Tecnología de la Industria Biotecnológica - Informe

8/7/2019 Tecnologa de la Industria Biotecnolgica - Informe

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2/32Biotecnologa - vila, Fajer, Gabriac, Heinke, Lobato, Martin

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yServiciosI

La Biotecnologa: lntroduccin

1.Definicin

Biotecnologa es el uso de organismos vivos o decompuestos obtenidos de organismos vivos para

obtener

productos

devalor

o servicios para

elhombre. " OCDE, 1980

El trmino(plazo) "biotecnologa" ha sido imaginado en1913 por un ingeniero agrcola hngaro, Karl Ereky, quequera transformar su pas natal, Hungra, en comarca rica yexportadora de productos agrcolas a la imagen de Dinamarca

Uno de los elementos de esta transformacin era, segn l, eadvenimiento de un nuevo modo de produccin, una edadbasada en bioqumica y en las diversas transformaciones de lamaterias primas que permite.

2.ClasificacinDistinguimos hoy dos categoras de biotecnologa, a saber las

biotecnologas de primera generacin y las dichas de ltimageneracin.

1.Biotecnologa tradicional:

Las biotecnologas de primera generacin, tambin

calificadas de biotecnologas tradicionales, reagrupan a lastcnicas que explotan a los agentes biolgicos con el fin dedisponer de un producto final que responde a las normas y lasexigencias de los consumidores. Basadas en tcnicas que nonecesitan la utilizacin de equipos modernos, la biotecnologatradicional posee como campo de aplicacin el sector de laindustria agroalimentaria(agroalimentario). Podemos citar entreotras cosas a las tcnicas de vinificacin, de planeacin o de laproduccin de cerveza a travs de las levaduras.

2.Biotecnologa moderna:

En cuanto a las biotecnologas modernas o en cuanto a laltima generacin y como lo subraya su calificacin, reposan enla utilizacin de equipos sofisticados y tienen como sector

principal de aplicacin la gentica. Concerniendo a lossusodichos equipos, mayoritariamente son concentrados en lossectores de la nanotecnologa y de la bioinformtica.Actualmente, la biotecnologa contempornea decae en tresgrandes familias, a saber la biotecnologa verde, roja y blanca.

2.1.Biotecnologa verdeConcerniendo a la primera categora de biotecnologa, se

define como siendo la utilizacin de tcnicas modernas pormedio de agentes biolgicos en el dominio(campo) agrcola conel fin de obtener variedades de plantas excepcionales.

Consistiendo mayoritariamente en modificar los genes de estltimas, la biotecnologa verde es asimilada sobre todo al OGMEl organismo genticamente modificado. As gracias a biotecnologa verde, actualmente es posible pasarse sin abonosin plaguicidas, cultivar sobre suelos no sanos o irrigar con agsalada.

2.2.Biotecnologa roja

En cuanto a la biotecnologa roja, interviene en el sector la salud, para que sea humana o veterinaria. La biotecnologroja tiene como objetivo la comprensin del funcionamiento dorganismo, la bsqueda(investigacin) causas de ciertenfermedades y sobre todo, la produccin de nuevtratamientos. Hay que saber que es en el sector de la salud quebiotecnologa verdaderamente tiene su razn para estar debidolas intervenciones genticas y que es admitida por el grpblico. Podemos citar en calidad de ilustraciones de lintereses, acciones y productos de la biotecnologa en el dominde la salud, las culturas celulares, los anticuerpos monoclonauxsobre todo, la produccin del 15 % de los nuevos productfarmacuticos.

2.3.Biotecnologa blancaPor fin, concerniendo a la biotecnologa blanca, ha

referencia a una utilizacin de estas tcnicas en dominiocampo) industrial y utiliza de manera general lbacterias como los agentes biolgicos. Hay que saber que biotecnologa blanca disponga de un dominio(campo) vasto aplicacin si se cita slo los biocatalizadores, los procedimientdichos enzimticos, la modificacin de genes o la fijacin dnitrgeno. Hay que anotar que en cierta medida, biotecnologa roja se encuentra en la categora blanca en esentido(direccin) que el dominio(campo) farmacutico es aplicacin industrial superior de la biotecnologa.
http://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/fundamento-ontologico/fundamento-ontologico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml



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3.HistoriaLa historia de la biotecnologa puede dividirse en cuatro

perodos.

El primero corresponde a la era anterior a Pasteur y suscomienzos se confunden con los de la humanidad. En esta poca,

la biotecnologa se refiere a las prcticas empricasde seleccin de plantas y animales y sus cruzas, y a lafermentacin como un proceso para preservar y enriquecerelcontenido protenico de losalimentos.Este perodo se extiendehasta la segunda mitad del siglo XIX y se caracteriza como laaplicacin artesanal de una experiencia resultante de la prcticadiaria. Era tecnologa sin ciencia subyacente en su acepcinmoderna.

La segunda era biotecnolgica comienza con laidentificacin, por Pasteur, de los microorganismos como causade la fermentacin y el siguiente descubrimiento por parte deBuchner de la capacidad de las enzimas, extradas de laslevaduras, de convertir azcares en alcohol. Estos desarrollosdieron un gran impulso a la aplicacin de las tcnicas def e r m e n t a c i n e n l a i n d u s t r i a a l i men t i c ia y a ldesarrollo industrial de productos como las levaduras,los cidos ctricos y lcticos y, finalmente, al desarrollo de unaindustria qumica para la produccin de acetona, "butanol" yglicerol, mediante el uso de bacterias.

La tercera poca en la historia de la biotecnologa secaracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que poru n l a d o l a e x p a n s i n v e r t i g i n o s a d e l aindustria petroqumica tiende a desplazar los procesosbiotecnolgicos de la fermentacin, pero por otro, eldescubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928, sentara lasbases para la produccin en granescalade antibiticos, a partirde la dcada de los aos cuarenta. Un segundo desarrolloimportante de esa poca es el comienzo, en la dcada de los aostreinta, de la aplicacin de variedades hbridas en la zonamaicera de losEstados Unidos ("corn belt"), con espectacularesincrementos en la produccin por hectrea, inicindose as elcamino hacia la "revolucinverde" que alcanzara su apogeo 30aos ms tarde.

La cuarta era de la biotecnologa es laactual.Se inicia con eldescubrimiento de la doble estructura axial del cido "deoxi-ribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido porlos procesos que permiten la inmovilizacin de las enzimas, losprimeros experimentos de ingeniera gentica realizados porCohen y Boyer en 1973 y aplicacin en 1975 de la tcnica del"hibridoma" para la produccin de anticuerpos "monoclonales",gracias a los trabajos de Milstein yKohler.

Mujer egipcia

elaborando

cerveza

Jardin de

pruebas,

mais clasicoe hibride

Louis

Pasteur,

pionero de lamicrobiologa

ADN, soporte

de la

herencia
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Existen 4 etapas bien diferenciadas, a saber:

1.Propagacin de cultivos: se realiza en el laboratorio ycomienza generalmente en un tubo de ensayo que contiene unrepique reciente del microorganismo o un tubo liofilizado ocongelado donde se conserva la cepa de inters o de una

colonia del microorganismo previamente seleccionada. Estematerial microbiolgico seleccionado constituye el punto departida con el cual se debe aumentar la cantidad del mismomediante sucesivos pasajes en frascos de volmenes crecientesque son generalmente operados en agitadores de vaivn orotatorios en cmaras de cultivo.

2.Fermentacin: con el material obtenido anteriormente,se siembra el tanque de inoculo que puede tener un volumende 50, 500 1000 1 segn la escala industrial posterior. Deltanque de inoculo se pasa posteriormente al fermentadorindustrial cuyo volumen, que vara de acuerdo al producto a

obtener y a su concentracin, est comprendido comnmenteentre 10,000 y 100,000 l. En algunos casos especiales, como enla produccin de protena unicelular, los tanques defermentacin pueden llegar hasta 1,000,000 l. Un procesoesencial ligado a la produccin es la preparacin yesterilizacin de los medios que se lleva a cabo tambin en estaetapa (previamente a la inoculacin) ya sea en el tanque deinculo o en el reactor industrial.

3.Operaciones y proceso de separacin y purificacinde los productos: estas etapas comprenden en forma generay sucesivamente:

separac in de inso lubles por fi l t rac incentrifugacin, o decantacin;

separaciones primarias por extraccin,absorcin, adsorcin, ultrafiltracin;purificacin por extraccin lquido-lquido, oextraccin a dos fases acuosas, o cromatografa deafinidadaislamiento del producto.

4.Tratamiento de efluentes: si bien no tiene unarelacin directa con el producto, que es la razn de ser de laindustria de fermentacin, representa una etapa imprescindibleporque es fundamental controlar la calidad del efluente quesale de la fbrica y que es enviado generalmente a un curso de

agua, sea un canal, arroyo, un ro o al mar.BIO

TECNOLOGA

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yServiciosI

Proceso Productivo: Esquema general

Esquema del

Proceso Productivoen general



La biotecnologa se aplica a diversos sectores industriales, siendo una disciplina de carcter horizontal quecombina conocimientos cientficos y tecnolgicos e implica la utilizacin de diversas tcnicas, para poder solucionarlos diferentes problemas asociados a productos y procesos de los mltiples sectores de actividad: agropecuarios,

alimentos, textil, salud, celulosa y papel, medio ambiente, entre otros

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Aplicaciones: Generalidades

Mltiples

aplicaciones de

la biotecnologa

en la industria



Las tcnicas de ingeniera molecular aplicadas almejoramiento de cultivos y las biotecnologas incorporadas almanejo agrcola permiten un importante incremento en laproductividad y la extensin de las fronteras agrcolas demanera ambientalmente sustentable.

