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Preparación y conservación de alimentos y bebidas por fermentación, cultivo de plantas, domesticación de animales; tratamiento de infecciones.

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Origen de la Biotecnología y diversos usos

De manera sencilla y amplia, es posible definir la biotecnología como la utilización de los recursos biológicos, dígase organismos vivos, sus partes o los componentes que se producen para obtener bienes de usos específicos.

Desde hace miles de años, la humanidad ha venido realizando biotecnología de un modo empírico, que recién en la época moderna adquiere una base científica. Ejemplos:

Domesticación de plantas y animales desde el Neolítico (7000 - 3000 a.C.)

Los egipcios fabricaban pan a partir del trigo y vino de uvas hacia el 4000 a.C.

En Sumeria y Babilonia (6000 años a.C.) elaboraban cerveza.

Los incas (1200-1535) podían conservar sus papas mediante la liofilización (chuño) y su carne mediante el salado o charque, así mantuvieron unos 10- 30 millones de habitantes perfectamente vestidos y alimentados).

Otros procesos biotecnológicos conocidos de modo empírico desde la antigüedad: cultivo de champiñones, fabricación de queso, alimentos y bebidas fermentadas no alcohólicas (salsa de soja, yogur, etc.), tratamiento de aguas residuales.

Entrando a usos de la biotecnología que se ha dado por el hombre entremos en:

En México, además de la industria cervecera, la vitivinícola y de manera incipiente la pulquera son ejemplos de la aplicación biotecnológica actual que contribuyen a la economía nacional por la calidad de sus productos. La industria quesera, tradicionalmente dependiente de una enzima (cuajo) proveniente del estómago de la ternera (renina o quimosa), dispone ahora de un producto enzimático similar producido por fermentación de microorganismos recombinantes. En el sector moderno destaca la producción de colorantes, gomas (gelificantes), potenciadores del sabor, saborizantes y aromatizantes, acidulantes (ácido cítrico), enzimas como aditivos, etcétera. En el sector de edulcorantes, la proteína dulce "taumatina", extraída de una fruta africana, ha sido expresada ya en varios microorganismos, y están en desarrollo otros edulcorantes de naturaleza proteica.

Pero los microorganismos no sólo contribuyen a la conservación de los alimentos o darles sabor, los propios microorganismos son comestibles, se trata de la proteína unicelular consumida como alimento por humanos y es producida por el hongo Fusarium, que contiene el 45% de proteínas y 13% de grasas y es elaborada por la empresa inglesa Rank Horis McDougall.

La domesticación de plantas para uso agrícola fue un proceso de largo plazo que tuvo profundas consecuencias evolutivas en muchas especies. Uno de los resultados más valiosos, fue la creación de una diversidad de plantas que actualmente satisfacen necesidades humanas. Mediante el uso de esa reserva de variabilidad genética por medio de selección y cruzamiento, la "Revolución verde" en la década de los sesentas produjo muchas variedades que se utilizan actualmente en el mundo entero. Un buen ejemplo de esa mejora selectiva fue la introducción de genes "enanos" en el arroz y el trigo, mismos que, al ser acompañados con aplicaciones de fertilizantes, aumentaron de manera impresionante el rendimiento de los cultivos alimenticios tradicionales de la India, China y otros países cubriendo así las necesidades de millones de agricultores y consumidores de escasos recursos.

Actualmente la biotecnología moderna ofrece sistemas radicalmente novedosos para alterar o modificar las propiedades genéticas de los organismos en una forma totalmente dirigida. La tecnología de modificación genética nació en la década de los70 y uno de sus avances más notorios, fue la creación de nuevas variedades de plantas agrícolas transgénicas. De entonces a la fecha, muchos millones de hectáreas han sido sembradas anualmente con cultivos transgénicos comerciales, como soya, algodón, tabaco, papa y maíz, en varios países entre los que figuran Estados Unidos (28.7 millones de hectáreas en 1999), Canadá (4 millones de hectáreas), China (0.3 millones de hectáreas) y Argentina (6.7 millones de hectáreas). También este enfoque hace posible el mejoramiento genético de plantas resistentes a enfermedades, insectos y a condiciones ambientales adversas (sequía, heladas, etcétera) y, además se puede reducir el uso de agroquímicos, fertilizantes y pesticidas. Gracias a los avances de la biotecnología moderna y junto con las investigaciones agropecuarias "tradicionales" se han identificado genes que son importantes para la agricultura, el desarrollo de técnicas para el cultivo de células, regeneración de plantas y manejo de embriones.

