Unidad 2 parte 1
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Unidad 2 parte 1

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Material de Ciencia Contemporanéa

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Unidad 2 parte 1 Presentation Transcript

  • 1. UNIDAD IICIENCIA Y TECNOLOGÍA
  • 2. COMPETENCIA: Fundamenta opinionessobre los impactos de la ciencia y latecnología en su vida cotidiana, asumiendoconsideraciones éticas.* Obtiene , registra y sistematiza lainformación para responder a preguntas decarácter científico, consultando fuentesrelevantes y realizando experimentospertinentes.
  • 3. La ciencia y la tecnología hanservido para configurar lasociedades modernas ytransformar las tradicionales, yaque los procesos científicos y losadelantos tecnológicos hanmodificado la relación del hombrecon la naturaleza y la interaccióncon los seres vivos.
  • 4. BIOMATERIALESLOS BIOMATERIALES se pueden definir como materialesbiológicos comunes tales como piel, madera, o cualquierelemento que remplace la función de los tejidos o de losórganos vivos. En otros términos, un biomaterial es unasustancia farmacológicamente inerte diseñada para serimplantada o incorporada dentro del sistema vivo.Los biomateriales se implantan con el objeto de remplazar y/orestaurar tejidos vivientes y sus funciones, lo que implica queestán expuestos de modo temporal o permanente a fluidos delcuerpo, aunque en realidad pueden estar localizados fuera delpropio cuerpo, incluyéndose en esta categoría a la mayorparte de los materiales dentales que tradicionalmente han sidotratados por separado.
  • 5. Los requisitos que debe cumplir un biomaterial son:1. Ser biocompatible, es decir, debe ser aceptado por elorganismo, no provocar que éste desarrolle sistemasderechazo ante la presencia del biomaterial2. No ser tóxico, ni carcinógeno.3. Ser químicamente estable (no presentar degradación en eltiempo) e inerte.4. Tener una resistencia mecánica adecuada.5. Tener un tiempo de fatiga adecuado.6. Tener densidad y peso adecuados.7. Tener un diseño de ingeniería perfecto; esto es, el tamañoy la forma del implante deben ser los adecuados.8. Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar yprocesar para su producción en gran escala.
  • 6. Hay, de hecho, cuatro grupos de materialessintéticos usados para implantación:metálicos, cerámicos, poliméricos ycompuestos de ellos; el cuadro IV enumeraalgunas de las ventajas, desventajas yaplicaciones para los cuatro grupos demateriales sintéticos.
  • 7. Los usos quirúrgicos de los biomateriales son múltiples, porejemplo, para implantes permanentes:a) En el sistema esquelético muscular, para uniones en lasextremidades superiores e inferiores(hombros, dedos, rodillas, caderas, etc.) o como miembrosartificiales permanentes; b) en el sistemacardiovascular, corazón (válvula, pared, marcapasos, corazónentero), arterias y venas; c) en el sistema respiratorio, enlaringe, tráquea y bronquios, diafragma, pulmones y cajatorácica; d) en sistema digestivo: esófago, conductos biliares ehígado; e) en sistema genitourinario, enriñones, uréter, uretra, vejiga; f) en sistema nervioso, enmarcapasos; g) en los sentidos: lentes y prótesis decórneas, oídos y marcapasos caróticos; h) otras aplicaciones seencuentran por ejemplo en hernias, tendones y adhesiónvisceral; i) implantes cosméticos maxilofaciales(nariz, oreja, maxilar, mandíbula, dientes), pechos, testículos, penes, etcétera.
  • 8. La mejor definición de Nanotecnología quehemos encontrado es esta: La nanotecnologia es elestudio, diseño, creación, síntesis, manipulación yaplicación de materiales, aparatos y sistemasfuncionales a través del control de la materia anano escala, y la explotación de fenómenos ypropiedades de la materia a nano escala.Cuando se manipula la materia a la escala tanminúscula de átomos y moléculas, demuestrafenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lotanto, científicos utilizan la nanotecnología paracrear materiales, aparatos y sistemas novedosos ypoco costosos con propiedades únicas
  • 9. La Universidad de Toronto-Canadá, saco un informe de las10 aplicaciones mas prometedoras de la nanotecnologia.A continuación se las notificaremos:Almacenamiento, producción y conversión de energíaProducción agrícolaTratamiento y remediación de aguasDiagnóstico y cribaje de enfermedadesSistemas de administración de fármacosProcesamiento de alimentosRemediación de la contaminación atmosféricaConstrucciónMonitorización de la saludDetección y control de plagasInformáticaEsta es una ciencia que nació hace aproximadamente unadécada, y de la cual ya se están viendo grandes avancesgracias a la manipulación de átomos y moléculas. Se esperacon ansias y expectativas mucho mas de ella.
