Diferencia entre biotecnología tradicional y moderna

1944  Avery encuentra que le material genético de un tipo de neumococo (bacteria que produce neumonía) podía transferir una carácterística hereditaria a otro tipo de neumococo. Por ende, propone que el ADN era el medio por el cuál la bacteria transmitía sus carácterísticas.

Mediados de s XX  Watson y Crick aportan sobre la estructura del ADN, entonces los científicos aceptaron al ADN como material genético.

1970  Bioquímicos de la USA desarrollan ADN bacteriano y lo combinan con el humano. Al insertarlo en las bacterias los microrganismos se convierten en biofábricas productoras de proteína humana.

Biotecnología Tradicional y Moderna

El descubrimiento más fundamental fue el conocimiento de la estructura del ADN, su función y el mecanismo de herencia, se establecíó que todos los organismos tienen un código genético común interpretable y traducible por células de otros organismos.

Existe una diferencia en estos tipos de biotecnología, pero ambos conviven y se complementan en la actualidad.

Tradicional:

Es el empleo de seres vivos o sus componentes para la obtención de un bien o un servicio útil para el hombre. Se aplica a procesos y productos cotidianos. Ejemplo de productos metabólicos o donde intervienen microrganismos:

• Lácteos Bio:

  
  Contienen cultivos de bacteria responsables de la formación, microrganismos “probióticos” beneficiosos para la salud debido a que se integran en la flora microbiana intestinal y forman un mecanismo de defensa.

• Enzimas:

  
  Se encuentran en polvos o líquidos de limpieza, sus enzimas son manufacturadas a gran escala por medio de la fermentación de bacterias u hongos.

• Antibióticos:

  
  Moléculas con act. Antimicrobiana, obtenidas como parte del metabolismo de hongos y bacterias. De aplicación farmacéÚtica. Los “semisintéticos” son extraídos de microbios y mejorados en laboratorios.

• Endulzantes:

  
  Ej.: Jarabe de alta fructosa, derivado del almidón de maíz tratado con enzimas de microrganismos.

• Bioetanol:

  
  Alcohol usado como combustible. Derivado de la caña de azúcar/maíz, donde sus hidratos de carbono se convierten en etanol por acción de las levaduras.

Moderna:

Es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien/servicio útil, mediante técnicas de ingeniería genética que permiten obtener proteínas recombinantes y mejorar organismos que tienen diversas aplicaciones ambientales, farmacéuticas e industriales.

Comenzó en 1970, permite modificar el ADN de acuerdo con diseños y objetivos previos y concretos. Esto constituye a la Ingeniería Genética (tecnología del ADN recombinante9, permite cortar y empalmar genes/fragmentos de ADN de organismos distintos creando nuevas combinaciones que irán a seres vivos diferentes.

El resultado se denomina “Transgénicos” o “OGM” (Organismos Genéticamente Modificados) que fue posible debido al descubrimiento de virus y bacterias de las enzimas de restricción que son herramientas de la Ingeniería Genética. Estas enzimas cortan el ADN en zonas específicas de la molécula. Por ende, conociendo la secuencia de un fragmento es posible cortarlo y aislarlo para insertarlo en otra molécula a la cual se haya cortado su ADN de la misma manera, para luego cubrirlo con “Ligasa” que permite unir ambas partes.

Al obtener una proteína recombinantes se puede obtener organismos con nuevas carácterísticas beneficiosas para el consumidor, productor y/o industria.

Biotecnología y mejoramiento de cultivos

Una de las aplicaciones de la biotecnología moderna es el mejoramiento genético de plantas. A través de estos cruzamientos se mezclan genes de plantas que presentan diferentes variantes para una misma carácterística. El híbrido (resultante9 tiene una combinación azarosa de los progenitores. De este se selecciona el que más conviene y se vuelve a cruzar hasta obtener la variante deseada.

A mediados de s XX se desarrollaron otras técnicas, basadas en la “mutación” al azar, mediante rayos gamma o sustancias químicas específicas. La idea inicial (que fue corroborada) era que algunas de los cambios genéticos producidos al azar serían beneficiosas.

La biotecnología moderna acelera el proceso, tomando solamente los genes deseados y eliminando así, gran parte del azar.

Carácterísticas usando biotecnología moderna:

• Los genes a incorporar pueden provenir de cualquier especie

• En la planta mejorada se introduce un único gen nuevo preservando en su descendencia el resto de los genes de la planta original.

• Este proceso demora menos tiempo y permite modificar propiedades de manera precisa y controlada.

• La planta transgénica sólo difiere de la original en un gen, que fue introducido de manera precisa y dirigida.

