceptada internacionalmente es la siguiente:
La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o
sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos (Convention on
Biological Diversity, Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).¿Cuáles son las aplicaciones de la biotecnología?
Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen clasificar como:
*Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son
el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas y nuevos fármacos, los
diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar
enfermedades a través de la terapia génica.
*Biotecnología blanca: conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales.
Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas
como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes
químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la
biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la
producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que
consuman menos energía y generen menos deshechos durante su producción. La biotecnología blanca tiende
a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.
*Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de
plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a
plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con elmedio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería
genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de
los mismos, como es el caso del maíz Bt. Si los productos de la biotecnología verde como éste son más
respetuosos con el medio ambiente o no, es un tema de debate.
*Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las
aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. Aún en una fase temprana de desarrollo
sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos
alimentarios.¿Qué es el ADN?
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El ADN es la sigla empleada para el Ácido DesoxiriboNucleico. Este corresponde al material genético que está
presente en cada célula de los organismos vivos. Está presente en algunos virus (otros virus tiene ARN),
algas, plantas, árboles, animales y el hombre. El ADN se forma por cuatro nucleótidos (letras) que son
Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T). Esta información se encuentra en el núcleo de la célula y
es lo que conocemos como genoma. Una característica de gran interés es que las bases del ADN son lasmismas en todos los organismos vivos, pero varía el orden en que se disponen estas letras y la cantidad de
ellas presentes en el núcleo. Es así que los virus tienen muy poco ADN comprado con el hombre. A su vez, no
debemos engañarnos, ya que muchas plantas tienen mucho más ADN que el hombre.
Si pensamos en el pino tiene cerca de 9 veces más ADN que el hombre. Dentro del ADN hay diferentes
funciones, algunas letras (secuencias) son responsables que existan los genes. Por ejemplo la insulina es una
proteína, cuya información se encuentra en el núcleo. Del total del ADN de un organismo, se cree que sólo un
20% es funcional, es decir está involucrado en generar proteínas o cumplir una función en la célula. A medida
que se vaya descifrando un mayor número de genomas será posible conocer la función de las diferentes
partes del genoma.
¿Qué es el ADNr o ADN recombinante?
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La biotecnología moderna se basa en la manipulación del ADN de los diferentes organismos. Con
herramientas de la biología molecular (enzimas de restricción) es posible tomar un fragmento pequeño de
ADN de un organismo (por ejemplo bacteria) e insertarlo en el ADN (genoma) de una planta. Eso se conoce
con el nombre de tecnología del ADN recombinante (ADN de 2 o más fuentes diferentes).
El año de 1970 marca otra etapa importante: el comienzo de la manipulación enzimática del material genético,
y por consiguiente, la aparición de la biotecnología moderna, que constituye la más reciente evolución de la
manipulación genética. Los procedimientos que se utilizan reciben el nombre de métodos del ADN
recombinante o clonación molecular del ADN.
¿Que es PCR?
La Reacción en cadena de la polimerasa, conocida como PCR por sus siglas en inglés (Polymerase Chain
Reaction), es una técnica de biología molecular descrita en 1986 por Kary Mullis, cuyo objetivo es obtener un
gran número de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mínimo; en teoría basta partir de
una única copia de ese fragmento.
Esta técnica sirve para amplificar un fragmento de ADN. Tras la amplificación, resulta mucho más fácilidentificar con una muy alta probabilidad virus o bacterias causantes de una enfermedad, identificar personas
(test de paternidad) o hacer investigación científica sobre el ADN amplificado.
Gracias a que se han estudiado microorganismos que son termofílicos (viven a altas temperaturas) es que se
ha desarrollado y mejorado esta técnica. Se emplean ADN polimerasas termoestables, extraídas de Thermus
aquaticus (polimerasa Taq), Pyrococcus furiosus (Pfu), Thermococcus litoralis (Vent) y Thermus termophilus
(Tth).
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¿Cómo se amplifica un ADN en una PCR?
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La PCR consta de tres pasos que se repiten durante varios ciclos (varían entre 25 a 40). Todas las reacciones
empiezan con la activación de la polimerasa, por lo cual se somete a una temperatura de 94-95ºC durante 5-
10 minutos.
Posteriormente los pasos que se repiten son:
1. Desnaturalización (denaturation)
Se desnaturaliza el ADN, es decir se separan las dos hebras de las cuales está constituido. Este paso puede
realizarse de diferentes modos, siendo el calentamiento (94-95ºC) de la muestra la forma más habitual. La
temperatura a la cual se decide realizar la denaturación depende, por ejemplo, de la proporción de G+C que
tenga la hebra, como también del largo de la misma.
2. Alineamiento (annealing)
En esta etapa se hibridación el cebador o partidor, uniéndose a secuencias complementarias en el ADN
molde. Para esto es necesario que la temperatura descienda (puede variar según sea el caso entre 45ºC y
65ºC). Estos cebadores actuarán como límites de la región de la molécula que va a ser amplificada.
3. Extensión de la cadena
Por último actúa la ADN polimerasa, tomando el ADN molde para sintetizar la cadena complementaria y
partiendo del cebador como soporte inicial necesario para la síntesis de nuevo ADN. Se aumenta la
temperatura hasta 72 ºC, temperatura a la cual la ADN polimerasa presenta su máximo de actividad,
aumentando exponencialmente la cantidad de fragmentos de ADN amplificados en la reacción.