Referencias Bibliográficas

Antología de la revista ¿Cómo ves? UNAM México. Primera edición 2000. Capítulo 2: Antes y después de Dolly, Plantas transgénicas y Determinismo genético.

Covarrubias Alejandro, Helena Porta y Miguel Angel Cevallos La primera secuencia completa de un genoma vegetal. ¿Cómo ves? Año 3 No. 28:22-25 UNAM, México.

García, Fernández Horacio. Biotecnología: La Lampara de Aladino: ¿Cómo se llegó a la moderna Biotecnología? Ed CONAC y T. Colección Viaje al Centro de la Ciencia. 1994. Capítulo 4: 31-36

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Aplicaciones De La Biotecnología Que Se Ha Dado Desde La Antigüedad

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Origen de la Biotecnología y diversos usos De manera sencilla y amplia, es posible definir la biotecnología como la utilización de los recursos biológicos, dígase organismos vivos, sus partes o los componentes que se producen para obtener bienes de usos específicos.

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Destilación del alcohol.

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destilacion del alcohol en la edad media - Google Search

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filosofía filosofía griega timelines whisky renacimiento destilación fraccionada filosofía medieval timetoast destilación simple timetoast timelines

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Cronistas registran que los aztecas recolectaban algas para la alimentación, en los lagos del centro de México.

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La alimentación en los Aztecas - historia de la alimentación

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web sobre historia de la alimentación para un seminario en la Escuela de personas adultas de Sagunt

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FRANCIA

Cultivo de hongos.

(1665)

Hooke descubre la existencia de las células.

ESPAÑA

Producción comercial de cerveza.

Extracción de metales por acción microbiana.

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1750-1752
Invento de maquina de vapor.
EUROPA
cultivo de leguminosas, práctica de rotación de cultivos.

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1797-1809
Jenner, inmuniza a un niño con un virus que lo protege contra la viruela.
Appert, utiliza el calor para esterilizar y conservar comida.

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Schleiden, Schwann y Virchow enuncian la teoría celular.

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Pasteur, Mendel y Koch.
1863
Pasteur
Proceso de la pasteurización.
1864
Teoría de la generación espontanea.
1865
Investiga las enfermedades del gusano de seda.
Mendel
Presenta su trabajo "Experiencias de hibridación en plantas".
1876
Pasteur
Identifica la levadura como agente responsable de la fermentación alcohólica.
Koch
Desarrollo de técnicas para el estudio de los microorganismos.
1881
Pasteur
Usa microorganismos para obtener vacunas contra el ántrax y el cólera.
Primeras pruebas para vacuna contra la rabia.

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Se inaugura el Instituto Pasteur.

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Se descubre el virus del mosaico del tabaco.
Büchner, demuestra que las enzimas extraídas de la levadura puede transformar el azúcar en alcohol.

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Primer trasplante de un riñón, de un perro a otro.
Redescubrimiento de las leyes de la herencia.

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Primer trasplante de córnea.
Ehrlich, primer agente quimioterapéutico, llamado Salvarsan, que se utiliza para la sífilis.
Manchester, Inglaterra comienza la purificación de cloacas basados en la actividad microbiana.

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A hombros de gigantes. Ciencia y tecnología

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Paul Ehrlich; la química que cura. La quimioterapia.

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Rhöm, obtiene la patente de una preparación enzimática para el lavado de la ropa.
Weizmann, produce acetona y butanol usando microorganismos.

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1. Home

2. Faculty & Research

3. Portraits

4. Otto Rohm and Otto Haas

1876-1939 and 1872-1960

Sponsor: Ronald L. Haas

The scientific discoveries of Dr. Röhm and the business acumen of Mr. Haas were combined to form, first in Germany (1907) and then in Philadelphia (1909), the Rohm and Haas Company. Early products were specialty chemicals for the leather and textile industries, but in 1932, Dr. Röhm, whose Ph.D. research was on acrylic acid and its derivatives, discovered the transparent methyl methacrylate polymer he named Plexiglas. The product found a market in military aircraft: cockpit canopies, gunner's turrets and the like. Later, peace-time applications were developed, such as colored plexiglas for automobile taillights. Thereafter, a substantial part of the company's business was based on acrylate chemistry. Other products include Amberlite ion exchange resins used to prepare de-ionized water, acrylic latex emulsions for house paints, printing inks and roof mastics, and agricultural chemicals.