Los aportes de la biotecnologa al agro incluyen tcnicas decultivo y propagacin; nuevas variedades (organismos

genticamente modificados); bioherbicidas y biofertilizantes,mtodos de deteccin de enfermedades y plagas, etc.

1.Tcnicas de cultivo y propagacinSe conoce como micropropagacin al conjunto de

tcnicas y mtodos de cultivo de tejidos utilizados para lamultiplicacin asexual de plantas. La micropropagacin seutiliza principalmente para multiplicar plantas nuevas (creadaspor ejemplo por ingeniera gentica) o para obtener plantaslibres de enfermedades.

La multiplicacin vegetativa puede realizarse por mtodosrelativamente sencillos como la propagacin por gajos o por

tcnicas ms complejas como el cultivo in vitro o lapropagacin por apomixis (propagacin por semilla sinfecundacin de la clula sexual femenina, dando lugar aplantas genticamente iguales a la planta madre)

2.Nuevas variedades de cultivosTradicionalmente en el agro se han aplicado tcnicas de

mejoramiento de cultivos: cruzamiento selectivo entrediferentes variedades vegetales para obtener nuevas variedadesde mayor rendimiento, hibridacin. Hoy en da, las tcnicas deingeniera gentica permiten saltar las barreras entre especies yobtener plantas mejoradas en sus propiedades agronmicas, oen su calidad nutricional o industrial:

Plantas tolerantes a herbicidas, de amplio espectro queasociados a sistemas de siembra directa evitan las tareas delabranza que erosionan los suelos.

Plantas resistentes a enfermedades y plagas, como elalgodn Bt y el maz Bt a las que se les ha transferido el genque codifica para una toxina proveniente de Bacillusthurigiensis que provoca la muerte de las larvas de insectos.

En el caso del maz Bt la planta produce su propioplaguicida, letal para un acrido llamado barrenillo del maz.

Plantas tolerantes a estrs abitico que pueden sobrevivirmejor en suelos salinos, a bajas temperaturas o en climas conlluvias escasas.

Plantas con calidad nutricional mejorada: puede implicel mejoramiento de la calidad de la planta como alimento (pejemplo modificacin en la proporcin de nutrientes vitaminas), la reduccin de alrgenos, la modificacin tiempo de conservacin, de las caractersticas organolpticaetc.

Por ejemplo, el arroz dorado es una variedad de arroz a

que se le han introducido dos genes provenientes del genomdel narciso y otro gen bacteriano. Estos genes codifican pasde la ruta de sntesis de la provitamina A, lo que las variedadconvencionales de arroz no tienen. Este arroz con provitaminA, permitira paliar en gran medida los problemas davitaminosis.

Plantas con propiedades nuevas: desarrolladas patrabajar como biofbricas produciendo frmacos, vacunas plsticos. Por ejemplo, la produccin de anticuerpmonoclonales humanos para combatir el virus de la hepatitis(VHB) a partir de clulas transgnicas de la planta del tabaco.

3.BiofertilizantesBacterias como Rhizobium (presente en los suel

agrcolas) son utilizadas como biofertilizantes para facilitar asimilacin de nitrgeno en los cultivos de leguminosas. Linoculacin de las semillas antes de la siembra con bacteriasotros ingredientes permiten aumentar su poblacin y, econsecuencia, la capacidad de fijacin de nitrgenatmosfrico. De esta manera se reduce la necesidad de aplicfertilizantes nitrogenados evitando la contaminacin asociada

4.BiocontrolLos mtodos de control biolgico de plagas

enfermedades incluyen la utilizacin de microorganismos comAzotobacter, bacterias del gnero Bacillus y Streptomyces qcompiten por los nutrientes con los patgenos u otorgaresistencia a las plantas, por su capacidad de producsustancias con propiedades antimicrobianas. El Bacillthuringiensis (BT) produce unos cristales constituidos pprotenas que tienen propiedades insecticidas. Estendotoxinas forman parte de formulaciones comerciales dbioinsecticidas

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Aplicaciones: Agricultura

Arroz blaco (izq.)

y arroz dorado

(dcha.)



1.IntroduccinLa biotecnologa relacionada con el sector de alimentos es

la ms tradicional, los ms conocidos son los procesos defermentacin en productos panificados, bebidas alcohlicas(vino, cerveza) y lcteos (quesos, yogures).

Los cultivos microbianos asociados a estos tienen una largatradicin de utilizacin y pueden ser mejorados utilizandomtodos de ingeniera gentica. Estas modificaciones puedenintroducir cambios deseados en los productos mejorando porejemplo parmetros de calidad sensorial, la capacidad paraproducir compuestos antimicrobianos, etc.

Hace ya unos aos se lanz al mercado los alimentosbio, prebio y probio, que se promocionan comobeneficiosos para la salud humana.

Los alimentos prebiticos son alimentos funcionaledefinidos como ingredientes no digestibles que afectabeneficiosamente al organismo mediante la estimulacin dcrecimiento y actividad de una o varias cepas de bacterias encolon, mejorando la salud.

Los probiticos son microorganismos vivos que

adicionan a un alimento, permaneciendo activos en el intestin y ejerciendo importantes efectos fisiolgicos. Ingeridos cantidades suficientes tienen efectos muy beneficiosos, comcontribuir al equilibrio de la flora bacteriana intestinal dhusped y potenciar el sistema inmunitario. Son capaces datravesar el tubo digestivo y recuperarse vivos en las heces, petambin se adhieren a la mucosa intestinal.

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Aplicaciones: Industria Alimenticia

2.Aplicaciones modernas de biotecnologa

Yogurts anti-cncer

Se combina genticamente la bacteria Lactococcus Lactis (lacual se emplea en la industria lctea en la produccin defermentados como quesos o yogures) y la alfa-sarcina, unaprotena txica producida por un hongo con una ciertaespecificidad por las clulas tumorales para la obtencin deyogures que permiten combatir tumores intestinales.

Conservacin de alimentos

La biotecnologa, adems, se aplica a la conservacin dealimentos, bsicamente de dos maneras:

Mediante la produccin de bacteriocinas. Las bacteriocinasson pptidos de origen bacteriano con capacidad antimicrobiana,es por ello que tienen un gran potencial como agenteconservante de alimentos. Las ms conocidas son la nisina,pediocina y la lactococcina. Estas sustancias son producidas porbacterias cido-lcticas y atacan a bacterias relacionadas con lacepa productora, entre las que se encuentran cepas alterantes y

patgenas frecuentes en los alimentos. En la actualidad, algu

de estos pptidos se estn utilizando en la conservacinproductos lcteos, crnicos y vegetales poco procesados.espera que un futuro reemplacen a los aditivos qumicos, es eso que la biotecnologa est desarrollando bacterecombinantes que produzcan mayores cantidades de esustancias para cubrir su demanda comercial.

Mediante la prolongacin de la vida til. Cuandoobtienen frutas con vida til prolongada se incide indirectameen la seguridad alimentaria ya que, al tener inhibido el procde maduracin, son productos con menor contaminacmicrobiana. Actualmente se estn desarrollando plan

transgnicas cuyos frutos tienen maduracin retardada.

cientficos estn logrando este objetivo a travs de difereestrategias: plantas con frutos con mayor resistencia fsicaataque bacteriano, plantas con menor produccin de etil(hormona responsable de la maduracin), plantas con bloqdel proceso de senescencia que interviene en la maduracinfruto antes y despus de la cosecha.

Bacteria

Lactococcus

Lactis

Alfa-Sarcina



1. Plsticos Biodegradables

Una de las aplicaciones de la biotecnologa dentro de lapreservacin del medio ambiente, es la posibilidad de crearpolmeros para la fabricacin de plsticos biodegradables.

El metabolismo de las plantas brinda la posibilidad de usarcultivos genticamente modificados para sintetizar nuevospolmeros con determinadas propiedades. Muchos alimentos secomercializan envasados en plstico. Estos envases protegen alproducto, son baratos y parecen durar indefinidamente. Sinembargo, su durabilidad es un problema serio para el medioambiente. Adems, los plsticos tradicionales se fabrican apartir de derivados del petrleo, que son fuentes no renovablesde energa.

Un material es biodegradable cuando puede ser degradadoa sustancias ms simples por la accin de organismos vivos, yde esta manera ser eliminado del medio ambiente. En el casode los plsticos derivados del petrleo, no son biodegradables

porque est compuesto por polmeros demasiado largos ycompactos como para ser atacados y degradados por losorganismos descomponedores.

Este tipo de plstico biodegradable se obtiene a partir dalmidn que es un polmero natural. El almidn puede sprocesado y convertido en plstico, pero como es soluble eagua se ablanda y deforma cuando entra en contacto con humedad, limitando su uso. Este problema es solucionadmodificando el almidn.

