LA VIDA

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NECESITA

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DEL PLANETA

DEL PLANETA

PARA NACER

PARA NACER

viernes, 27 de mayo de 2011

BIOTECNOLOGIA




RESUMEN

La biotecnología a través de los años se ha involucrado en diferentes campos con actividades económicas y sociales, donde se ve inmersa la agricultura, la industria química y alimentaria, medio ambiente, medicina y veterinaria.  Los seres vivos están en constante evolución y con esta el avance de la biología del descubrimiento del funcionamiento de las células, como estas son las portadoras de la información genética y como producen proteínas, el estudio de la célula dio paso  para el desarrollo de técnicas para la manipulación  surgiendo  la ingeniería genética; herramienta de la nueva tecnología se empieza a trabajar sobre los genes y se empieza a explorar sobre la construcción de organismos transgénicos como las plantas y animales de esta manera se comienza a explorar sobre la organización de los genes en los cromosomas; desarrollando métodos de eficiencia y velocidad de secuencias nucleotídicas de los DNAs en los cromosomas  de los organismos vivos.

PRINCIPIOS DE BIOTECNOLOGÍA


En la antigüedad no se conocía la biotecnología ni la existencia de organismos invisibles a simple vista, pero la humanidad conoció muy temprano algunos procesos que, por ejemplo, daban como resultado el vino más exquisito y embriagante.

  
La biotecnología, según los especialistas, es precisamente eso: el empleo de células vivas para la obtención y mejora de productos útiles, como los alimentos y los medicamentos. Y, en el caso de los enólogos prácticos de las épocas más remotas, aprendieron que la cáscara de la uva contenía una levadura que, al fermentar, convertía la glucosa en alcohol.

Más cercana en el tiempo es la introducción de microorganismos en determinadas sustancias para generar productos esteroides, o compuestos biológicos como ácidos biliares y hormonas.

OBJETIVOS


  • Entender los diferentes procesos de cultivos In Vitro en las especies vegetales.
  •  Determinar las diferencias en producción, resolución y resultados de las diferentes técnicas de manipulación genética vegetal.
  • Analizar las aplicaciones de la Biotecnología en las especies agronómicamente importantes.
 
 

ABSTRACT

The biotechnology through the years has become jumbled in different fields with economic and social activities, where it is immersed agriculture, the chemical and nourishing industry, environment, medicine and veterinary medicine.  The alive beings are in constant evolution and with this the advance of the Biology of the discovery of the operation of the cells, as these are the carriers of the genetic information and as they produce proteins, the study of the cell gave to passage for the development of techniques for the manipulation arising the genetic engeneering; tool of the new technology begins to work on the genes and it begins to explore on the construction of transgenic organisms as the plants and animal this way are begun to explore on the organization of the genes in the chromosomes; developing to methods of efficiency and speed of nucleotídicas sequences of the DNAs in the chromosomes of the alive organisms.

INTRODUCCION

El despertar de las ciencias del siglo XXI trajo consigo el principio de desciframiento del genoma humano, uno de los avances científicos más notables en la historia de la humanidad, pues abre el camino de la terapia génica que conduce a la corrección de errores metabólicos y al trasplante de tejidos, células y genes de los seres vivos, los cual significa beneficios para la salud y el bienestar de las personas en el ámbito mundial.

Esto, aunado al exitoso   experimento de clonación de la oveja Dolly, realizada en Inglaterra, ha dado un impulso muy importante a las investigaciones genéticas  y biotecnológicas, así como a los esfuerzos de la bioética por normar dichas prácticas.” (Balbás 2002).

Empecemos por definir la palabra biotecnología donde encontramos diferentes  significados para la misma. La biotecnología es la técnica o conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos, sus partes o moléculas derivadas de un organismo para obtener o modificar productos, para mejorar plantas o animales o para desarrollar microorganismos. La biotecnología, emprendió en los años 50 con el hallazgo que James Watson y Francis Crick hicieron de la estructura de la molécula de ADN. A pesar de que parecer es un descubrimiento moderno, la biotecnología no es un campo nuevo de actividad empresarial.