  • 10. La nanotecnologia al aplicarse a la medicina sele conoce como nanomedicina. Con ladescripción de los nanorobots, se puede intuirque la utilidad de éstos en las ramas medicasserá muy importante. Para empezar losnanorobot medirán de alrededor de 0.5-3micras, por lo cual podrán flotar libremente porlos vasos sanguíneos. Las principalesaplicaciones de estos será la interacción de losnanorobots con las células sanguíneas(eritrocitos y leucocitos) en la reparación de lostejidos, la cura del cáncer o SIDA y la posible
  • 11. Sin lugar a dudas la nanotecnologia cambiara engran medida a la medicina, ya que aunque lamedicina de hoy comprende que la mayoría de lasenfermedades se deben a cambios estructurares enlas moléculas de las células, dista mucho ahora decorregirlas. Esto es el caso con el cáncer ya que sesabe que se debe a una reproducción anormal deun tejido, pero la solución sigue siendo extirpar eltejido afectado, seguimos dando solucionesmacroscópicas, sin resolver las microscópicas yeste tipo de problemas es de lo que sé encargar deresolver la nanomedicina.
  • 12. Por lo tanto, la nanotecnología puede significar elfinal de las enfermedades como la conocemos ahora.Si pesca un resfrío o se contagia de SIDA, sólotendrá que tomar una cucharada de un líquido quecontenga un ejercito de nanobots de tamañomolecular programados para entrar a las células desu cuerpo o combatir los virus. Si sufre unaenfermedad genética que azota a su famila, al ingeriralgunos nanobots que se introducirán en su ADN,repararán el gen defectuoso. Inclusive la cirugíaplástica tradicional será eliminada, ya que nanobotsmédicos podrán cambiar el color de sus ojos, alterarla forma de su nariz, y más aún, podrán hacerle uncambio total de sexo sin el uso de cirugía.
  • 13. Nanopartículas para suministro de fármacos.Los mecanismos de acción de los medicamentosconvencionalmente utilizados, muestran entrealgunas de sus dificultades generales, laimposibilidad para trasladar de forma directa aregiones especificas del organismo los principiosactivos de los medicamentos que se utilizan en laspersonas. Esta situación propicio la aparición de lapropuesta por parte de la nanotecnología hacia laproducción de los denominados sistemas deliberación de fármacos.
  • 14. Los sistemas de liberación de fármacosestán constituidos por un principio activo yun sistema transportador, los cual garantizaque puede se pueda dirigir la liberación delfármaco al lugar que lo necesite y en lacantidad adecuada. Según esto, lostransportadores de fármacos son sistemascuya función es transportar el fármaco hastael lugar donde debe ser liberado de maneraespecífica.
  • 15. Además, estos deben cumplir con ciertascaracterísticas, como lo son la bajatoxicidad, propiedades óptimas para eltransporte y liberación del fármaco y unalarga vida media en el organismo. Todasestas características son favorecidas por laaplicación de la nanotecnología en estecampo, la cual permite que por medio de lafabricación de dispositivos a escalananométrica, se libere el fármaco de laforma menos invasiva y toxica para tejidosy células que no necesiten del tratamiento
  • 16. Para la utilización de los sistemas deadministración de fármacos se puedenemplear diversos tipos denanoestructuras que sirven comovehículos para la administración quepueden ingresar al organismo tanto porvía oral como por vía intravenosa. Entrealgunos de estos cabe destacar lautilización de nanopartículas de materialcerámico, nanocapsulas, dendrímeros, liposomas, micelas, etc.
