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  • 1. Aplicación de la Biotecnología en Malas hierbas: ProteómicaDra: Esther Giraldo Ramos. INTAEX
  • 2. Aplicación de la Biotecnología ¿ Principal Motor para el progreso de la humanidad ?
  • 3. Aplicación de la Biotecnología La Ciencia y la Tecnología son los principales motores para el progreso de la sociedad y la economía. Los estudios Biotecnológicos al servicio de la innovación industrial y del desarrollo empresarial
  • 4. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA• Aplicación Tecnológica que hace uso de los sistemas Biológicos.• Carácter multidisciplinario: Biológia, Bioquímica, Virología, Ingeniería, Medicina, Veterinario...
  • 5. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA• La biotecnología moderna utiliza diversas técnicas para acercarse a su objeto de estudio: – Microbiología – Ingeniería genética – Biología molecular – Bioquímica – Genómica – Bioinformática – Proteómica Técnicas moleculares han supuesto un gran impulso tecnológico
  • 6. Aplicación de la Biotecnología EL NEGOCIO DE LA BIOTECNOLOGÍA • Ocupa a 2 millones en Europa • 80% de todas las patentes • 1283 empresas/327 en bolsa (EEUU) • Facturan 18.600M$ e invierten 10.000 M$
  • 7. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA •Actualmente se utiliza en cuatro sectores: • Tiene gran repercusión en Farmacia, Medicina, Veterinaria, Alimentación, Industria y Agricultura entre otros
  • 8. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA La Biotecnología Dorada incluye los desarrollos y procesos Bioinformáticos. La bioinformática puededefinirse como la aplicación de métodos informáticos y computación en el análisis de datos experimentales y simulación de los sistemas biológicos. Dentro de la denominada biotecnología morada o violeta se engloban las medidas de seguridad, la legislación y los valores y principios ético- morales establecidos por la sociedad en materias y aplicaciones biotecnológicas.
  • 9. Aplicación de la Biotecnología La Ciencia y la Tecnología son los principales motores para el progreso de la sociedad y la economía. Los estudios Biotecnológicos al servicio de la innovación industrial y del desarrollo empresarial
  • 10. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA • Han protagonizado el ProgresoImportantes Científicos Sociedad
  • 11. La Biotecnología Verde PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Han protagonizado el DesarrolloImportantes Científicos AGRÍCOLA.
  • 12. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA CHALRES DARWIN • Observó que la vida es cambiante • Propuso la teoría de la Evolución
  • 13. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Mendel Determinó la base genética de la vida
  • 14. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Pasteur Describió científicamente el proceso de Pasteurización y comprobó la imposibilidad de la generación espontánea
  • 15. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Watson y Crick (Wilkins) Determinaron la naturaleza molecular de la información Genética Estructura del ADN
  • 16. La Biotecnología Verde En los Ha experimentado últimos años una revolución Técnicas moleculares están abriendo un enorme abanico de Nuevas Líneas de Investigación, Aplicaciones Nuevos retos Ofrece prometedoras a encarar Oportunidades Permitir al sector productivo mantener una posición de liderazgo ante el reto de una agricultura cada vez más basada en el conocimiento.
  • 17. La Biotecnología VerdeBiotecnología Agrícola Herramienta que puede mejorar la calidad,seguridad y sanidad de los productosagrícolas. Aumentar los rendimientos, permitiruna agricultura con un uso más racional deagroquímicos. Asi como ayudar a paliar lacreciente demanda de alimentos
  • 18. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas molecularesTécnicas moleculares Biología molecular Estudiar Estudio de las “ómicas” los procesos que se desarrollan neologismo en los seres vivos desde un punto de vista molecular (ADN, Metabolitos, Proteinas, ARN) para conseguir un correcto funcionamiento de la célula. Genomica, Metabolomica, Proteomica y Transcriptomica
  • 19. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares ¿Que es la célula? La unidad esencial morfológica y funcional de los seres vivos Todos los seres vivos están constituidos por celulas que contiene el ADN
  • 20. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares ¿Que es el ADN? El DNA constituidos por genes. El ADN almacena la información genéticaGenes se heredan. Genes constituyen el genoma. Ciencia estudia Geonómica
  • 21. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA ¿Qué beneficios puede traer el estudio del genoma? Diagnóstico y prevención de enfermedades Diagnostico prenatal Susceptibilidad en las enfermedades Técnicas para tratar enfermedades hereditarias Terapia génica y farmocogenómica Nuevas vías en el estudio de la evolución Aplicaciones en biotecnología
  • 22. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICAEnorme Desafío Científico…Descifrar Genoma Humano Consorcio del secuenciación del Genoma Humano. 2.200 millones $ Inicio 1990, participación: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, Corea, Dinamarca, Francia, Holanda, Israel, Italia, Japón, México, Rusia y Suecia (2001): Se publica La secuencia del genoma humano. Un logro en la historia de la humanidad. El libro de la vida
  • 23. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Impacto político Se requiere Centros de genómica
  • 24. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA ¿Qué está pasando?