La biotecnología  está inmersa en grandes Aplicaciones  como: La Salud humana y animal  que  identifica los sistema de diagnóstico de enfermedades, productos farmacéuticos, vacunas, terapia génica, técnicas  moleculares, de igual forma en la industria en aditivos, saborizantes, colorantes, alcohol, productos lácticos, detergentes, en el ambiente se utiliza mucho la Biorremediación, Manejo de residuos sólidos, Biolixiviación Diagnóstico y detección de sustancias, en agricultura Sistemas de diagnóstico de enfermedades. Agrobiológicos, Cultivo de células y tejidos in vitro.

Como nos podemos dar cuenta la biotecnología a través de los años se ha involucrado en diferentes campos con actividades económicas y sociales, donde se ve inmersa la agricultura, la industria química y alimentaria, medio ambiente, medicina y veterinaria.  Los seres vivos están en constante evolución y con esta el avance de la biología del descubrimiento del funcionamiento de las células, como estas son las portadoras de la información genética y como producen proteínas, el estudio de la célula dio paso  para el desarrollo de técnicas para la manipulación  surgiendo  la ingeniería genética; herramienta de la nueva tecnología se empieza a trabajar sobre los genes y se empieza a explorar sobre la construcción de organismos transgénicos como las plantas y animales de esta manera se comienza a explorar sobre la organización de los genes en los cromosomas; desarrollando métodos de eficiencia y velocidad de secuencias nucleotídicas de los DNAs en los cromosomas  de los organismos vivos.

En los estudios realizados de modificación de genética de las células existen varias técnicas empleadas para el reconocimiento de secuencias que codifican las proteínas; tales como la Reacción en cadena de la polimerasa - PCR, tiendo como base unos protocolos para obtener un excelente resultado de las pruebas realizadas, siendo los ciclos de amplificación, desnaturalización, alineamiento, extensión de la cadena, los  PCR deben tener unos componentes a seguir; Buffer de amplificación, oligonucleótidos iniciadores-cebadores – Primers, desoxinuclotidos Trifosfatos –dNTP, ADN polimerasas y ADN molde , para cada análisis se deben emplear un tipo de PCR teniendo el protocolo de la investigación, existen cinco tipos: PCR animada, PCR Multiplex, PCR in situ, RT-PCR y PCR tiempo real. Sin lugar a dudas son muchos lo métodos y los protocolos que se deben manejar cuando se habla de manipulación genética tanto para vegetales como para animales.
http://www.cgiar.org/biotech/rep0100/contents.htm 
http://www.cgiar.org 
http://www.nuffieldfoundation.org/bioethics.publication/pub0010805.html 
 

JUSTIFICACION

 Los marcadores moleculares  y las técnica utilizadas para la replicación del ADN son fases muy relevantes a la hora de hacer estudios de Biotecnología y las aplicaciones que se pueden dar en área de la biotecnología Vegetal.


Por lo tanto debemos resaltar el aporte que realizan mejoramiento de la expresión de los genes en las plantas y como hemos venido estudiando en un principio la propuesta  era el aislamiento de los genes y la transformación de tejidos vegetales; pero en la actualidad este tipo de técnicas ha tomado mayor relevancia, porque nos permiten controlar los patrones de expresión, y en los últimos años se le ha dado  importancia debido a las expectativas que se tienen en cuanto a los adelantos de la Biotecnología, ya que representa una herramienta de  gran apoyo en los procesos productivos, especialmente en la industria de los cultivos vegetales, porque nos permiten la obtención de plantas de mejor calidad, que nos pueden servir en los países en vía de desarrollo porque nos ayudar a dar  solución a los problemas generados por el crecimiento poblacional, la expansión de la frontera agrícola, entre otros.
El conocimiento y la aplicabilidad  de estas técnicas innovadoras y en constante estudio en especial en la  biotecnología   vegetal es probablemente una de las más útiles desde el punto de vista del desarrollo de la agricultura.  Dado que la biotecnología es una actividad diversificada y compleja se hace necesario un estudio a profundidad que siga los lineamientos básicos para establecer el tipo de investigación que se crea necesaria y atinada para el tipo de población donde va ser aplicada y desarrollada.
(http://www.royalsoc.ac.uk/policy/index.html Science policy Reports and Statements. Search Transgenic plants 