  • 17. MECANISMOS APLICADOS EN TERAPIASLa biorremediación surge como unarama de la biotecnología que buscaresolver los problemas decontaminación mediante el diseño demicroorganismos capaces de degradarcompuestos que provocandesequilibrios en el medio ambiente.
  • 18. FITORREMEDIACION Tipo Proceso Involucrado Contaminación Tratada Las plantas se usan para concentrar Cadmio, cobalto, cromo, niquel, Fitoextracción metales en las partes cosechables mercurio, plomo, plomo selenio, zinc (principalmente, la parte aérea) Las raíces de las plantas se usan para Cadmio, cobalto, cromo, niquel, absorber, precipitar y concentrar metales mercurio, plomo, plomo selenio, zinc Rizofiltración pesados a partir de efluentes líquidos isótopos radioactivos, compuestos contaminados y degradar compuestos fenólicos orgánicos Las plantas tolerantes a metales se usan Lagunas de deshecho de yacimientos para reducir la movilidad de los mismos yFitoestabilización mineros. Propuesto para fenólicos y evitar el pasaje a napas subterráneas o al compuestos clorados. aire. Se usan los exudados radiculares para Hidrocarburos derivados del petróleo y promover el desarrollo deFitoestimulación poliaromáticos, benceno, tolueno, microorganismos degradativos (bacterias y atrazina, etc hongos) Las plantas captan y modifican metales Mercurio, selenio y solventes cloradosFitovolatilización pesados o compuestos orgánicos y los (tetraclorometano y triclorometano) liberan a la atmósfera con la transpiración. Las plantas acuáticas y terrestres captan, Municiones (TNT, DNT, RDX, almacenan y degradan compuestos nitrobenceno, nitrotolueno), atrazina,Fitodegradación orgánicos para dar subproductos menos solventes clorados, DDT, pesticidas tóxicos o no tóxicos. fosfatados, fenoles y nitri
  • 19. REMEDIACION MICROBIANASe refiere al uso de microorganismosdirectamente en el foco de lacontaminación.Hay bacterias y hongos que puedendegradar con relativa facilidad petróleo ysusderivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, éteres, alcoholessimples, entre otros.
  • 20. GENOMAHUMANO
  • 21. En 1988 inició en diversos laboratorios deinvestigación científica ubicados en diferentespaíses del mundo, la aventura biológica másgrande: el Proyecto del Genoma Humano.Este proyecto representa un esfuerzo decolaboración a nivel internacional y tiene comoobjetivo la secuenciación completa de lainformación genética humana y la de organismosde relevancia en los campos de la salud y laalimentación. Los investigadores participantes en elProyecto del Genoma Humano aceptan elcompromiso de examinar las implicacioneséticas, legales y sociales que conlleva lainvestigación genética.
  • 22. A siete años del inicio del proyecto, sehan localizado cerca de 11,000 genes yaproximadamente 500,000,000 paresde bases. Con estos resultados se hanelaborado más de 30,000 marcadoresgenéticos, se ha obtenido el 15% deltotal del genoma y se tiene informaciónacerca de más de 60 enfermedades deorigen genético.
  • 23. El objetivo inicial del PGH fue no sólodeterminar los 3 mil millones de pares debases en el genoma humano, sino tambiénidentificar todos lo genes en esta grancantidad de datos.También tuvo como objetivo el desarrollorápido de métodos eficientes parasecuenciar los aproximadamente cien milgenes del ADN y la tecnología desecuenciación, transfiriendo estatecnología a la industria.
  • 24. Otros objetivos fueron:•Guardar toda esta informaciónen bases de datos de libreacceso.•Desarrollar herramientas parafacilitar el análisis de estainformación, y trabajar losaspectos éticos, legales ysociales
  • 25. LAS POSIBLES APLICACIONES SE PUEDENAGRUPAR EN LOS SIGUIENTES CUATROAPARTADOS:a) Científicos. La preparación de una base dedatos sobre la secuencia del DNA humano podráayudar a resolver Bioética en la Red algunas delas cuestiones básicas de la estructura y fisiologíacelular: control de la expresióngénica, mecanismos de diferenciación yespecialización, procesos inmunitarios, etc.http://www.bioeticaweb.com ¡Producido porBioética en la Red! Generado: 18September, 2012, 00:02
  • 26. b) Informativas: elaboración de uncarnet de identidad genético. El estudiode los genes de un individuo puedemostrar la predisposición a adquirirciertas enfermedades , o las aptitudespara desarrollar determinado trabajo ,por ejemplo. También permite laidentificación inequívoca con finespoliciales , legales, etc.
