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  • Este slide es para remarcar la importancia de la sustitución de procesos químicos o físicos por procesos enzimáticos. Estas tecnologías se llaman “tecnologías blancas o limpias”, ya que el uso de enzimas implica menos gasto de energía, sumado a la ventaja de que son biodegradables y no alteran la calidad de las telas (en el caso del detergente) . Se puede invitar a visitar el site de novozymes.
  • Este slide es muy importante ahora con el tema de biocombustibles. Muestra el proceso básico de producción de etanol a partir de caña. El proceso es el mismo para cualquier etanol. Sirve para ver cómo el proceso se acopla a la producción de azúcar, y si a eso le sumamos el uso del bagazo para hacer papel, se puede entender porqué un mismo ingenio azucarero produce todo: alcohol, azúcar y papel.
  • Producción de etanol a partir de almidón. El proceso es más caro porque incluye los procesos enzimáticos de licuefacción y sacarificación, ya que las levaduras no pueden usar al almidón como fuente de C.
  • Uno de los bioplásticos que está ya en el mercado (PHA), producido en bacterias (ahora ya genéticamente modificadas). Se muestra el fermentador que se usa para estas bacterias.
  • Producción de bioplásticos a partir de almidón. El PLA ya se usa en el mercado para macetas, hilos de suturas, fibras para textiles, etc.
  • Bueno, esto ya lo saben…
  • No olvidarse que se usan bacterias (generalmente mezclas) para tratar efluentes y para degradar basura. Se muestran dos empresas que venden estas mezclas y ofrecen los servicios de bioremediación.
  • Para cerrar esta parte, el impacto ambientales de estas aplicaciones. Se ve claramente que la biotec reemplaza a métodos más agresivos con el ambiente, y muchas veces menos eficientes.

Tema 4 Tema 4 Presentation Transcript

  • “Biotecnología, hoy”
  • Contenido de la primera parte: ¿Qué es la biotecnología? Las primeras aplicaciones La importancia de los microbios Biotecnología y ambiente Ingeniería genética Aplicaciones de la biotecnología moderna Animales transgénicos
  • La biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre
  • Microbios o microorganismos:
  • Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)
  • Luis Pasteur (1822-1895) "La ciencia y las aplicaciones de la ciencia están unidas como el fruto al árbol". Levaduras del vino, según Pasteur  Los microorganismos provienen de otros pre-existentes  Origen microbiano de la fermentación  Producción de vacunas  Pasteurización
  • Hongos útiles Saccharomyces cerevisiae pan, vino, cerveza
  • Las levaduras levaduras
  • Hongos útiles Penicillium camemberti queso Camembert Penicillium roqueforti queso Roquefort
  • Hongos útiles Penicillium notatum penicilina
  • Bacterias útiles Las bacterias ácido-lácticas
  • Bacterias útiles Bifidobacterium breve Lactobacillus d. bulgaricus Streptococcus s. thermophilus yogur probióticos
  • Bacterias útiles Streptomyces sp. antibióticos
  • Enzimas en detergentes Bacillus sp
  • Enzimas de microbios Insumos para muchas industrias (alimentos, bebidas, fármacos, raciones animales, detergentes, etc.) Ventajas: Reemplazan a procesos físicos o químicos (más contaminantes, corrosivos, requieren más energía) y son biodegradables
  • Ácido cítrico en alimentos Aspergillus niger
  • Bacterias en la agricultura Bacillus thuringiensis (insecticida) Rhizobium spp (inoculante)
  • Obtención de etanol a partir de caña de azúcar (o remolacha) caña de azúcar “crushing” bagazo jugo de caña o 110 C, decantación PAPEL concentración fermentación molasas fermentación AZÚCAR ETANOL
  • Obtención de etanol a partir de maíz (o papa, mandioca, etc.) grano de maíz molienda almidón calor alfa-amilasa licuefacción dextrinas gluco-amilasa sacarificación glucosa, maltosa, iso-maltosa levaduras Textil, alimentos, pinturas, farmacéuticos, adhesivos, papel, cosméticos, etc Pinturas, cosméticos, tinturas, etc. Jarabe de alta fructosa fermentación etanol destilación, deshidratación, desnaturalización etanol (combustible)
  • Bacterias (¿quizás en el futuro en plantas?) polihidroxialcanoatos PHA (bioplástico)
  • Almidón (maíz, aunque también papa, mandioca, etc.) bacterias Ácido láctico Poliláctido PLA (bioplástico)
  • Biorremediación (biorremediación microbiana y fitorremediación) Degradación, absorción, acumulación y/o transformación de... Pesticidas Herbicidas Petróleo y derivados Metales pesados Caso Exxon Valdez En 1989 se derramaron 40 millones de litros de petróleo en Alaska, afectando a 1600 Km de playa. La Biorremediación involucró la acción de microorganismos autóctonos y la bioestimulación con fósforo (P), nitrógeno (N) y potasio (K). Como resultado, se incrementó unas 4 veces la velocidad de degradación.