jueves, 26 de mayo de 2011

MARCO TEORICO


TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

Esta tecnología nos permite obtener fragmentos de ADN en cantidades ilimitadas, que llevará además el gen o los genes que se desee. Este ADN puede incorporarse a las células de otros organismos (vegetales, animales, bacterias...) en los que se podrá "expresar" la información de dichos genes. (De una manera muy simple podemos decir que "cortamos" un gen humano y se lo "pegamos" al ADN de una bacteria; si por ejemplo es el gen que regula la fabricación de insulina, lo que haríamos al ponérselo a una bacteria es "obligar" a ésta a que fabrique la insulina. Por lo tanto en la tecnología del ADN recombinante podemos diferenciar cuatro etapas básicas: 
Corte específico del ADN en fragmentos pequeños y manejables mediante la utilización de un tipo de enzimas conocidas como enzimas de restricción que pueden considerarse como las "tijeras moleculares". Estas enzimas se aislaron en bacterias y se identifican con distintos nombres, siendo lo característico de ellas estos dos principios: 
  • Cada enzima de restricción reconoce una secuencia específica de nucleótidos y corta en ese punto cada una de las cadenas de ADN. 
  • Los extremos libres que quedan se llaman extremos pegajosos, porque pueden unirse a otros fragmentos de ADN que hayan sido cortados por la misma enzima de restricción. 

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
Es una técnica "in vitro" que imita la habilidad natural de la célula de duplicar el ADN.
Se trata de una técnica usada para crear un gran número de copias de un segmento de ADN, que utiliza ciclos de desnaturalización, apareamiento con cebadores y extensión por una ADN polimerasa termoresistente. 

Es una técnica que permite duplicar un número ilimitado de veces un fragmento de ADN en un tubo de ensayo. Mediante esta técnica pueden generarse millones de moléculas idénticas, a partir de una molécula de ADN. Esto se puede conseguir en unas horas.  La reacción es muy sencilla, necesita cantidades de ADN muy pequeñas y sólo se precisa un tubo de ensayo, algunos reactivos, una fuente de calor y unas pequeñas cadena de nucleótidos que actúan como cebadores. 

La reacción es un proceso cíclico: 
  1. La molécula de ADN que va a copiarse se calienta para que se desnaturalice y se separe las dos hebras.  
  2. Cada una de las hebras es copiada por la ADN-polimerasa. (Se utiliza la ADN-polimerasa de una bacteria que vive en aguas termales, Thermus aquaticus, así la enzima puede trabajar a altas temperaturas).
  3. Las cadenas recién formadas son separadas de nuevo por el calor y comienza otro nuevo ciclo de copias. Estos ciclos se repiten hasta que se obtiene el número de copias deseado.
PCR a partir de ARN. 
El genoma de muchos virus de importancia clínica está compuesto de ARN en lugar de ADN, los más sobresalientes son el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH), el Virus de la Hepatitis C (HCV) y la familia de Enterovirus (EV).




Transcripción Reversa- PCR (RT-PCR). 

Dado que el ARN usualmente es de una sola hebra y es sensible al calor, es necesario hacer una transcripción reversa (RT) antes de iniciar la amplificación por PCR. La transcripción reversa genera una copia de la hebra de RNA, pero esta copia es ADN complementario (cADN) el cual es estable al calor y puede resistir la metodología PCR. 

Los pasos de la RT-PCR son:
  1. Transcripción reversa: Unión del partidor a la secuencia de ARN objetivo.
  2. Transcripción reversa: La polimerasa rTth cataliza la extensión del partidor mediante la incorporación de nucleótidos complementarios.
  3. Fin de transcripción reversa, se obtiene la hebra del cADN complementario al ARN.
  4. PCR.