Primero, el almidn se extrae del maz, trigo o papa, lueglos microorganismos (Bacillus Delbrcki) los transforman euna molcula ms pequea (un monmero), el cido lcticDespes este cido lctico es tratado qumicamente de manede formar cadenas o polmeros, los que se unen entre s paformar el plstico llamado PLA.

Otra manera de hacer polmeros biodegradables empleando bacterias que fabrican grnulos de un plsticllamado polihidroxialcanoato (PHA). Las bacterias puedecrecer en cultivo y el plstico ser extrado fcilmente. Lcientficos identificaron los genes que llevan la informacipara fabricar el PHA y los transfirieron al maz, para podfabricarlo a partir de este cultivo.

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Aplicaciones: Aplicaciones Ambientales

Procesos de

produccin de

polmeros

biodegradables

2. Biorremediacin

Otra aplicacin muy importante en cuanto al cuidado delmedio ambiente, es la biorremediacin. Esto consiste en lautilizacin de microotanismos, enzimas, hongos o plantasespecializados capaces de degradar deshechos peligrosos pararemover los contaminantes orgnicos (efluentes y residuosslidos domsticos e industriales, petrleo, pesticidas, etc.),

inorgnicos (mercurio, plomo, cobre, cianuros, etc.) y gaseosos

(metanos, compuestos voltiles, etc.) del medio ambiente. Apartir de la modificacin gentica es posible incrementar sucapacidad de degradacin de los contaminantes



Degradacin enzimtica: consiste en el empleo deenzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar lassustancias nocivas. Dichas enzimas son previamente producidasen bacterias transformadas genticamente. Esta aplicacin dela biotecnologa lleva dcadas en el mercado y hoy lascompaas ofrecen las enzimas y los microorganismosgenticamente modificados para tal fin.

Remediacin microbiana: se refiere al uso demicroorganismos directamente en el foco de la contaminacin.Estos microorganismos pueden ya existir en ese sitio o puedenprovenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser

inoculados en el sitio contaminado. Cuando no es necesaria lainoculacin de microorganismos, suelen administrarse msnutrientes con el fin de acelerar el proceso. Hay bacterias yhongos que pueden degradar con relativa facilidad petrleo ysus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas,teres, alcoholes simples, entre otros. Tambin pueden degrar,aunque parcialmente, otros compuestos qumicos como el PCB,arsnico, selenio, cromo. Los metales pesados como uranio,cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacteriaspueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que seanaliminados ms fcilmente. Estas caractersticas tambinpueden lograrse por ingeniera gentica.

Fitorremediacin: es el uso de plantas para limpiambientes contaminados. Esto constituye una estrategia minteresante, debido a la capacidad que tienen algunas especivegetales de absorber, acumular y tolerar altas concentracionde contaminantes, como metales pesados, compuestorgnicos y radiactivos, etc.

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Mtodos de

biorremediacin

de suelos



1.Energa

Bioetanol: el bioetanol se obtiene a partir de lafermentacin de la biomasa. Se ha empleado la ingenieragentica para obtener microorganismos ms productivos ytolerantes al etanol, o capaces de fermentar diversas materias

primas. Puede sustituir a la nafta.Biodiesel: este combustible se produce por la

transformacin qumica de aceites vegetales. El biodiesel estformado por steres (etlicos o metlicos) producidos a partir dela reaccin qumica entre aceites vegetales y el alcohol. Elbiodiesel puede usarse slo o mezclado con diesel convencional.

Biogs: es el gas producido por la digestin microbiana dla materia orgnica en un biorreactor (o biodigestor) puedeser utilizado como fuente de energa trmica, elctrica combustible para transporte automotor. El proce

fermentativo se desarrolla sobre residuos rurales, agindustriales, domsticos, municipales y sobre plantas. Una vfinalizado el proceso de biodigestin, el biogas puede usardirectamente o almacenarse.

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Aplicaciones: Otras aplicaciones

2.Salud Humana

Produccin de insulina

Entre todas las aplicaciones de la biotecnologa, el rea de lasalud humana se han producido los avances ms importantes.Dentro de este sector se destacan el desarrollo de frmacos,reactivos para el diagnstico de enfermedades y vacunas.

Produccin de insulina, la insulina es una hormonaproducida por el pncreas, cuya funcin es regular laconcentracin de glucosa en la sangre.

Con la biotecnologa tradicional se obtenia insulina vacunao porcina a partir del pncreas de dichos animales.

Con la biotecnologa moderna, a partir de la recombinacinde la bacteria Escherichia Coli recombinada se puede obtenerinsulina para uso humano, a travs de un biorreactor.

Diagnstico

Una de las aplicaciones de mayor impacto de la tecnologdel ADN es el desarrollo de nuevas tcnicas para diagnsticclnico. Esto ha permitido contar con tecnologas ms eficientepara el reemplazo de las pruebas serolgicas clsicas, y nuevomtodos para el diagnstico de enfermedades infecciosas genticas. Entre stas se encuentran:

Las tcnicas de base inmunolgica basadas en la reacciantgeno-cuerpo. Los anticuerpos monoclonales tienen l

propiedad de unirse al antgeno de forma muy especfica con lcual los mtodos de anlisis y diagnstico desarrollados a partde ellos son muy precisos (tcnica ELISA, citometra de flujoinmunofluorescencia, etc.)

Las tcnicas de base gentica como la reaccin en cadende la polimerasa (PCR) que permite amplificar pequeafracciones de ADN para su posterior anlisis.

Proceso de

Obtencin del

bioetanol



Vacunas:

La tecnologa de ADN recombinante han permitido elsurgimiento de una nueva generacin de vacunas: las vacunasrecombinantes y las vacunas de ADN.

En las vacunas recombinantes, los genes que codificanpara las protenas que provocan la respuesta inmune (elantgeno) son aislados y clonados y se introducen mediantetcnicas de ingeniera gentica en un husped alternativo no

patgeno (bacterias, levaduras o clulas de mamferos) para quelo produzca en cantidad en el laboratorio.

En las nuevas vacunas de ADN desnudo se utiliza unaporcin de ADN purificado que codifique para la protena queestimula la respuesta inmune. El gen se introduce directamenten el individuo y son las propias clulas del individuo las quesintetizan el antgeno.

Tambin se aplican tcnicas de ingeniera gentica paraeliminar o inactivar selectivamente, los genes de virulencia de

un agente infeccioso manteniendo la habilidad de provocar unarespuesta inmune.

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3.Industria Textil y del Papel

El uso de enzimas en la industria textil ha tenido un fuerteimpacto 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 altratamiento de fibras proteicas naturales (lana y seda), como enfibras celulsicas (algodn, lino y camo) y en fibras sintticas.

Algunas de las enzimas utilizadas son las amilasas, para eltratamiento de la fibra, actan extrayendo el almidn que larecubre (proceso llamado desengomado), las pectinasas paraextraer pectinas de la pared de las clulas primarias del algodn,las lipasas para el desgrasado de las fibras, las catalasas paradescomponer en oxgeno y agua el perxido de hidrgenoresidual despus del blanqueo de las fibras de algodn, lasperoxidasa para eliminar los restos de perxido de hidrgenoutilizados en la etapa de blanqueo, las celulasas para hacer a lostejidos ms lisos y blandos, las lacasas para la oxidacin decolorantes fenlicos utilizados en la preparacin de telas parajeans.

La utilizacin de tecnologas enzimticas en la industria de

pulpa y papel tiene amplias perspectivas a futuro; en la medidaque se avance en las investigaciones, su incorporacin puedetraer aparejado importantes beneficios en cuanto a mejoras enproductos y procesos; reduccin de costos y disminucin delimpacto ambiental (menores requerimientos de energa yqumicos)

Las aplicaciones ms frecuentes se dirigen a:

La reduccin del uso de agentes qumicos contaminantela etapa de pre blanqueo. (xilanasas).

Blanqueamiento de pulpa. (xilanasas; celulasas).Reciclado de fibras. (endoglucanasas para mejorar

velocidad de drenaje de fibras recicladas; celulasas incrementar la densidad de la hoja de papel y reducirrusticidad; alfa amilasas para mejorar las propiedades del dreny para el destintado de fibras recicladas, etc.).

La disminucin de residuos y contaminantes en el proc

de reciclado. (esterasas para el control de stickies, amilasaproteasas para la remocin del lodo; lipasas para controlaacumulacin de lodo).

Modificacin de fibras. (celulasas para incrementarflexibilidad de las fibras, celulasas, xilanasas y lacasas pincrementar la densidad de las hojas, etc.).

Tratamiento de efluentes de la industria (enzimabiodispersantes).(bacterias, levaduras o clulas de mamfepara que lo produzca en cantidad en el laboratorio.

En las nuevas vacunas de ADN desnudo se utiliza porcin de ADN purificado que codifique para la protena estimula la respuesta inmune. El gen se introduce directameen el individuo y son las propias clulas del individuo las sintetizan el antgeno.

Tambin se aplican tcnicas de ingeniera gentica peliminar o inactivar selectivamente, los genes de virulencia deagente infeccioso manteniendo la habilidad de provocar respuesta inmune.