  • Efluente (sin pre-tratamiento) de una industria cárnica Contaminación del Riachuelo
  • Biotecnología y ambiente o Procesos químicos vs. Procesos enzimáticos o Plásticos derivados de petróleo vs. Bioplásticos o Combustibles de fuentes no renovables vs. Biocombustibles o Agroquímicos vs. Manejo integrado de plagas o Incineración/basurales vs. Degradación microbiana de la basura o Tratamiento químico de efluentes y derrames vs. Biorremediación o Extracción química de metales vs. Biolixiviación
  • Biotecnología tradicional: Empleo de (micro)organismos para la obtención de un producto útil para la industria Probióticos Enzimas Alcoholes Ácidos orgánicos Aminoácidos Polímeros Antibióticos Bacterias Bacterias yogur detergentes bebidas alcohólicas gaseosas edulcorantes plásticos medicamentos biorremediación inoculantes, insecticidas
  • Biotecnología tradicional (Empleo de organismos para la obtención de un producto útil para la industria) Ingeniería genética Desde 7.000 a.c. o metodología del ADN recombinante Desde 1970s Biotecnología moderna (Emplea la ingeniería genética) - Desde 1980s Investigación científica Biotecnología, hoy
  • El ADN y los genes
  • Ingeniería genética = Metodología del ADN recombinante Conjunto de técnicas que permiten transferir genes de un organismo a otro organismo de origen organismo receptor gen de interés transgén Organismo transgénico o genéticamente modificado (OGM) o recombinante-produce una proteína recombinante células en cultivo bacterias levaduras animales plantas
  • ¿Frutipez?
  • Biotecnología moderna Es la que emplea las técnicas de ingeniería genética (permite transferir genes de un organismo a otro) ¿Para qué? Producción o sobre-producción de enzimas, fármacos y otras moléculas Mejoramiento animal y vegetal
  • Aminoácidos de interés industrial producidos en organismos genéticamente modificados (bacterias y hongos) Aspartamo (Fen+Asp), Glicina Aspartato, Alanina, Glutamato Histidina Edulcorantes Lisina y metionina Suplementos dietarios Resaltadores del sabor Antioxidante y preservativo
  • Microinyección de ADN Desarrollo de un embrión temprano (in vitro) Tranferencia del embrión al útero de otra hembra
  • ·        Animales transgénicos y biotecnología (objetivos) 1)      Para producir leche con mayor valor nutricional o que contenga proteínas de importancia farmacéutica 2) Para mejoramiento del ganado y otros animales de importancia económica (peces, animales de granja, etc.)
  • Transgénicos: animales como fábricas de moléculas Tracy (1991-1998) Producía 40g/l de alfa-1-antitripsina en la leche
  • Dolly (1997-2003), la primera oveja obtenida por clonación a partir de células adultas
  • Clonación de animales Oveja adulta A célula de ubre de la oveja A fusión entre la célula de la oveja A y el óvulo no fecundado sin núcleo Oveja adulta receptora implante del embrión en el útero de una oveja receptora Oveja adulta donante óvulo no fecundado de la oveja donante eliminación del núcleo ( ADN) del óvulo desarrollo del embrión (in vitro) Dolly (clon de A)
  • Mansa (nació en 2002) Primera ternera clonada y transgénica. Produce la hormona de crecimiento humana en la leche
  • Clonación reproductiva de bovinos