  • 27. c) Terapéuticas: curar enfermedadesgenéticas insertando el gen sano omodificando la expresión de los genesnocivos. Cuanto más genes se conozcanmás posibilidades hay para actuar en estesentido. En este apartado sesuele incluir también la prevención y eldiagnóstico de enfermedadesgenéticas, con toda la ambivalencia quegeneralmente se suele dar al significadode esa expresión.
  • 28. d) Eugenésicas: seleccionarpositiva o negativamente losindividuos en función de suinformación genética e intentarmodificar el patrimonio genético delos gametos para obtenerindividuos con característicaspredeterminadas
  • 29. GENOMA HUMANO
  • 30. 1. Las cuatro letrasTodo el código genético se transcribecon tan sólo cuatro letras químicas obases: la adenina (A) que hace parcon la timina (T) y la citosina (C) quehace par con la guanina (G). Elgenoma humano está compuesto porentre 2,8 y 3,5 millones de pares debases.
  • 31. 2. La doble hélice de ADNLos pares de bases A-T y C-Gconstituyen los escalones de la espiralde ADN o ácido desoxirribonucleico,elemento básico de todo ser vivoconocido. Al recorrer "de arriba abajo"la doble hélice, se puede "leer" elcódigo de la vida. De ser posible"estirar" el ADN de una célulahumana, mediría dos metros.
  • 32. 3. GenesSólo el 3% del total del genoma humano estácompuesto por genes - el resto son"deshechos". Los genes son secuenciasespeciales de cientos o miles de pares debases que constituyen la matriz para lafabricación de todas las proteínas que elcuerpo necesita producir y determinan lascaracterísticas hereditarias de la célula uorganismo.
  • 33. 4. CromosomasEl número total de genes que existe en cadacélula humana no se conoce con precisión,aunque se estima que oscile entre 30.000 y120.000. Todos ellos, conjuntamente con elrestante material genético de deshecho, sedistribuyen en "cápsulas" llamadascromosomas. Cada ser humano cuenta con23 pares de cromosomas, proviniendo unjuego del padre y otro de la madre.
  • 34. 5. Núcleo y célulaEl total de 46 cromosomas humanosse encuentran en el núcleo de cadacélula del cuerpo humano (exceptolas células reproductoras, que sólotienen la mitad). De esta forma, lamayoría de las células contienentoda la "fórmula" para crear un serhumano.
  • 35. 6. CuerpoCada una de las células de nuestrocuerpo se "especializa" en realizardeterminada tarea de acuerdo con lasinstrucciones genéticas incluidas en elgenoma. El resultado: la formación desangre, músculos, huesos, órganos. Elcuerpo humano está integrado por untotal de 100 billones (millones demillones) de células.
  • 36. VENTAJAS DESVENTAJA  • Imposibilidad de que todos los • Como conocimiento países puedan hacer uso del científico es innegable su conocimiento científico. significación para la • Serios conflictos éticos: humanidad. • Problemas en mercado de • Garantizará una medicina trabajo. predictiva – preventiva. • Discriminación por código • Permitirá y potenciará el genético. desarrollo de la • Mercantilización de los genoterapia. resultados • Permitirá el diagnóstico • Comparaciones entre códigos prenatal y la localización de genéticos y comportamiento social. portadores de genes • Diagnóstico presintomático de alterados. enfermedades antes de contar con la posibilidad de tratamiento.
  • 37. ALIMENTOS TRANSGÉNICOSSon aquellos alimentos a los que se les haninsertado genes exógenos (de otras plantaso animales) en sus códigos genéticos.
  • 38. La ingeniería genética le permite a loscientíficos acelerar este procesopasando los genes deseados de unaplanta a otra o incluso de un animal auna planta y viceversa.