Proceso de

Obtencin de

Insulina



BIO

TECNOLOGA

Industrias

yServiciosI 4.Produccin ganadera y Salud Animal

Produccin animal

La ingeniera gentica permite modificar genticamenteanimales transfirindose genes de una especie a otra diferente,integrarse a su genoma, ser funcional y transmitirse a ladescendencia. La transgnesis animal puede tener objetivos

diversos como el estudio de enfermedades humanas; como fuentede tejidos y rganos para trasplantes en humanos, elmejoramiento del ganado (aumento de la tasa de crecimientocorporal, modificacin de la relacin carne/grasa, resistencia aenfermedades, etc.) o la produccin de molculas de inters paradiferentes industrias, como la farmacutica, la alimenticia, laqumica, etc.

Protenas recombinantes de inters farmacolgico seobtienen a partir de la leche de animales transgnicos de granja(ovejas, vacas, cerdos, cabras, etc.). De esta manera, las protenasse pueden producir en grandes cantidades, su purificacin esrelativamente sencilla, su produccin no interfiere con la biologadel animal y tanto su impacto ambiental como su costo es muybajo.

Una vez obtenido el animal transgnico, ste puede serclonado para obtener una descendencia importantegenticamente idntica que producir tambin la nueva molculade inters.

Entre los animales transgnicos utilizados para laproduccin de protenas de inters farmacolgico se encuentranovejas transgnicas que producen la protena alfa1proteinasa ascomo los factores de coagulacin VII y IX y vacas que producenla hormona de crecimiento humano.

Algunos ejemplos de la produccin de animales son, vacas

que producen ms leche, ovejas que producen ms lana, pecescon mayor tasa de crecimiento, etc.

Salud animal

Tcnicas biolgicas aplicadas a ensayos de diagnsti vacunas para patologas animales; suplementacin con en(amilasas, beta-glucanasas, xylanasas) para mejoradigestibilidad de las mezclas nutricionales para animales, em

de fitasas exgenas para mejorar la biodisponibilidad de fen las dietas.



1.IntroduccinLos biorreactores o fermentadores son contenedores que

son usados para sintetizar productos por medio de reaccionesqumicas, en la mayora de los casos el metabolismo de lasclulas es explotado para convertir los substratos en productosdeseados. Los microorganismos slo crecen y se reproducenbajo condiciones ptimas, los biorreactores proveen a losmicroorganismos con las cantidades correctas de substratospara evitar cambios metablicos no deseados. Un Biorreactordebe cumplir con las siguientes tareas:

Mantener las clulas uniformemente distribuidas en todoel volumen de cultivoa fin de prevenir la sedimentacin ola flotacin.Mantener constante y homognea la temperatura.

Minimizar los gradientes de concentracin de nutrientesSuministrar oxgeno a una velocidad tal que satisfaga econsumo.El diseo debe ser tal que permita mantener el cultivopuro; una vez que todo el sistema ha sido esterilizado yposteriormente sembrado con el microorganismo

deseado.

Los hay de muy diversos tamaos, desde los pequeos aescala de laboratorio hasta los ms grandes destinados a laproduccin industrial de 1000m3. Debe notarse que, debido ala delicadeza inherente a los procesos biolgicos, mientramayor sea el reactor que estemos utilizando, mayor ser ladificultad para controlar todas las variables necesarias yobtener las condiciones deseadas.

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Industrias

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Proceso Productivo: Fermentacin (Biorreactores)

2.ClasificacinHay varios criterios para la clasificacin de los biorreactores.

1.Distribucin de la Biomasa

1.1.Biorreactores de crecimiento suspendido.Son aquellos en que la biomasa se encuentra suspendida en

el seno del biorreactor. Por esta razn los procesos detransferencia se vuelven mas dificultosos y es necesariogeneralmente la utilizacin de sistemas de agitacin para lograrcondiciones mas homogneas. Existen dos tipos de agitacin:

1.1.1.Agitacin mecnica.

Son los ms utilizados por su versatilidad, aunque poseen unconsumo relativamente elevado de potencia. Se utilizanserpentines o camisas para realizar el intercambio de calor.

1.1.2.Agitacin neumtica.Se utiliza gas a presin pasando a travs del biorreactor para

producir la agitacin y en caso de ser aire, al mismo tiempoproveer de oxgeno al sistema en caso de tratarse de un reactoraerbico. Los existen de diversos tipos, aqu se ilustra solamenteuno de ellos, el ms comn, llamado Air-lift.

1.2.Biorreactores de biofilm.

Son aquellos en que la biomasa forma una pelcula soalgn tipo de empaquetamiento y se encuentra, por lo tanto, En este tipo de Biorreactores se hacen ms fciles los procesotransferencia. Se suelen utilizar para aquellas instalacionesque la produccin debe hacerse bajo condiciones mcontroladas con una calidad constante, como en la indusfarmacutica. Consisten en un empaquetamiento de elevsuperficie especfica sobre la cual se establece una pelcula dola biomasa crece. Los hay de tres tipos bsicos.

1.2.1.Reactor de empaquetamiento.Este tipo de reactores suele tener la desventaja

taponamiento y la dificultad en la esterilidad. Sin embargo esen la produccin continua y de altas velocidades de reaccin.

1.2.2.Reactor de cilindro rotatorio. (ver image1.2.3.Reactor de lecho fluidizado.

Puede utilizarse pelets de carbn activado o plstico comaterial portador. Suele usarse un sistema recirculador, mediael cual partculas todava activas del lecho se retornan al reacaumentando as el tiempo de retencin de lodos (una devariables operativas mas importantes). Tiene un gran uso enprocesos anaerbicos.

Biorreactores a

escala de

laboratorio (izq.)

e industrial(dcha.)



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Industrias

yServiciosI 2.Modo de operacin

2.1.Reactores discontinuos (modo Batch).La caracterstica particular de estos reactores es que una

vez finalizada la operacin son vaciados completamente paraseparar el producto de la biomasa o enzima utilizada.

Reactores de tanque agitado tipo batch

2.1.Reactores continuos. En este tipo dereactores, la biomasa permanece en el interiormientras que se extrae el producto.

Reactores de tanque agitado y flujo continuo.Reactores de lecho empaquetado.Reactores de lecho fluidificado.Reactores de fibra hueca.

3.Aerbicos o anaerbicos

Los distintos microorganismos necesarios para obtener elresultado deseado pueden ser aerbicos, es decir que necesitanla presencia de oxgeno para sus actividad metablicas, oanaerbicos.

3.1.Reactores aerbicos.Los procesos aerbicos son los ms comnmente utilizado

debido a que pueden ser hasta 10 veces ms rpidos que loprocesos anaerobios reduciendo considerablemente los costode construccin y mantenimiento ya que pueden permaneceabiertos a la atmsfera.

Su principal desventaja es que gran parte del substrato (edecir, los nutrientes agregados al reactor) se utilizar para e

crecimiento de biomasa a una tasa 4 veces ms rpida que enlos organismos anaerobios.

3.2.Reactores anaerbicos.Cuando existen ciertas necesidades especiales, como po

ejemplo para el tratamiento de residuos peligrosos o lproduccin de biogs, los anaerbicos presentan ventajas sobrlos aerbicos. Son sin embargo ms complicados en suoperacin para mantener las condiciones anaerbicas.

Biorreactor con

agitacin

mecnica

Biorreactor

Air-Lift

Biorreactor de

empaquetamiento

Biorreactor de

cilindro

rotatorio

Biorreactor de

lecho fluidizado



Una de las partes ms difciles de la produccin es laseparacin del producto y su purificacin. Este procesodepende absolutamente del producto final que se quieraobtener y por lo tanto es muy especfico de cada proceso. En laimagen presente abajo se listan algunas actividades utilizadas

para la separacin y purificacin del producto.

Como podemos observar, la economa de los procesobiotecnolgicos depende en gran medida de las operaciones dbioseparacin que involucran, de tal manera que la correctseleccin de estas operaciones tiene un fuerte impacto en exito del proceso.

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Proceso Productivo: Separacin y Purificacin

Actividades de

separacin y

purificacin



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Principales

contaminantes del

suelo

Fuente: LfU Baden-

Wrttemberg

2.Biorremediacin ex situ

Como su nombre lo indica, esta tcnica requiere la excavacintotal del suelo contaminado para su tratamiento. Naturalmente estoaumenta considerablemente el costo de la operacin, pero tambin seaumenta la velocidad de la remediacin as como tambin suefectividad.

El mtodo ms utilizado es el de biopila, esquematizadocontinuacin

Pueden usarse bien microorganismos contenidos en el sucomo cepas especiales creadas u obtenidas para el fin especfico.

Caso de estudio:Biorremediacin de suelos1.Introduccin

Un rea muy importante en el uso de la biotecnologa es la detratamiento de efluentes y remediacin de sitios contaminados.

Como sitio contaminado se define aqul que como resultado dela actividad humana ha sido alterado de alguna manera y representa

por ello un peligro. Los contaminantes mas comunes se detallan en elgrfico a continuacin.