TIPOS DE PCR
PCR Anidado - Nested PCR
Se utiliza para acotar un resultado. Comprende de 2 reacciones de PCR.
La primera amplificacion da 2 fragmentos resultantes.
La segunda reaccion trabaja sobre los fragmentos obtenidos en la 1ra reaccion.
Este modo es mas especifico, ya que cuando la Taq trabaja con grandes cantidades de DNA, su fidelidad disminuye.
En cambio con este metodo, se trabaja con fragmentos cortos desde la segunda reacción, lo que hace mas efectivo el proceso.
PCR Multiple
Se lleva a cabo la reaccion de PCR tradicional, pero con mas de 2 primers, para amplificar varias regiones al mismo tiempo.
Se puede utilizar para identificar especies.
PCR Invertido
En este caso, la unica diferencia es que los primers, en vez de converger, divergen desde un punto. Es decir que en caso de ser DNA lineal de doble hebra, los productos seran 2 hebras que no necesariamente se complementaran.
En cambio si se lleva a cabo en un plasmido, si se podria llegar a un producto DNA de doble hebra.
Random Amplification of Polimorphic DNA (RAPD)
Aqui se utilizan varios primers, y se espera que amplifiquen varios segmentos del DNA enestudio. Mediante este metodo, se puede obtener un patron semi-unico, que podria ser caracteristico para cada especie.  Los primers aca utilizados, tiene un largo de 6-12 nucleotidos.
Real Time PCR (r t PCR)
Es una version mejorada del tradicional PCR.
TaqMan: En este real time PCR,se añade una sonda que puede alinear con el termino de la amplificacion de una hebra. Esta sonda contiene un fluoroforo complejado a un extremo del fragmento que alinea, y en el otro extremo hay un compuesto quencher, que por ende absorbe la luz emitida por el fluoroforo.
Cuando le DNA polimerasa llega hasta la ubicacion de la sonda unida al fragmento de DNA, la actividad exonucleasa de la enzima, rompe el DNA sonda, y el quencher se aleja del fluoroforo, esto se refleja como un aumento de luminiscencia en la muestra. La cual se puede cuantificar para estimar la cantidad de DNA amplificado

CONCEPTOS Y APLICACIONES BÁSICAS EN BIOTECNOLOGÍA VEGETAL
El término genérico “cultivo de tejidos vegetales” involucra a diferentes técnicas de cultivo de material vegetal diverso, incluyendo a los protoplastos (células desprovistas de su pared celular), células, tejidos, órganos y plantas completas. Mediante éstas y otras técnicas de cultivo, es posible obtener plantas libres de microbios en un medio nutritivo aséptico (estéril) en condiciones ambientales controladas. También se lo conoce como “cultivo in vitro de plantas” por realizarse en recipientes de vidrio (hoy también de otros materiales). Las primeras experiencias relacionadas con el cultivo de tejidos vegetales se remontan a 1902, pero recién en 1922 se logró el primer experimento exitoso: la germinación in vitro de semillas de orquídeas. Luego de la germinación, las plántulas obtenidas se transfirieron a un medio de cultivo en condiciones asépticas, y así se mantuvieron protegidas del ataque de patógenos (hongos, virus y bacterias).
Hoy esta técnica tiene numerosas aplicaciones
·      Propagación masiva de plantas, especialmente para especies de difícil propagación por otros métodos, o en vías de extinción

Clonación de individuos de características agronómicas muy deseables durante todo el año

      Obtención de plantas libres de virus

        


Producción de semillas sintéticas
• Conservación de germoplasma (conjunto de individuos que representan la variabilidad genética de una población vegetal)
• Obtención de metabolitos secundarios
• Producción de nuevos híbridos
• Mejora genética de plantas (incluyendo obtención de plantas transgénicas)
• Germinación de semillas.
• Producción de haploides.
• Estudios fisiológicos diversos.

Las bases biológicas del cultivo de tejidos: la totipotencialidad celular

La reproducción asexual de plantas por cultivo de tejidos es posible gracias a que, en general, varias células de un individuo vegetal poseen la capacidad necesaria para permitir el crecimiento y el desarrollo de un nuevo individuo completo, sin que medie ningún tipo de fusión de células sexuales o gametas. Esta capacidad se denomina totipotencialidad celular, y es característica de un grupo de células vegetales conocidas como células meristemáticas, presentes en los distintos órganos de la planta. La potencialidad de una célula diferenciada (una célula de conducción, epidérmica, etc.) para generar tejidos nuevos y eventualmente un organismo completo, disminuye con el grado de diferenciación alcanzado por esa célula, pero puede revertirse parcial o completamente según las condiciones de cultivo a las que se la someta. Las células vegetales crecidas en condiciones asépticas sobre medios de cultivo adicionados con hormonas vegetales, pueden dividirse dando dos tipos de respuesta:

  • Una desdiferenciación celular acompañada de crecimiento tumoral, que da lugar a una masa de células indiferenciadas denominada callo, la cual bajo las condiciones adecuadas es capaz de generar órganos o embriones somáticos (llamados así porque son estructuras similares a un embrión, pero que no se originaron por unión de gametas),
  • Una respuesta morfogenética por la cual se forman directamente órganos (organogénesis) o embriones (embriones somáticos).
La primera respuesta se conoce como organogénesis o embriogénesis indirecta (mediada por un estado de callo) mientras que la segunda respuesta se considera organogénesis o embriogénesis directa.
El cultivo in vitro consiste en tomar una porción de una planta (a la que se denominará explanto, como por ej. el ápice, una hoja o segmento de ella, segmento de tallo, meristema, embrión, nudo, semilla, antera, etc.) y colocarla en un medio nutritivo estéril (usualmente gelificado, semisólido) donde se regenerarán una o muchas plantas.
La formulación del medio cambia según se quiera obtener un tejido desdiferenciado (callo), crecer yemas y raíces, u obtener embriones somáticos para producir semillas artificiales.
El éxito en la propagación de una planta dependerá de la posibilidad de expresión de la potencialidad celular total, es decir, que algunas células recuperen su condición meristemática. A tal fin, debe inducirse primero la desdiferenciación y luego la rediferenciación celular. Un proceso de este tipo sucede durante la formación de las raíces adventicias en el enraizamiento de estacas, la formación de yemas adventicias, o cuando se busca la propagación de begonias, violeta africana (ver figura 1) o peperonias mediante porciones de hojas. Uno de los factores más importantes a tener en cuenta para lograr la respuesta morfogenética deseada es la composición del medio de cultivo.
No existen dudas que en todo intento de propagación vegetal, ya sea in vitro o in vivo, el carácter del proceso de diferenciación depende del genoma de la especie, y que está regulado por el balance hormonal propio y por el estado fisiológico del órgano, tejido o célula puesta en cultivo. Sin embargo, también se sabe que ese balance puede ser modificado por el agregado de compuestos que imiten la acción de las hormonas vegetales. Estos compuestos se denominan reguladores del crecimiento, y se emplean en los medios de cultivo para conseguir la micropropagación de una planta.
La totipotencialidad celular es clave en el desarrollo de plantas genéticamente modificadas o transgénicas. Una vez realizada la transformación, ya sea por Agrobacterium o por el método de biobalística, el paso siguiente es el cultivo in vitro, con el fin de obtener, a partir del explanto inicial transformado, plántulas que lleven el transgén en todas sus células.
Pasos Necesarios Para Generar Plantas A Partir De Explantos Aislados
En los protocolos utilizados durante el cultivo in vitro se pueden distinguir las siguientes etapa. Elección de la planta y/o tejido donante de explantos. Establecimiento, que consiste en la desinfección de los explantos (generalmente con hipoclorito de sodio) y su posterior adaptación al medio artificial de modo de inducir callo, brote, raíz o embrión somático según se desee.

3)      Multiplicación, para generar una masa vegetal suficiente para la regeneración del número de plantas necesarias.
4)      Enraizamiento, en la que se busca la formación de raíces con el fin de convertir los brotes o embriones somáticos en plántulas completas.
5)      Rusticación, que es la aclimatación de las plántulas obtenidas in vitro a las condiciones ambientales ex vitro (suelo o algún sustrato inerte)

El éxito de la técnica depende de muchos factores, entre ellos la edad de la planta (a mayor edad, menor potencial de regeneración), el genotipo y las condiciones ambientales. Entre las ventajas del cultivo in vitro de material vegetal, se pueden incluir los tiempos más cortos, y la posibilidad de ocupar un espacio mucho más pequeño que si se desea propagar material en tierra.




EL CULTIVO IN VITRO Y LA BIOTECNOLOGÍA
  • La Micropropagación
 La propagación de plantas in vitro es una técnica muy utilizada en cultivos de importancia económica. Permite cultivar células, tejidos, órganos, semillas, embriones y obtener individuos selectos en forma rápida. Los cultivos son realizados por personal especializado en medios específicos (hormonas, minerales, vitaminas, fuente de carbono, agente gelificante, agua, etc.) y condiciones ambientales controladas (temperatura, humedad y luz). Una vez ajustados los protocolos para la especie o cultivo de interés, es posible automatizar el proceso de modo de llevarlo a mayor escala de producción.

La micropropagación (propagación clonal por cultivo in vitro) constituye uno de los métodos biotecnológicos que mayores logros ha aportado al desarrollo de la agricultura, ya que se la usa en la producción masiva de especies hortícolas, aromáticas, medicinales, frutícolas, ornamentales y forestales.