  • 25. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA SECUENCIACIÓN GENOMA HUMANO
  • 26. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Evolución conjunta del genoma Animal y Vegetal 30.000 Genes 27.000 Genes + pequeño Las primeras leyes de la genética se descubrieron en plantas (Mendel con el guisante )
  • 27. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Secuenciación de Genomas Genoma Trigo 5 veces > Genoma ser humano Genoma Humano 10 veces + pequeños Genoma de la Salamandra 200 veces + pequeño Genoma Ameba Diferencia entre ADN de 2 personas 0.2% 1Mb = 106bp
  • 28. BIOTECNOLOGÍA DORADA BIOINFORMATICA Analizar y Procesar ingente cantidad de datos generados en los proyectos genomicosHerramienta para almacenar de secuencias de nucleótidos,búsquedas de genes disponibles en las bases de datoscomparación de distintas secuencias genómicas,similitud entre el DNA de dos organismos... Integrar y las diferentes base de datos que contienen información biológica Esenciar para poder navegar por el mar de información
  • 29. BIOTECNOLOGÍA DORADA BIOINFORMATICA Utilización de la información + Datos Genómicos Bioinformática Antes Ahora Aplicación de tecnología de computadores para la gestión y análisis de datos biológicos generados
  • 30. BIOTECNOLOGÍA DORADA Primer genoma de la mujer y primer genoma bacteriano artificial/ proteoma humano ADN doble hélice Término del genoma Humano 2009 Primera secuencia de Primer borrador del proteína genoma Humano 2008 1953 1955 Primer genoma vegetal 2004 2001 Primer genoma eucariota 2000Primer genoma de bacteria Primera secuencia nucleotídica 1996 1964 1995 1965 Primera vez que se usa Bioinformática en la literatura científica Primera Molécula de ADN 1972 recombinante Blast/Clustal 1991 1975 1990 Electroforesis 2D Inicio del proyecto 1977 Genoma Humano 1987 Secuenciamiento de ADN 1985 Mapa físico de E.coli PCR 1982 1981 Primer genoma viral secuenciado (Φλ) Genebank Estructura 2a del ARN 1980
  • 31. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Nace una nueva era. La era Post-genómica.Enorme cantidad deInformación generadaProyecto de GeonómicaDesarrollo Bioinformática Nace una nueva era, la Proteómica Nueva etapa de la investigación biológica que emana de la Geonómica
  • 32. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares Dogma de la Biología . Gen
  • 33. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÍNAS Obreros de las células Cruciales para la vidaFUNCIONES• Defensiva, Ej. Anticuerpos como la inmunoglobulinas• Reguladoras Ej. hormonas, enzimas y vitaminas• Enzimática Actúan como biocatalizadores acelerando las reacciones químicas delmetabolismo.• Homeostática como amortiguadores• Contráctil Ej. actina, miosina• Estructural Ej. colágeno, queratina• Reserva Ej. lactoalbúmina reserva de aminoácidos• Transportadorasn Ej. hemoglobina y la mioglobina, transportadoras del oxígeno
  • 34. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Proteómica: Ciencia que estudia los proteomas Proteoma: conjunto de todas las proteínas que componen una célula en una condiciones determinadasConstelación de proteínas que otorgan a las células su estructura y función.La proteomica: herramienta fundamental para el progreso de la Ciencia
  • 35. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENOMICA Y PROTEÓMICA Contiene la información para crear los Genomas organismos La tipología del organismoTraducen Proteínas Como funciona el organismoAl entender las proteínas se podrá resolver mecanismos metabólicos básicos fundamentales de las enfermedades y salud seres vivos
  • 36. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA un consorcio internacional, (Human Proteome Organization), Human proteome project: 10 years, $1 billion? Proyecto Proteoma del Cancer
  • 37. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA Hay tantas estrellas en el cielo como proteínas en la Tierra El genoma de la levadura 6225 proteínas diferentes Recurrir técnicas muy sofisticadas
  • 38. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA Los proteomas son dinámicos Cambian• Con el tiempo• Estadio de desarrollo• Condiciones intra y extracelulares
  • 39. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA La proteómica incluye diversos campos de investigación:• Proteómica Descriptiva. Identificar a gran escala del mayor número de proteínas expresadas por un organismo en una condición biológica particular• Proteómica de expresión diferencial (Comparativa): consiste en evaluar los cambios en la expresión de proteínas de un organismo sometido a dos o varias condiciones biológicas diferentes. (resistencia o sensibilidad)• Estudio de modificaciones postraducionales• Interactomica: Interacción entre Proteínas, y entre proteínas y otras moléculas.