La remediacin de estos sitios contaminados puede llevarse acabo de diferentes formas, pero nos centraremos sobre labiorremediacin. La biorremediacin consiste en la utilizacin de

microorganismos para la degradacin de compuestos peligrosos; estosin embargo puede solo lelvarse a cabo en el caso de compuestoorgnicos como BTEX (siglas de Benceno, Tolueno, Eteno Xyleno)PAH (siglas de Hidrocarburos poli-halogenados) y dems.

La primer instancia es la de laboratorio; se toma una muestra desuelo y agua del sitio y se la coloca en un reactor pequeo. Primerdebe probarse que la degradacin es posible. Una vez superada estetapa se evaluarn las condiciones del caso especfico para determinalas condiciones ptimas a lograr para la degradacin ms rpida.

Una vez que se ha determinado las condiciones ptimas debseleccionarse el tipo de biorremediacin a utilizar. Los modooperativos se describen a continuacin.

Tratamiento de

BTEX usando Fe(III)

como aceptor de

electrones. A la

derecha seencuentra la

muestra original y

en el extremo

izquierdo luego de 5

semanas de

actividad.



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Proceso de biopila

3.Biorremedacin in situ

Este mtodo no requiere la remocin del suelo contaminado sino

que se trata en su propia ubicacin. Los tipos disponibles son:

Bio aumentacin. Se agregan microorganismos especficos quedegraden las sustancias contaminantes, previamente asegurndose queestos organismos no puedan representar un peligro biolgico.

Bio ventilacin. Se instalan caeras de succin de aire quellegan hasta la zona insaturada.

Bio slurping. Se instala una tubera de succin hasta la zonasaturada. Se combina con la succin de aceite, de modo que la zonasaturada es parcialmente tratada.

Bio Sparging. Inyeccin de aire dentro del acufero, debajo delpunto de contaminacin. Adems de la degradacin de loscompuestos, se facilita la eliminacin de ellos por favorecer la

volatilidad. Suelen instalarse tuberas de succin adicionalmente.



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Industrias

yServiciosI Bioventilacin

Bio-slurping

Bio-sparging



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Proceso de

produccin de

construccin

gentica en

laboratorio

2.Proceso Productivo

a. Produccin de la primera planta (en laboratorio)

La produccin de una planta transgnica en laboratorio consta

de dos etapas fundamentales denominadas transformacin yregeneracin.

Se denomina transformacin al proceso de insercin del gen quese pretende introducir (tambin llamado transgn) en el genoma deuna clula de la planta a transformar.

La regeneracin consiste en la obtencin de una planta completaa partir de esa clula vegetal transformada. Para introducir el nuevogen en el genoma de la clula vegetal se utilizan fundamentalmentedos mtodos.

El ms comn utiliza una bacteria del suelo, Agrobacterium, queen condiciones naturales es capaz de transferir genes a las clulas

vegetales.

El mtodo alternativo consiste en la introduccin directa de losgenes en el ncleo de la clula vegetal, un proceso de construccin

gentica. Para ello, primero debe identificarse el gen de inters enalgn organismo que presente la carcterstica deseada. Se aislmediante el uso de enzimas de restriccin y se integran al tejidocelular de la planta. Para sto, una de las tcnicas ms utilizadas es lade disparar a las clulas con microproyectiles metlicos recubiertos deADN que penetran en la clula e integran el nuevo ADN en sugenoma. Una vez que una clula vegetal ha sido transformada, enecesario regenerar la planta entera a partir de ella.

Este proceso se realiza en el laboratorio, cultivando lofragmentos de tejido vegetal que han sido inoculados conAgrobacterium o disparados con microproyectiles en medios decultivo que favorecen la regeneracin de nuevas plantas.

Es importante que en este paso slo se regeneren las clulas detejido que han sido transformadas. Esto se consigue introduciendo

junto con el transgn un gen adicional (gen marcador) que confieruna caracterstica selectiva. Por ejemplo, se han utilizado genes dresistencia a antibiticos para que slo las clulas modificadas seancapaces de sobrevivir en presencia del antibitico. Estos generesponsables de caracteres selectivos estarn presentes posteriorment

en todas las clulas de la planta transgnica regenerada o pueden seeliminados por diversos procedimientos.

Caso de estudio:Produccin de semillas transgnicas1.Introduccin

En 1983 se cre la primera planta transgnica, y en 20 aos loscultivos transgnicos, impulsados por unas pocas multinacionales,pasaron de la nada a ms de 67,7 millones de hectreas en el ao2003, sin que an se conozcan sus consecuencias sobre la salud y elmedio ambiente, y en contradiccin con el ms elemental principio de

precaucin. Segn el Servicio Internacional para la Adquisicin deAplicaciones Agrobiotecnolgicas (ISAAA), el rea mundial decultivos transgnicos se multiplic por 40 desde 1996.

La progresin ha sido espectacular, desde el primer cultivotransgnico de tabaco en 1992 en China, y las primeras plantacionescomerciales en Estados Unidos en 1994. En 1995 se cultivaron apenas

200.000 hectreas, en 1996 se pas a 1,7 millones de hectreas, en1997 a 11 millones, en 1998 se cultivaron 27,8 millones, en 1999 seplantaron 39,9 millones, 43 millones en 2000, 52,6 millones en 200158,7 millones en 2002 y en el ao 2003 se alcanzaron los 67,millones de hectreas, con un crecimiento mundial del 15%)Argentina ocupa el segundo puesto, luego de los EE.UU. en laproduccion de agrcola transgnica.

Las plantas transgnicas son mayoritariamente resistentes a loherbicidas, y se venden formando parte de un paquete dtecnologa que incluye la semilla transgnica y el herbicida al que eresistente. Los dos productos ms difundidos actualmente son eRoundup Ready de Monsanto que tolera su herbicidaRoundup (glifosato), y el Liberty Link de AgrEvo que tolera suherbicida Liberty (glufosinato).



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b. Proceso productivo de semillas (en planta deproduccin)

Una vez obtenida la planta transgnica se realizan plantaciones,se cosecha, y se procesan las semillas segn el siguienteprocedimiento:

Recepcin: pesaje, toma de muestra, sustraccin de los diversoslotes de semilla. El prealmacenamiento pueden hacerse a granel, encontenedores o en sacos

Secado: El exceso de humedad luego de realizada la cosecha es unade las causas principales de prdidas importantes en la produccin delos semilleros. De ah que el objetivo inmediato a la cosecha, serlograr el contenido adecuado de humedad de las semillas. El secadodebe iniciarse en el campo, inmediatamente despus de la colecta y/o de la extraccin de las semillas. Las semillas se pueden secar conayuda de equipos que permiten la circulacin de aire a diferentestemperaturas o con gel de slice, un mtodo fcil y efectivo. Existensecadores electrnicos que permiten programar los ciclos de secado,la temperatura, el flujo y la velocidad del aire de secado. El tiempototal que consume el secado depende del porcentaje de humedadinicial de la semilla, de la velocidad de secado y del porcentaje dehumedad final deseado.

Limpieza: Se eliminan contaminantes como paja, granza y semillasde malezas. Las tcnicas de limpieza se basan en las diferencias entredistintos caracteres fsicos de las semillas tales como tamao,longitud, forma, peso, textura superficial, color, afinidad por loslquidos y conductividad. las principales operaciones de limpieza son:En primer lugar el aventado, en el que la semilla sucia se somete a la

accin de una corriente de aire que separa los componentes ligerosde los pesados. Posteriormente el cribado, en el que las semillasucia se hace pasar a travs de cribas dotadas de orificios y aberturasde distintas formas y tamaos para separar los componentesgrandes de los pequeos. Por ltimo la separacin por longituden la que se separan los componentes cortos de los largos.

Tratamiento: El tratamiento de semillas es la aplicacin detcnicas y agentes biolgicos, fsicos y qumicos, que proveen a lasemilla y a la planta proteccin frente al ataque de insectos yenfermedades transmisibles por semilla as como frente a aquellasque atacan en etapas tempranas del cultivo y que provocanconsecuencias devastadoras en la produccin de los cultivos cuandono son controladas. En el caso de semillas transgnicas estostratamientos son en general menores o inexistentes.

Envasado: Cuando todos los posibles materiales inertes y semillasde hierbas u otros cultivos han sido removidos, las semillas estn listaspara envasarse. Algunas veces se aplica un tratamiento de fungicida oinsecticida antes de ser envasadas. Las semillas pueden enseguidaenvasarse directamente a otras compaas de semillas o serconservadas en el almacn hasta que se necesiten. Las semillas deplantas de cultivo que se producen, limpian y venden en grandes

volmenes, se envasan al final de la cadena de limpieza. La semilla,generalmente tratada, se acumula en un silo-tolva colocado sobreuna balanza automtica de la que cuelga un saco de papel; una vez

vaciada en el saco, automticamente, la cantidad correspondiente alpeso elegido, el saco se suelta y cae en una cinta transportadora quelo conduce hasta la cosedora manual.

Recepcin LimpiezaSecado Tratamiento Envasado

Esquema

del

proceso

productivo
http://www.monografias.com/Salud/Enfermedades/http://www.monografias.com/Salud/Enfermedades/http://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml



1.IntroduccinLa tcnica de inoculacin consiste en el uso de

microorganismos benficos para reducir la necesidad deaplicacin de fertilizantes qumicos en la produccin agrcola.