 Ventajas De La Micropropagación:
      Posibilita incrementar rápidamente nuevos materiales.
      Permite controlar las condiciones ambientales, debido a su independencia de los mismos (luz, temperatura y humedad controlada).
      Permite estudiar diversos procesos fisiológicos.
      Evita el riesgo de contaminación con patógenos, ya que se realiza en medios esterilizados.
      Se pueden obtener gran cantidad de individuos en espacios reducidos.
      Permite la obtención de individuos uniformes.
      Facilita el transporte del material.  
  Tipos de técnicas de micropropagación
1. Por brotación de yemas axilares.
2. Por brotación de yemas adventicias:
•directa
•indirecta
EtMapas De La Micropropagación Por Brotación De Yemas Axilares.
· Elección y preparación de la planta madre (etapa 0).
· Establecimiento del cultivo y elección del medio de cultivo (etapa 1).
· Multiplicación (etapa 2).
· Elongación y enraizamiento
· Etapa de Aclimatación (etapa 4).
   Micropropagación Por Brotación De Yemas Adventicias. Método Directo: Saintpaulia Ionantha. Violeta Africana 

Micropropagación por brotación de yemas adventicias.Método indirecto: Prunus sp.
Ingeniería Genética y cultivo de tejidos
      
        Laboratorio de Cultivo de Tejidos
El cultivo de tejidos puede definirse como el conjunto de técnicas que permiten el cultivo en condiciones asépticas de órganos, tejidos, células y protoplastos. Constituye dentro de las biotecnologías, la que mayor aporte práctico ha brindado. Sus aplicaciones van desde estudios teóricos sobre fisiología y bioquímica vegetal, hasta la obtención de plantas libres de patógenos, conservación de germoplasma, produccción de metabolitos secuandarios, propagación masiva de plantas, mejoramiento genético, inducción de mutaciones, selección in vitro y desarrollo de protocolos de regeneración de plantas para su utilización en ingeniería genética. 
Los orígenes del cultivo de tejidos se remontan al año 1902, cuando Haberlandt intentó cultivar células aisladas de plantas, postulando así el principio de la totipotencia vegetal, que es la base teórica sobre la que se sustentan todas las técnicas de cultivo in vitro.En la década del 50 estuvieron disponibles los conocimientos sobre los reguladores de crecimiento y los medios de cultivo que hicieron posible el rápido desarrollo de estas herramientas. 









































BIOTECNOLOGÍA ANIMAL


El mejoramiento genético de especies económicamente importantes aportó conocimientos significativos acerca de la biología durante milenios. Hasta hace poco, el entrecruzamiento de especimenes fue el único mecanismo de mejoramiento genético. Sin embargo desde el desarrollo de las técnicas de ADN recombinante esto cambió radicalmente, ya que genes independientes e incluso genes pertenecientes a otras especies lejanas en la escala evolutiva, pueden ser específicamente integrados a la constitución genética de organismos completos.
La transferencia de genes es ahora una herramienta rutinaria para el estudio de la regulación génica y desarrollo celular, pero también se ha utilizado para lograr el mejoramiento de especies e incluso para la producción de proteínas heterólogas
La biotecnología animal ha experimentado un gran desarrollo en las últimas décadas. Las aplicaciones iniciales se dirigieron principalmente a sistemas diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro, uso de hormonas de crecimiento, etc. Los animales transgénicos como el "ratón oncogénico" han sido muy útiles en trabajos de laboratorio para estudios de enfermedades humanas. 
Existen tres áreas diferentes en las cuales la biotecnología puede influir sobre la producción animal:
El uso de tecnologías reproductivas
Nuevas vacunas y nuevas bacterias y cultivos celulares que producen hormonas.
En animales tenemos ejemplos de modelos desarrollados para evaluar enfermedades genéticas humanas, el uso de animales para la producción de drogas y como fuente donante de células y órganos, por ejemplo el uso de animales para la producción de proteínas sanguíneas humanas o anticuerpos. 
Para las enfermedades animales, la biotecnología provee de numerosas oportunidades para combatirlas, y están siendo desarrolladas vacunas contra muchas enfermedades bovinas y porcinas, que en los últimos tiempos han hecho mella en estos animales.
La Ingeniería Genética y los Animales 
El manejo de los animales va a beneficiarse más que la agricultura de los nuevos avances en biotecnología. Criar animales ha sido siempre más difícil que cultivar plantas. La mayoría de los animales domésticos necesita más de un año para crecer hasta la madurez, y los modernos métodos de hibridación que han producido la «revolución verde» en agricultura son más difíciles de aplicar. Los recientes avances en las técnicas de interferir directamente con los procesos hereditarios nos han permitido mejorar los métodos de seleccionar los mejores animales domésticos de cada generación como reproductores. 
Mediante la inseminación artificial, un buen toro puede fecundar a un enorme número de vacas sin moverse realmente de su corral. El uso de la fertilización in vitro permite seleccionar tanto los óvulos como los espermatozoides, de tal modo que los embriones derivados de los óvulos de una madre excepcional puedan ser implantados en el seno de «madres adoptivas». La separación de las células de los embriones recién desarrollados permite la creación de clones genéticamente idénticos, de modo que la progenie de los mejores cruces pueda ser mucho más numerosa. 
Esas nuevas técnicas de cría nos han ayudado a mejorar nuestros stocks domésticos. Pero es para nosotros un fuerte incentivo el buscar formas de mejorar aún más la producción, puesto que criar ganado posee en sí mismo una especie de ineficiencia. Los animales deben ser alimentados con plantas, y solamente un porcentaje de las proteínas de las plantas se transforma finalmente en proteínas animales. Es cierto que los animales comen plantas que no podemos comer directamente nosotros, pero esas plantas deben ser cultivadas en terrenos que, en principio, podrían ser utilizados para conseguir otros tipos de cosechas, con un índice mucho mayor de proteínas por hectárea del que obtenemos de la ternera o del cordero.