Una vez completados todos los ciclos, se finaliza con dos pasos, uno de extensión de la cadena a la
temperatura óptima de la ADN polimerasa, normalmente 72ºC, para finalizar enfriando la muestra a 4ºC para
su conservación.
¿Qué es la ingeniería genética?
Ver Esquema
La ingeniería genética es la tecnología que permite tener ADNr. La ingeniería genética puede definirse como
"La manipulación deliberada de la información genética, con miras al análisis genético o al mejoramiento de
una especie". La generación del ADNr puede tener diferentes fines, el más común es determinar la función o
rol que tendría un gen. Por ejemplo, si asumimos que tenemos un fragmento de ADN y creemos que es
responsable de la producción del color azul en flores, podemos insertar ese fragmento en una planta que
produce flores blancas. Si al dejar crecer esta planta genera flores azules, entonces sabremos que ese gen es
el ?culpable? del color azul. Las aplicaciones más comunes de esta tecnología la encontramos en el área de
la farmacología. Muchas proteínas, que son necesarias para el buen funcionamiento del hombre (por ejemploinsulina, en el caso de diabéticos) se pueden producir en microorganismos a gran escala y bajo costo. Una
ventaja enorme es que por esta metodología tendremos la insulina humana, con una gran pureza. Hoy en día
se sintetizan más de 200 fármacos por medio de ADNr.
Según French Anderson (60 años), pionero de la terapia genética, "ya existe toda la base científica necesaria,
pero no tendremos hasta dentro de 10 o 5 años la eficiencia y seguridad para llevar a cabo transferencias
genéticas en forma ética".
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La ingeniería genética tiene un gran potencial en las diferentes áreas de la biotecnología. Ya mencionábamos
el caso de la insulina, beneficio directo para el hombre. Un área de uso y que representa sólo el 10% de la
tecnología del ADNr, es en el sector agrícola. Es posible obtener plantas que posean una característica de
interés, por ejemplo plantas que producen una toxina para insectos (maíz Bt), arroz enriquecido con vitamina
(arroz dorado), cultivos que en el futuro sean capaces de actuar como biorreactores y producir fármacos, etc.
Desde 1996, se están comercializando plantas genéticamente modificadas en el mundo, especialmente en
Estados Unidos, Argentina, Brasil y Canadá.
En el área pecuaria, ya hay algunos ejemplos de animales genéticamente modificados y lo mismo en el caso
de los peces, donde hay mucha investigación, pero todavía no se comercializan.
¿Qué son los alimentos transgénicos?
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Los alimentos transgénicos son aquellos que derivan de organismos genéticamente modificados. Hoy en día
son 4 los principales cultivos GM, maíz, algodón, soya y canola, ya sea para resistencia a insectos o tolerancia
a herbicidas o en algunos casos poseen ambas características. Sin embargo, hay 22 cultivos GM diferentes
que se comercializan en el mundo. Un ejemplo serían galletas que son fabricadas con harina de soya GM. A
la fecha no se ha demostrado ningún daño a la salud por el consumo de este tipo de alimentos.
En muchos procesos para producir alimentos, como en el caso del queso, se emplean enzimas que son
producto de la tecnología del ADNr, pero estos productos no son denominados transgénicos.
¿Es posible la clonación?
Ver Esquema
Si la clonación es posible, específicamente en el caso de vegetales se viene realizando hace muchos años.
Esto es posible ya que la célula vegetal, a diferencia de la célula animal, es totipotente, es decir que a partir de
cualquier célula es posible regerenar un individuo genéticamente idéntico al que pertenecía esa célula. Hay
diferentes metodologías que permiten clonar (o copiar) un individuo.¿Cuáles son las ventajas y los riesgos de la biotecnología?
Ventajas
Entre las principales ventajas de la biotecnología se tienen:
* Rendimiento superior. Mediante los OGM el rendimiento de los cultivos aumenta, dando más alimento por
menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o plagas así como por factores
ambientales. * Reducción de pesticidas. Cada vez que un OGM es modificado para resistir una determinada
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plaga se está contribuyendo a reducir el uso de los plaguicidas asociados a la misma que suelen ser
causantes de grandes daños ambientales y a la salud. * Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir
vitaminas y proteínas adicionales en alimentos así como reducir los alergenos y toxinas naturales. También se
puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición de
alimentos. * Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.
Riesgos
A la fecha no se ha demostrado ningún riesgo proveniente de un OGM que esté a escala comercial. Esto ha
sido posible, gracias a que se realizan estudios exhaustivos sobre el nuevo OGM. El área encargada de
realizar estos análisis se denomina bioseguridad.
Los análisis que se realizan tienen dos objetivos principales, determinar que no hay riesgo para la salud
human ni sobre el ambiente. Por ello, es necesario que se evalué el OGM en las diferentes etapas de
generación, paso a paso. Si asumimos que hemos generado una petunia que tendrá flores de color amarrillo
fosforescente, fenotípicamente deberá ser idéntica a la petunia no transformada, salvo por el color de la flor. A
continuación se debe evaluar a pequeña escala, ya no en invernadero, para determinar si tiene algún impacto
sobre el ambiente. En esta etapa se hacen estudios muy detallados, analizando desde la dispersión del polen
a la misma especie u otra cercana hasta estudios de la rizósfera (suelo y bacterias que viven en el), con el fin
de determinar si hubiesen cambios.
Si este producto fuese para consumo humano, entonces aún se deben presentar más análisis, que implican
verificar que no se va a generar una nueva toxina, proteína que genere una respuesta alergénica en la
población o cambios en la composición química de la planta en general.