Un inoculante es un concentrado de bacterias especficas,

que aplicado convenientemente a la semilla poco antes de susembrado, mejora el desarrollo del cultivo. Su empleo es unaprctica agronmica reconocida en el mundo por sus beneficiosproductivos y econmicos (principalmente en gramneas yleguminosas), a tal punto que desde hace algunas dcadas selleva a cabo en pases de los cinco continentes (Mxico,Holanda, Brasil, Japn, Bulgaria, Colombia, Australia,Canad, Estados Unidos, Repblica Checa, Argentina, etc.). Esotro de los principales productos biotecnolgicos producidos enel pas.

Inoculante para soja

Para cada leguminosa existe una bacteria determinada

para que nodule, con la que establece naturalmente unaestricta dependencia fisiolgica como respuesta funcional parasobrevivir: una simbiosis. La bacteria especfica para lainoculacin en soja es el Bradyrhizobium japonicum.

Gracias al proceso de la simbiosis se genera una buenanodulacin en la raz de una leguminosa, logrndose un buenfollaje para ser usado como alimento para animales o unptimo rendimiento de grano.

Ventajas de su uso

Las principales ventajas de la inoculacin en cultivos desoja, extensivas a todas las otras leguminosas, son:

Asegura una temprana formacin de ndulos quegarantizan un adecuado abastecimiento de nitrgeno para elcultivo durante todo su ciclo de crecimiento. Aporta a la leguminosa ms del 70 % del nitrgenonecesario; el resto lo proporcionan el suelo y el fertilizantecomplementario. Aumenta los rendimientos. Al mejorar el tenor de protenas en pastos y granos, mejorala calidad de la cosecha. A travs de la Fijacin Biolgica del Nitrgeno, enriquece elsuelo en nitrgeno que queda en races y restos de cosecha,que se incorpora en el laboreo para su descomposicin. Asegura un excelente abono orgnico que aumenta la

fertilidad del suelo y los rendimientos de los cultivos siguientes. Contribuye a preservar el medio ambiente, nocontaminando aguas ni aire. Es econmico, pues permite ahorrar inversiones en

equipamiento y mano de obra. Una correcta inoculacinproporciona un elevado retorno por peso invertido.

2.Proceso ProductivoPor un lado se realiza en laboratorio el cultivo del

microorganismo y se realiza la multiplicacin del mismo en unbioreactor obteniendo un caldo del microorganismo.

Por otro lado se realiza la extraccin y procesamiento de laturba, que ser el sostn de los microorganismos y provee una

alta tasa de aereacin y permeabilidad. Los yacimientos dedonde se extrae la turba usada en el pas se encuentranpricipalmente en Tierra del Fuego. La turba, en bruto (turbavirgen), es procesada (secado, molienda y envasado).

Posteriormente, las bolsitas con turba no estril sonesterilizadas por radiacin con una dosis mnima de 5 Mrad.

A continuacin se inyecta el caldo con el microorganismo.El material esterilizado es inyectado con caldo puro de enforma asptica, identificado y almacenado en cmarasespeciales para la verificacin de su calidad por muestreoestadsticamente representativo de cada lote por estirpe.

Slo cuando el laboratorio de control de calidad verifica laaptitud de un lotes) se procede a colocar las dos bolsitas con las

estirpes separadas dentro del sobre de inoculante con suidentificacin correspondiente.

Finalmente se utilizan mquinas inoculantes para realizarla inoculacin de la semilla. En stas se introducen las semillas,adhesivos, aditivos y finalmente el inoculante. Es sencillamenteun recipiente en donde se controla la temperatura y el tiemponecesario para la transferencia de nutrientes hacia las semillas.

Caso de Estudio: Produccin de inoculantes

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Industrias

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Obtencin de

microorganismo

Inyeccin del caldo en turba

Inoculacin de semillas

Esterilizacin

Procesamientode Turba

Esquema

del

proceso

productivo

Cultivo y obtencin

del caldo



Aqu podemos

apreciar el complejo

equilibrio entre los

dintintos productos

de la fermentacinvnica

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Caso de estudio: Produccin de levaduras vnicas transgnicas

1.Introduccin

Se trata de un proyecto de aplicacin biotecnolgico a cargo delDr. Ivn Ciklic, del INTA. Se busca la obtencin en laboratorio deuna cepa de levadura Saccharomyces cerevisiae que produzca en la

fermentacin del mosto un nivel de alcohol inferior al que producenlas levaduras actuales, con el fin de facilitar la comercializacin devinos en el exterior.

La glucosa, durante la fermentacin, es degradada en una seride compuestos que incluyen el Etanol, el Glicerol y el cido acticostas transformacines se realizan mediante una serie de reaccionede Reduccin-Oxidacin en delicado equilibrio. Dado que el Glicerootorga elementos beneficos al vino ( como un mejor sabor, textura macabada y mayoir cuerpo) se busc desviar la transformacin d

glucosa en Etanol hacia una mayor proporcin de glicerol.

2.Fundamentos y conclusiones

Se logr identificar el gen PDC2 cmo el responsable de latransformacin de la fraccin de glucosa en etanol.

En base a sto, se realizaron una serie de experimentos. Enprimer lugar se logr la eliminacin del Gen PDC2. El resultadofue la produccin nula de alcohol, lo cul no es deseado

evidentemente.

Posteriormente se busc la mutagnesis (transformacin) delGen. Algunos efectos indeseables comenzaron a aparecer como laproduccin excesiva de cido actico o de anhdrido carbnico.Hasta el momento no se ha encontrado la mutacin justa queproduzca los efectos deseados pero se contina la investigacin ylos pronsticos son alentadores



1.Estructura de la bioindustria

En comparacin con otras regiones del mundo, eldesarrollo de la biotecnologa moderna en el sectorempresarial en Amrica Latina, empez relativamentetarde, a finales de los aos 80.

Pero, desde finales de los aos 90, muchas empresasinnovadoras en el rea de biotecnologa se hanmultiplicado y algunas han logrado desarrollarproductos importantes y comercializarlos a nivel mundial.

Sin embargo, la Biotecnolgica an no ha llegado adespegar en forma sostenida en esta zona del mundo,debido en parte a la falta de polticas nacionales coherentesque incentiven la innovacin, la transferencia de tecnologay a la comercializacin.

Hacia 1996 existan cerca de 500 empresasbiotecnolgicas en Amrica Latina. Sin embargo, slo unadecena de firmas estaba involucrada en actividades debiotecnologa moderna, es decir aquellas que utilizantcnicas de biologa molecular e ingeniera gentica en susprincipales procesos industriales.

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Contextualizacin: Biotecnologa en Amrica Latina

N de empresas

biotecnolgicas por

pas

Las actividades biotecnolgicas ms voluminosas de laregin son la comercializacin de semillas transgnicas y lamicropropagacin de plantines, las aplicaciones en el sectorde la salud y animal (principalmente en Argentina, Brasil yCuba), as como tambin, las aplicaciones alimentarias eindustriales y en el sector ambiental en el tratamiento deefluentes.

Es importante destacar que los pases con capacidadesuniversitarias de I+D mayores (Argentina, Brasil, Mxico)

muestran un ms alto progreso en la aplicacin de labiotecnologa moderna en el sector empresarial.

Y por otra parte mencionar que solamente en Brasil yCuba se puede hablar de la presencia de una industriabiotecnolgica dinmica, debido a la existencia de clstersque agrupan centros de investigacin y produccinespecializados con altos niveles de cooperacin entre s: enBrasil, el clster de Minas Gerais, y en Cuba, el PoloBiotecnolgico del Oeste de La Habana.

2.Polticas e incentivos

Casi todos los pases de Amrica Latina cuentan conalgn programa nacional de promocin, orientacin,priorizacin y financiacin de la actividad biotecnolgica ocientfico-tecnolgica con especial nfasis a todas lasactividades que se refieren a biotecnologa.

En casi todos los pases existen, adems, incentivostributarios para donaciones o inversiones en ciencia ytecnologa. Y es de destacar que las mayores inversiones en

biotecnologa en Amrica Latina provienen de fuentes

pblicas.Por otra parte, la infraestructura de investigacin y

desarrollo biotecnolgico en Amrica Latina esesencialmente de carcter pblico, pero vara mucho depas a pas.

En todo caso, en biotecnologa agrcola, en el campode salud humana, salud animal, alimentos y medioambiental, la mayora de los pases latinoamericanoscuenta, al menos, con una institucin slida.



\

1.Economa y bioindustria

La situacin econmica argentina denota una notablemejora desde que se impusiera el corralito a finales de2001. As, en los ltimos aos, la economa del pas haalcanzado incrementos del PIB cercanos al 8-9%.

El Gobierno argentino dise un Plan de Accin2005-2007 que pretendi ser una gua que impulsara el

desarrollo de la industria biotecnolgica en el pas durantelos prximos aos. Se establecieron una serie de objetivosde cumplimiento a largo plazo, y que dieron lugar a unconjunto de acciones, actividades y medidas para poderllevarlos a la prctica. El Plan Estratgico Nacional deBiotecnologa Industrial (PENBio) es el instrumentomediante el cual el Estado argentino acta como elemento

aglutinante de los diversos sectores y agentes queconforman la industria biotecnolgica.