Extracto de «El hombre futuro», de Brian Stableford
TERAPIA GENETICA 
 La terapia génica pretende curar enfermedades hereditarias (que, en la mayoría de los casos, se deben a genes defectuosos) mediante la introducción de genes sanos. Es aplicable también al tratamiento de enfermedades actualmente incurables, como cánceres, determinadas patologías infecciosas (hepatitis, sida), cardiovasculares (hipercolesterolemia y aterosclerosis), enfermedades neurodegenerativas (enfermedades de Parkinson y de Alzheimer) o enfermedades crónicas (artritis reumatoide). Más de 5000 enfermedades humanas se han atribuido a factores genéticos. 
La modificación del genoma de las células diana para que sinteticen una proteína de interés terapéutico permite compensar una insuficiencia debida a la alteración de un gen celular, estimular una mejor respuesta inmunitaria contra un tumor o conferir resistencia a la infección producida por un virus.
Para que la terapia génica sea eficaz hay que resolver problemas relativos a la regulación de la expresión génica y a la fisiología del trasplante celular.
En terapia génica se utilizan dos grandes estrategias actualmente: 

Ex vivo. Consiste en extraer células de un paciente, modificarlas in vitro mediante un vector retrovírico y reimplantarlas en el organismo. El riesgo de rechazo es mínimo y, por ello, es la técnica más utilizada. Se usa fundamentalmente en el tratamiento de cánceres.
In vivo. Se trata de administrar el gen corrector al paciente en lugar de hacerlo a células en cultivo. Se emplea en células difícil de extraer e implantar nuevamente, como sucede en la mucoviscidosis. 

Aplicaciones de la Biotecnología en la producción animal


La biotecnología se aplica tanto a la producción animal (acuicultura, piscicultura, marcadores de mejora, Organismos Geneticamente Modificados –OGMs-, feromonas, técnicas reproductivas) como a la alimentación y salud de los animales.
 Producción animal. La ingeniería genética permite modificar genéticamente animales transfiriéndose genes de una especie a otra diferente, integrarse a su genoma, ser funcional y transmitirse a la descendencia. La transgénesis animal puede tener objetivos diversos como el estudio de enfermedades humanas; como fuente de tejidos y órganos para transplantes en humanos, el mejoramiento del ganado (aumento de la tasa de crecimiento corporal, modificación de la relación carne/grasa, resistencia a enfermedades, etc.) o la producción de moléculas de interés para diferentes industrias, como la farmacéutica, la alimenticia, la química, etc.
Proteínas recombinantes de interés farmacológico se obtienen a partir de la leche de animales transgénicos de granja (ovejas, vacas, cerdos, cabras, etc.). De esta manera, las proteínas se pueden producir en grandes cantidades, su purificación es relativamente sencilla, su producción no interfiere con la biología del animal y tanto su impacto ambiental como su costo es muy bajo.
Una vez obtenido el animal transgénico, éste puede ser clonado para obtener una descendencia importante genéticamente idéntica que producirá también la nueva molécula de interés.
Entre los animales transgénicos utilizados para la producción de proteínas de interés farmacológico se encuentran ovejas transgénicas que producen la proteína alfa1proteinasa así como los factores de coagulación VII y IX y vacas que producen la hormona de crecimiento humano.
 Alimentación y salud animal. Técnicas biológicas aplicadas a ensayos de diagnósticos y vacunas para patologías animales; suplementación con enzimas (amilasas, beta-glucanasas, xylanasas) para mejorar la digestibilidad de las mezclas nutricionales para animales, empleo de fitasas exógenas para mejorar la biodisponibilidad de fósforo en las dietas.  