  • 39. VENTAJAS•Alimentos más nutritivos•Alimentos más apetitosos•Plantas resistentes a la sequía y a las enfermedades, querequieren menos recursos ambientales(agua, fertilizante, etc.)•Disminución en el uso de pesticidas•Aumento en el suministro de alimentos a un costo reducidoy con una mayor durabilidad antes de la venta•Crecimiento más rápido en plantas y animales•Alimentos con características más apetecibles, como laspapas (patatas) que absorben menos grasa al freírlas•Alimentos medicinales que se podrían utilizar comovacunas u otros medicamentos
  • 40. POSIBLES RIESGOS•Plantas y animales modificados que puedentener cambios genéticos inesperados ydañinos•Organismos modificados que se puedencruzar con organismos naturales y los puedensuperar, llevando a la extinción del organismooriginal u otros efectos ambientalesimpredecibles•Plantas que pueden ser menos resistentes aalgunas plagas y más susceptibles a otras
  • 41. ALIMENTOS TRANSGÉNIDOSEntre los cultivos transgénicosmás producidos en el mundo son• la soya,•el maíz,•la canola,•la papa,•el tomate•el algodón.
  • 42. EMPRESAS MEXICANAS QUE USAN TRANSGENICOS1) MASECA: Maseca con Vitaminas (Gruma, S.A.de C.V.).2) MINSA: Masa de Nixtamal Instantánea (GrupoMinsa, S.A. de C.V.).3) LA UNICA: Tortilla, Tortillas de masa fresca yTostada Plana (Grupo Minsa).4) MISION: Tortillas 100% de maíz (Gruma).5) MILPA REAL: Tostadas de maíz (Bimbo).6) KELLOGG´S: Korn Flakes, Corn Pops, CornFlakes granulados y Froot Lopps (Kellogg´s deMéxico, S.A. de C.V.).
  • 43. BIOTECNOLOGÍALa biotecnología es un áreamultidisciplinaria, que emplea la biología,química y procesos, con gran uso enagricultura, farmacia, ciencia de losalimentos, ciencias forestales y medicina.Probablemente el primero que usó estetérmino fue el ingeniero húngaro KarlEreky, en 1919.
  • 44. Una definición de biotecnología aceptadainternacionalmente es la siguiente:La biotecnología se refiere a toda aplicacióntecnológica que utilice sistemas biológicos yorganismos vivos o sus derivados para la creacióno modificación de productos o procesos para usosespecíficos (Convention on Biological Diversity,Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).
  • 45. APLICACIONESBiotecnología roja: se aplica a la utilizaciónde biotecnología en procesos médicos.Algunos ejemplos son el diseño deorganismos para producir antibióticos, eldesarrollo de vacunas y nuevos fármacos,los diagnósticos moleculares, las terapiasregenerativas y el desarrollo de la ingenieríagenética para curar enfermedades a travésde la terapia génica.
  • 46. * Biotecnología blanca: conocida como biotecnologíaindustrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Unejemplo de ello es el diseño de microorganismos paraproducir un producto químico o el uso de enzimas comocatalizadores industriales, ya sea para producir productosquímicos valiosos o destruir contaminantes químicospeligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas).También se aplica a los usos de la biotecnología en laindustria textil, en la creación de nuevos materiales, comoplásticos biodegradables y en la producción debiocombustibles. Su principal objetivo es la creación deproductos fácilmente degradables, que consuman menosenergía y generen menos deshechos durante suproducción. La biotecnología blanca tiende a consumirmenos recursos que los procesos tradicionales utilizadospara producir bienes industriales.
  • 47. Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada aprocesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño deplantas transgénicas capaces de crecer en condicionesambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas yenfermedades. Se espera que la biotecnología verdeproduzca soluciones más amigables con el medio ambienteque los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Unejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas paraexpresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad dela aplicación externa de los mismos, como es el caso delmaíz Bt. Si los productos de la biotecnología verde comoéste son más respetuosos con el medio ambiente o no, esun tema de debate.
  • 48. Biotecnología azul: tambiénllamada biotecnología marina, es untérmino utilizado para describir lasaplicaciones de la biotecnología enambientes marinos y acuáticos. Aúnen una fase temprana de desarrollosus aplicaciones son prometedoraspara la acuicultura, cuidadossanitarios, cosmética y productosalimentarios.