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Contextualizacin: Biotecnologa en Argentina

2.Aplicaciones Biotecnolgicas

El pas centra gran parte de sus exportaciones en elsector agropecuario. Las distintas aplicaciones de labiotecnologa en ese campo podran suponer unimportante revulsivo a la economa del pas. Y as estocurriendo.

Argentina es en la actualidad el segundo productordel mundo de cultivos transgnicos, slo superado por los

EE.UU. El 98% de la soja cultivada, el 50% del maz y el9% del algodn proceden de cultivos OGM. Laapuesta clara por la biotecnologa verde se ha basado endiferentes factores: una legislacin tolerante, una aceptacinpor parte de la opinin pblica y la existencia demultinacionales dispuestas a realizar importantesinversiones.

La suma de todos estos factores ha permitido que, enlos momentos difciles por los que atravesaba el pas, labiotecnologa haya acudido en auxilio de su maltrechaeconoma.

En el sector ganadero destaca la produccin de vacunasrecombinantes y la utilizacin de animales como

biofactoras (primeros ejemplares en el mundo de ganadobovino modificados genticamente para la produccin dehormona de crecimiento humana por la empresa Biosidus).Por otro lado, la industria farmacutica y de diagnsticoargentina es una de las ms desarrolladas de Latinoamricay con una gran vocacin exportadora.

1.Sector agrcola

El mercado de semillas argentino tiene un volumenanual de unos U$S 670 millones, e involucra a ms de 22empresas que desarrollan actividades de mejoramientogentico, micro-propagacin vegetal, proteccin frente aherbicidas e insecticidas y desarrollo de inoculantes.

Argentina entr en la era de los OGM inicialmente conla comercializacin de semilla de soja transgnica RoundUp Ready que representa resistencia al glifosato.

Actualmente se comercializan otras variedadesdesarrolladas adems de la soja resistente a lepidpteros(Bt), algodn resistente a lepidpteros (Bt) y maz resistentea glufosinato de amonio (LL). En Entre Rios se estinnovando con la plantacin de una variedad de arrozcreada por mutagnesis de lata calidad y resistencia aherbicidas.

Es importante resaltar que el 70% de la produccin desoja se industrializa a travs del complejo sojero constituidopor 54 plantas aceiteras con una capacidad de moliendainstalada de 93 mil tons/da. El complejo sojero argentinoes responsable de un total de exportaciones por U$S 4.979

millones durante la campaa 2001/02, con unaparticipacin del 26% del mercado mundial, de cuyovolumen el 63% corresponde a harinas (pellets), 23% grano y 14% aceite. Los principales compradores son la UE(harinas), China (grano) e India (aceite). Cinco empresas(Cargill, Bunge, Dreyfus, AGD y Vincentn) sonresponsables del procesamiento del 70% de la cosecha.

Comparacin del

rea cultivada con

AGM en los ltimos

aos



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BIO

TECNOLOGA

Industrias

yServiciosI

2.Alimentacin

Se producen enzimas de uso industrial, algunas de ellasmediante el uso de tcnicas de la biotecnologa. Estasenzimas son utilizadas en procesos de fermentacin,principalmente en la produccin de jarabe de maz de altafructosa y jarabe de glucosa. Tambin se observan enindustrias productoras de productos lcteos, alimentos ybebidas. Si bien se muestra inters en las tcnicas de labiotecnologa, solo un bajo porcentaje de industrias las

utilizan.La principal aplicacin de la biotecnologa enMendoza es la fermentacin de vinos. Se utilizan levadurasnaturales para vinos de alta gama, y comerciales para elresto. Estas ltimas en la actualidad son importadas,principalmente de Francia y Australia. Se desarrollaron enlaboratorio cepas locales, que son especficas para los vinosde la regin. Estas no son producidas a nivel industrial en laprovincia, si no que se vendi la patente a empresasinternacionales para su desarrollo. Tambin hay unproyecto de desarrollo de levaduras que reduzcan elcontenido alcohlico del vino, que permitiran la entrada anuevos mercados.

3.Salud humana

La aplicacin industrial de la biologa ha tenido sumayor impacto local en el sector de la industriafarmacutica, la que representa an el 50% del total de locomercializado en el marcado en relacin a labiotecnologa. La mayora de los productos son resultado de

la aplicacin de la tecnologa de ADN recombinante. Losprincipales productos se venden en Asia, Oriente yLatinoamrica. En el 2000 se exportaron cerca de U$S 30millones en productos para el rea de salud obtenidos por latcnica de ADN recombinante.

En la actualidad en Mendoza se est desarrollando unmicroemprendimiento para la fabricacin de neurotoxinasbotulnicas para el uso medicinal, mediante tcnicas debiotecnologa.

4.Salud animal

La industria farmacutica veterinaria ha idoevolucionando desde los cultivos en lneas celulares aldesarrollo de antgenos vacunales producidos mediantetecnologa de ADN recombinante. El sector productor de vacunas veterinarias representa un mercado de $158millones anuales. Se destaca la produccin de vacunascontra la diarrea neonatal del bovino y contra la aftosa.

5.Medio ambiente

En la Argentina la aplicacin de tcnicasbiotecnolgicas destinadas al medioambiente se encuentran

poco desarrolladas. Se puede mencionar el desarrollo deplantas y bacterias para la biorremediacin (limpieza) desuelos contaminados con metales pesados (cadmio) ypetrleo, respectivamente. En Mendoza se investiga lautilizacin de microalgas destinadas a la captura de CO2 yproduccin de biocombustibles.

Superficie

sembrada con

transgnicos



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3.Fondos de financiacin

Financiacin pblica

FONCyT:Apoya proyectos y actividades cuya finalidad son la

generacin de nuevos conocimientos cientficos ytecnolgicos tanto en investigacin bsica como

aplicada desarrollados por investigadores pertenecientes ainstituciones pblicas y privadas sin fines de lucro radicadasen el pas. La financiacin de proyectos se concreta a travsde fondos no reintegrables (subsidios) cuya adjudicacin serealiza por convocatorias pblicas, en las que laspropuestas presentadas se evalan siguiendo criterios detransparencia, calidad y pertinencia de los proyectos afinanciar.

FONTAR: Financia proyectos de empresas,instituciones pblicas o privadas destinados a promover lainnovacin o modernizacin tecnolgica. A su vez, apoyaproyectos con diferente nivel de riesgo mediante el uso demodalidades de financiacin en funcin de dicho riesgo.

Financiacin privadaLa inversin privada es ms bien escasa. Estaconstituida principalmente por fondos ngeles destinadosa inversiones de riesgo y convenios con bancosinternacionales, como es el caso del convenio BID-Credicop.

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4.Polos Biotecnolgicos, Parques

Industriales e Incubadoras de empresas

Las incubadoras de empresas son consideradas unapieza clave del desarrollo econmico, ya que apuntan aproducir negocios exitosos que resulten viables yautnomos desde el punto de vista financiero, tras untiempo acotado de incubacin o desarrollo.

Tienen por objeto proveer las condiciones adecuadaspara que los emprendedores que se radiquen en ese espaciofsico puedan llevar a cabo de manera exitosa la creacin deuna nueva empresa. De ese modo, la incubadora brinda ellugar fsico y el tiempo necesario para que el germen de unaidea pueda crecer hasta convertirse en un productocomercializable, facilitando adems todas las herramientasde gerenciamiento para que esa idea se constituya en unbuen negocio.

En Argentina, y desde la SeCyT se est trabajando

para aumentar los incentivos fiscales destinados a lasempresas que aporten capital de riesgo al desarrollo de estosproyectos.

Adems, existen varias empresas en el rea debiotecnologa vegetal que cuentan con sus propioslaboratorios de I+D. Si bien el advenimiento del uso de labiotecnologa en los procesos productivos de cada sector hasido una consecuencia de las mejoras productivasdesarrolladas por las empresas, en los ltimos aos la

dinmica de creacin de polos, parques e incubadoras deempresas, ha favorecido el desarrollo de un reducidonmero de nuevas firmas en el campo de la biotecnologa.

Se destaca el caso de empresas instaladas en losParques de Innovacin Tecnolgica INTA y las creadaspor los alumnos de la carrera de Licenciatura en

Biotecnologa de la Universidad Nacional de Quilmes.El ltimo estudio realizado en 2005, seal laexistencia de 58 incubadoras de empresas, centros deinnovacin, parques y polos tecnolgicos concentrados en laciudad de Buenos Aires y en las provincias de Buenos Aires,Santa Fe, Crdoba, Entre Ros y Mendoza, Misiones, RoNegro y San Luis. Se destacaron 9 empresas de basebiotecnolgica albergadas, 5 en la incubadora de empresasde la Universidad Nacional de Quilmes, 2 en la delGobierno de la Ciudad de Buenos Aires y 2 en el ParqueTecnolgico del Litoral del Centro SAPEM (Santa Fe).9%del algodn proceden de cultivos OGM. La apuestaclara por la biotecnologa verde se ha basado en diferentes

factores: una legislacin tolerante, una aceptacin porparte de la opinin pblica y la existencia demultinacionales dispuestas a realizar importantesinversiones.