BIORREMEDIACIÓN

Qué es la biorremediación?
La biorremediación es el uso de seres vivos para restaurar ambientes contaminados. Es un concepto que no se debe de confundir con depuración. La depuración es la eliminación, ya sea por métodos físico/químicos o biológicos, de un contaminante antes de que éste alcance el medio ambiente. Cuando la contaminación ya se ha producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la biorremediación. 
¿Qué organismos participan? 
Se pueden emplear diversos organismos en los procesos de biorremediación. Los más usados son los microorganismos (tanto bacterias, como algas y hongos) y las plantas (en procesos llamados fitorremediación), pero también se pueden utilizar otros seres vivos tales como los nemátodos (vermiremediación).

Entre los microorganismos destacan especialmente las bacterias, los seres vivos con mayor capacidad metabólica del planeta. Las bacterias pueden degradar prácticamente cualquier sustancia orgánica. Si la sustancia se degrada completamente se habla de mineralización; este es el proceso ideal, pero no siempre ocurre. Algunas sustancias no son degradadas sino transformadas en otras (biotransformación). La biotransformación puede ser peligrosa, ya que la nueva sustancia formada puede ser tan nociva o más que la de partida. Finalmente hay sustancias que no son degradadas y se las denomina recalcitrantes. Éstas se acumulan durante mucho en el medio ambiente, especialmente si además son resistentes a procesos físico/químicos como la radiación ultravioleta o la oxidación. 
Las bacterias además pueden eliminar los contaminantes en ambientes donde hay oxígeno (llamados aeróbicos), pero también en ambientes sin oxígeno (llamados anaeróbicos), ya que pueden respirar otras sustancias diferentes al oxígeno (aceptores de electrones), como por ejemplo el nitrato, el sulfato, el hierro (III), el manganeso, el selenio y un largo etcétera. 
Qué tipos de contaminantes se pueden eliminar por biorremediación? 
Todos aquellos contaminantes que puedan ser degradados o transformados por los seres vivos son susceptibles de ser eliminados mediante procesos de biorremediación. Los compuestos orgánicos suelen ser degradados total o parcialmente y eliminados por completo del ecosistema. Por ejemplo, compuestos contaminantes tales como el tolueno, el fenol o los polibifenilos clorados (PCBs) pueden ser utilizados como fuente de carbono por bacterias, tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Bacterias de los géneros Pseudomonas, Ralstonia, Burkholderia o Mycobacterium pueden eliminar hidrocarburos aromáticos como el tolueno o el naftaleno, pesticidas como las atrazinas, aditivos de la gasolina como el tricloruro de etilo o sustancias venenosas como el cianuro potásico, tanto de ambientes sólidos (suelos) como líquidos (rios y mares).
Pero, además muchas bacterias son capaces de modificar sustancias químicas peligrosas, transformándolas en otras menos tóxicas. Así, algunas bacterias pueden reducir la biodisponibilidad (hacerla menos accesible y por tanto menos tóxica) de metales pesados tales como el mercurio, el arsénico, el cromo, el cadmio, el zinc o el cobre.
Tipos de biorremediación
En los procesos de biorremediación generalmente se emplean mezclas de ciertos microorganismos o plantas capaces de degradar o acumular sustancias contaminantes tales como metales pesados y compuestos orgánicos derivados de petróleo o sintéticos.
Básicamente, los procesos de biorremediación pueden ser de tres tipos:

 

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