  • 40. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Etapas para el desarrollo del proteoma de un organismo 1. Preparación de la muestra 2. Separación de la muestra (2DE) 2.1 Separación por punto isoelectrico 2.2 Separación por tamaño 2.3 Detección 2.4 Análisis de imágenes de geles 2.5. Selección de proteínas de interés 2.6. Digestión de la proteína de interés 3. Análisis mediante espectrometría de masas 4. identificación proteica. Mediante búsquedas en base de datos
  • 41. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA
  • 42. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS A) Proteómica Descriptiva. + Atención se le ha dedicado. Caracterizar el proteoma de los órganos (hoja, raíz) orgánulos (mitocondrias)
  • 43. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS B) Proteómica de expresión diferencial (Comparativa):• Utilizada para validad la variabilidad génica, dentro y entre especies• Información sobre aspectos de la biología de las plantas: germinación, desarrollo, organogénesis, respuesta a estrese tanto abióticos (sequía, salinidad, Tª, metales, xenobioticos, herbicidas) como bióticos (patógenos y plantas parasitas)• Productos alimentarios. Ej: Comparación 2 líneas de tomates, uno modificadas mediante ingeniería genética y otro no. Ambos difieren en su resistencia a virus. No presentaron diferencias significativas en el resto de las proteínas
  • 44. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS C) Estudio de modificaciones postraducionalesDeterminan:* Función de la proteína* Localización* Estabilidad* Interacciones con otras proteínas o biomoleculasSe han descrito has 300 MPTs
  • 45. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS Proyecto en el que estamos trabajando en el INTAEX Fruta de hueso• Influencia de la Tª en el almacenamiento postcosecha de la Nectarina• Momento optimo de recolección del Albaricoque• Influencia del riego en la calidad postcosecha de la Cereza Uva• Influencia del riego en el desarrollo de la baya Malas hierbas• Conocimiento de los mecanismos implicados en la resistenciade las malas hierbas del arroz
  • 46. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBASOBJETIVO:Identificar las proteinas de la mala hierba del arroz “Echinochloa phyllopogon”implicadas en el proceso de resistencia por metabolismo del fenoxaprop METODOLOGÍA: Detección las proteínas diferenciales entre Echinochloa Resistente y Sensible antes y después de ser tratadas. Para la obtención de proteomas: A) Extracción Proteica B) Separación Proteica (Electroforesi bidimensional) C) Identificación proteínas diferenciales (Espectrometria de masas)
  • 47. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS MUESTRA EXTRACCIÓN PROTEINAS 2 DE Separación de Proteínas IDENTIFICACIÓN PROTEINAS ESPECTROFOTOMETRÍA DE MASAS
  • 48. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS La extracción de proteínas en tejidos vegetales es más complicada que otras fuentes biológicas. Tienen menor contenido de proteínas, contienen más proteasas y otros compuestos que interfieren en la estabilidad de las proteínas: polisacáridos, lípidos, compuestos fenólicos y metabolitos secundarios que pueden interferir en el proceso de extracción, fraccionamiento y análisis1) Se planteo la optimización del protocolos de extracción en Echinochloa
  • 49. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS1) Se optimizaron 3 protocolos de extracción en Echinochloa Basados en Phenol, TCA y KCL RECEPCIÓN DE MACETAS PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA LA EXTRACCIÓN PROTEICAA) B) C) D)
  • 50. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS PHENOL TCA KCLLos protocolos de extracción presentaron diferente capacidad de extracciónTanto en el numero de proteínas como en el tipo de proteínas extraídas El resto del estudio fue realizado mediante el protocolo basado en
  • 51. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS Identificación de las proteínas implicadas en los mecanismos de resistencia a herbicidas en Echinochloa Echinochloa Echinochloa Echinochloa Echinochloa Resistente Sensible Sensible ResistenteAntes de ser tratada con herbicida Después de ser tratada con herbicida
  • 52. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS Concluimos La identificación de los spot diferenciales podrían indicarnos que proteínas podrían estar relacionadas con los mecanismos de resistencia a herbicidas preemitiéndonos el desarrollo herbicidas eficaces
  • 53. LABORATORIO DE PROTEÓMICA DEL INTAEX Se creó en el año 2009 • Amelia Díaz Méndez • Joaquín Frutos Blancos • Esther Giraldo RamosHa participado en números congresos nacionales, internacionales, ha participado como réferi y ha publicado trabajos en revistas especializadas con un alto IP.
  • 54. ¿¿Esta Extremadura preparadapara utilizar estas nuevas tecnologías??? Dra. Esther Giraldo Ramos. INTAEX

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