La suma de todos estos factores ha permitido que, enlos momentos difciles por los que atravesaba el pas, labiotecnologa haya acudido en auxilio de su maltrechaeconoma.

Fondos de

financiacin



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Anlisis FODA de la

biotecnologa en

Argentina



Campana para trabajar con gases txicos

Este equipo posee una compuerta corrediza verticalmente, se baja y tiene un tope dejando un espacioque nos permite ingresar las manos para poder manipular

el instrumental dentro de l. En la parte superior tiene un ventilador, que al activarlo, succiona el aire circundante ynos permite manipular los gases txicos, ya que estosascienden.

Los gases que usan frecuentemente son el cloroformo,bromuro de etidio, formaldehido, etc.

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Informe de visita: Laboratorio Biotecnolgico del INTA

Los equipos que observamos en el laboratorio que administra el Dr. Ivn Ciklic son los siguientes.

Termociclador

Este equipo permite realizar los ciclos de temperaturanecesarios para una reaccin en cadena de la polimerasa deamplificacin de ADN.

El sistema consiste en un bloque de resistencia elctricaque distribuye a travs de una placa una temperaturahomognea durante tiempos que pueden ser programables,normalmente con rangos de temperatura de 4C a 96C.

La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR) es unatcnica cuyo objetivo es obtener un gran nmero de copiasde un fragmento de ADN particular, partiendo de unmnimo, lo que se llama amplificacin del ADN. Su utilidades que tras la amplificacin resulta mucho ms fcil con unamuy alta probabilidad virus o bacterias causantes de unaenfermedad, identificar personas o hacer investigacionescientficas con el ADN amplificado, donde el ltimo es eluso que le dan en este laboratorio.

Esta tcnica se fundamenta en la propiedad natural de

las ADN polimerasas para replicar hebras de ADN, para locual emplea ciclos de altas y bajas temperaturas alternadaspara separar las hebras de ADN recin formadas entre stras cada fase de replicacin y, a continuacin, dejar quevuelvan a unirse.

Para llevar a cabo la reaccin se debe preparar lo quese llama Mix de reaccin, que se introducir altermociclador, y esto necesita:

Los desoxinucleotidos, que es el sustrato para polimerizarel nuevo ADN, esto vendra a ser las piezas necesariaspara llevar a cabo la reaccin. Contiene 4 bases adenina,guanina, timina y citosina.

ADN polimerasa que contiene la enzima que va a realizarlas funciones de corte y adhesin.ADN molde, contiene la regin del ADN que se va aamplificar.Buffers, tienen una cierta cantidad de sales y detergentes,que mantiene el pH adecuado para el buen funcionamientode la polimerasa.Primers (cebadores), esto es una pequea parte del ADNnormalmente de doble cadena, que acta como punto deinicio para la adicin de nucletidos con el fin de copiar lahebra molde.



Ciclo de amplificacin: el proceso de PCR por logeneral consiste en una serie de 20 a 35 cambios detemperatura llamados ciclos, cada ciclo suele consistir de 2a 3 pasos diferentes de temperaturas. Las etapas del cicloson:

1.Inicializacin, esta etapa es slo necesaria para aquellasADN polimerasas que requieran activacin por calor, y

consiste en llevar la reaccin hasta una temperatura de94-96C que se mantiene durante 1 a 9 minutos.

2.Desnaturalizacin, en esta etapa se separan las doshebras de las cuales est constituido el ADN, a esto se lellama desnaturalizacin del ADN, para ello es necesariouna temperatura de 94-96C.

3.Alineamiento Unin del cebador, en esta etapa elcebador se unir a su secuencia complementaria en elADN molde. Para ello es necesario bajar la temperatura a40-68C durante 20-40 segundos, segn sea el caso,

permitiendo as el alineamiento. La polimerasa es la que seencarga de unir la cadena del ADN molde con el cebador.

4.Extensin Elongacin de la cadena, acta el ADNpolimerasa, tomando el ADN molde para sintetizar lacadena complementaria y partiendo del cebador comosoporte inicial necesario para la sntesis de nuevo ADN. Latemperatura para este paso depende del ADN polimerasausada como de la longitud del fragmento de ADN que seva a amplificar.

5.Por ltimo, estos ciclos se vuelven a repetir,amplificndose exponencialmente el producto.

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Incubadora termo regulable

Es un equipo cerrado que permite controlar latemperatura, humedad y otras condiciones necesarias parael desarrollo de un cultivo microbiolgico.

La temperatura de cultivo ms comn que usan es de36C a 37C.

Micro centrifuga

Es una mquina que pone en rotacin los tips puntaspara separar por fuerza rotatoria sus componentes o fases,en funcin de su densidad.


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Laboratorio de Electroforesis

En este laboratorio se realiza el anlisis de bandas, delos fragmentos de ADN que obtuvimos en la reaccin derestriccin con el thermomixer.

Primero se prepara la mezcla de agarosa con buffer, laagarosa es un polisacrido que forma una matriz inerte y

no txica que nos permite separar fragmentos de ADNmediante electroforesis.

Esta mezcla se pone a calentar, agitndosefrecuentemente hasta que llegue al punto donde comienzaa hervir.

Una vez enfriada la mezcla se vierte con cuidado enuna bandeja y se deja solidificar.

Una vez que solidifica el gel se pone en la cuba deelectroforesis. Estas cubas tienen dos polos, un nodo y unctodo, que se conectan con la fuente que genera el campoelctrico. Se hacen unos pocillos (huecos) al gel donde secarga el ADN, y adems el bromuro de etidio, este qumicose engancha en las bases del ADN y es fluorescente a luzultravioleta.

Gracias a esto podemos marcar el ADN, por asdecirlo, con un color. Al aplicar el campo elctrico sepuede observar cmo van migrando los fragmentos. Unavez que corri lo suficiente, dependiendo del tamao de labanda, tambin depende de la concentracin de agarosaen el gel, mientras ms agarosa tenga menos poroso es elgel y ms dificultoso es para el ADN migrar por l (malasolucin del gel).

Luego se lleva la cuba a un equipo que realiza la fotodocumentacin, este equipo tiene incorporado una cmaraarriba de l que saca fotos a la cuba, donde se registra y se

guarda en la computadora, en esta proceso entra en juegoel bromuro de etidio, se excita con rayos UV, uno puedehacer visible la banda y despus se hace el anlisiscorrespondiente. Para este anlisis se usan unosmarcadores de tamao, estos marcadores tienen las bandasmarcadas de un tamao que ya est estandarizado quesirve como referencia, donde se sabe el tamao y laconcentracin. Junto con las muestras y el marcador sepuede sacar informacin valiosa.

El bromuro de etidio es una sustancia fuertementemutagnica y es irritante a los ojos, piel, mucosas y eltracto respiratorio. Se sospecha que puede ser cancergeno y teratognico por su cualidad de mutagenicidad. Si se

ingiere, se inhala o se absorbe por la piel, esta sustanciapuede tener efectos nocivos. El bromuro de etidio se metenen los espacio del ADN donde se unen las dos bases,dentro de all puede generar mutaciones, o sea, que esaltamente cancergeno, tanto para el contacto como lainhalacin.

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Heladeras de conservacin

Estas heladeras se usan para guardar placas dondecrecen los microorganismos, bacterias y cepas queincuban. A la temperatura que trabajan estas heladeras

permiten mantener estos microorganismos, de tal formaque desarrollo bacteriolgico es mnimo. A 4C lasbacterias duran hasta dos meses, en cambio las levadurasduran hasta 1 ao en estas condiciones.

Tambin tienen un freezer que esta a -20C, ac seguarda todo lo que se necesita que este congelado, porejemplo, reactivos y muestras de ADN y enzimas. La ideaes evitar la degradacin, y el ADN es muy sensible a ladegradacin, por lo tanto si o si hay que tenerlo a estatemperatura de -20C. En caso de que queramosmantener por ms tiempo estas muestras, podemos tener latemperatura a -80C, pero en este caso tenemos quepreparar el cultivo de las clulas en un medio de glicerol,porque el glicerol protege a las clulas de los efectos delcongelamiento, ya que a -80C las clulas pueden tenerconsecuencias fatales.

Hay que tener especial cuidado con las enzimas, yaque si las tenemos a temperatura ambiente en un par dedas quedan totalmente en inactividad, y son muy carasadems. Un tubo de polimerasa sale $800.

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Cmara de flujo laminar

Una cmara de flujo laminar es un receptculo enforma generalmente prismtica (forma parecida a lacampana para gases) con una nica cara libre (la frontal)que da acceso al interior, donde se localiza la superficie detrabajo. La esterilidad de la zona de trabajo se consigueporque se hace circular a travs del interior de la cmarauna corriente de aire que previamente ha sidomicrofiltrada para eliminar toda partcula extraa. Paraevitar que el aire del exterior pueda entrar en la cmara deflujo sin pasar previamente por los filtros se procura que la

presin interior sea ligeramente superior a la presinexterior, con lo cual el aire siempre circula de dentro haciafuera y nunca al revs. Existen dos tipos de cmaras deflujo laminar segn sea la forma en la que se hace circularel aire: cmaras de flujo horizontal y cmaras de flujovertical

Tecnología de la Industria Biotecnológica - Informe

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