Cultivos transgénicos en la Argentina

Los cultivos transgénicos autorizados son el maíz, el algodón y la soja. Se especifica el rasgo introducido en cada caso por la ingeniería genética.

• Tolerantes a herbicidas:

  
  Se le inserta a la planta un gen extraído de una bacteria que codifica para la síntesis de una enzima no afectada por el herbicida. Al expresar este gen la planta sobrevivirá

• Resistente a insectos:

  
  Gen de una bacteria que permite sintetizar una proteína que mata al insecto.

Durante 2005/06 el 100% de la sup. De soja fue sembrada con tolerante a herbicida, mientras que el 70/60% de la del maíz y el algodón fue destinada a estos cultivos.

Arg. Es el segundo país productor de transgénicos después de USA. Se están desarrollando:

• Resistencia a enfermedades y plagas

• Tolerancia al estrés abiótico.

• Mayor rendimiento

• Maduración retardada

• Eliminación o disminución de alérgenos o toxinas

• Mayor proporción de nutrientes y vitaminas.

Los alimentos Transgénicos

Se pueden modificar genéticamente los microrganismos que participan en la fermentación y producir nuevos alimentos o bebidas, como también aditivos en organismos modificados o enzimas que mejoran las propiedades de los alimentos.

Biotecnología y Salud

1980  se investiga el desarrollo de nuevas vacunas denominadas “Vacunas Recombinantes”, se emplea aquella que es contra la Hepatitis B. Una forma de producirla es clonar en bacterias o levaduras el gen que codifica para la proteína antigénica, luego se aísla el producto que se inyecta en el organismo, desencadenando la respuesta inmune y previniendo la enfermedad.

La ventaja es que se inyecta directamente la proteína antigénica pura y se evita la manipulación en el laboratorio y el suministro del organismo patógeno completo.

La obtención de animales transgénicos también repercute en la salud. Desde 1980 se utilizan ratones transgénicos como herramientas de laboratorio para estudiar genes o modelos para el desarrollo de fármacos y estrategias de tratamiento. De todos modos existen animales de mayor tamaño aunque aun no se aplican a sectores de la producción.

Biotecnología y el ambiente

En este sentido se utiliza para resolver problemas de contaminación, este proceso se denomina biorremediación y se basa en la utilización de seres vivos o sus enzimas para degradar compuestos contaminantes y transformarlos en menos tóxicos o inocuos.

Los seres vivos empleados y sus productos pueden ser o no transgénicos.

También sirve para la producción de biocombustibles que provienen de la materia que constituye los seres vivos, de recursos renovables ya que su reproducción es más rápida que los contemporáneos.

La biotecnología moderna puede contribuir significativamente al desarrollo de los biocombustibles reduciendo costos de producción y aumentando el potencial.

Receta básica de un experimento de ingeniería genética

Se obtienen las bacterias recombinantes que contienen un nuevo gen extraído, se codifica para una proteína de interés. Esta puede tener aplicaciones en diferentes actividades humanas.

1. Se debe encontrar el gen con el carácter deseado, aislarlo, purificarlo y conocer su secuencia de nucleótidos.

2. Se combina con otros componentes que actúan en su activación y expresión y permitirán identificar la presencia del organismo receptor dentro del vector que lo transportará al receptor y lo replicará. Los vectores son plásmidos (moléculas de ADN con capacidad de replicarse o insertarse en el ADN). Se corta el ADN del organismo que se estudiará y el del vector con la misma enzima generando dos extremos compatibles entre sí.

3. Se transfiere el gen desde el vector al organismo receptor. Si hablamos de bacterias se utiliza la “transformación” que permite la entrada de ADN por medio de la membrana del microrganismo.

4. Se juntan ambos fragmentos y se les añade la enzima ligasa. Se genera una molécula híbrida que combina el ADN de ambos individuos, obteniéndose así la “bacteria recombinante” que contiene en su ADN el gen de otro individuo y se multiplica. Estas células se cultivan en fermentadores.

5. El plásmido (vector) contiene “marcadores” (genes que confieren algún rasgo que se puede rastrear o seleccionar en laboratorios). Al añadir al cultivo algún antibiótico o algo al cual el vector marcó para su resistencia, aquellas células que no tengan el vector (y por ende el gen de interés) sobreviven mientras que las demás no.

6. El resultado es la obtención de una colonia de bacterias que portan la combinación buscada de vector con el inserto de ADN. Las bacterias modificadas genéticamente crecen y se reproducen teniendo diferentes aplicaciones como por ej. Ser biofábricas de una proteína de interés o transformar a otras bacterias u organismos.