We are indebted to the Rohm and Haas Company for partial financial support of this project.
Location in chemistry building:
First Floor; Between Rooms 136 and 138 West Wall; Sequence 1
Source:
Rohm and Haas Company

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Home Faculty & Research Portraits Otto Rohm and Otto Haas Sponsor: Ronald L. Haas The scientific discoveries of Dr. Röhm and the business acumen of Mr. Haas were combined to form, first in Germany (1907) and then in Philadelphia (1909), the Rohm and Haas Company.

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Morgan, publica su libro "Mecanismos de la herencia mendeliana".
Se logra inmovilizar enzimas, facilitando su empleo en procesos industriales.

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Muller, descubre que los rayos X causan mutaciones.
F. Griffith descubre la transferencia de información genética de una cepa bacteriana a otra.

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Inseminación artificial de ganado usando semen congelado.
Watson y Crick proponen un modelo para la estructura del ADN.

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Se obtiene las primeras células vegetales (callos) modificadas genéticamente.
Se aísla el virus VIH en el Instituto Pasteur y en el Instituto Nacional de la Salud.

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Científicos norteamericanos y británicos elaboran una técnica que permite detectar anormalidades, como la fibrosis quística y la hemofilia, en embriones in vitro.

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Se completa la secuencia del primer cromosoma humano.

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Se completa el borrador de la secuencia de genoma humano.

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Un grupo de investigadores liderado por S. Yamanaka consigue inducir la pluripotencialidad celular (iPS)

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En 2006, Shinya Yamanaka hizo un descubrimiento sorprendente que le llevó a ganar el Premio Nobel en Fisiología o Medicina tan solo 6 años después: encontró una nueva manera de "reprogramar" células especializadas adultas para convertirlas en células madre. Éstas células madre de laboratorio son pluripotentes - pueden dar lugar a cualquier tipo de célula del cuerpo - y se llaman células madre pluripotentes inducidas, o células iPS. Sólo las células madre embrionarias son de naturaleza pluripotente. El descubrimiento de Yamanaka significa que cualquier célula del cuerpo en division puede ahora convertirse en una célula madre pluripotente.

Entonces, ¿como se obtienen estas células iPS? Yamanaka añadió cuatro genes a células de la piel provenientes de ratón. Este hecho inició un proceso en el interior de las células llamado reprogramación y, en un periodo de 2-3 semanas, las células de las piel se transformaron en células madre pluripotentes. Ahora, los científicos pueden también hacer esto con células humanas, añdiendo incluso menos de cuatro genes.
Mira el video de 16 minutos para ver la historia del descubrimiento de Yamanaka y la ciencia detrás de la reprogramación celular.

Colonia de células iPS

Las células iPS y las células madre embrionarias (células ES) son bastante similares. Son capaces de renovarse a si mismas, es decir, pueden dividirse y producir copias de si mismas indefinidamente. Ambos tipos de células madre pueden ser usadas para obtener casi cualquier tipo de célula especializada bajo un condiciones controladas en el laboratorio. Las células iPS y las células madre embrionarias pueden ayudar al entendimiento de como las células especializadas se desarrollan a partir de células pluripotentes. En el futuro, estas células podrían también suponer un suministro ilimitado de células y tejidos de reemplazado para muchos pacientes con enfermedades actualmente incurables.

Al contrario de las células madres embrionarias, obtener células iPS no depende del uso de células de un embrión temprano. ¿Hay otras diferencias? Investigaciones recientes indican que algunos de los genes en las células iPS se comportan de manera diferente a aquellos que encontramos en las células madre embrionarias. Esto se debe a la reprogramacion incompleta de las células y/o a los cambios genéticos adquiridos por las células iPS cuando crecen y se multiplican. Los científicos están estudiando esto en más detalle para descubrir como estas diferencias pueden afectar al uso de las células iPS en investigación básica y aplicaciones clínicas. Es necesario una investigación más exhaustive para entender como se produce la reprogramación dentro de la célula. Así que en este momento, muchos científicos creen que no se pueden reemplazar las células ES por las iPS en la investigación básica.

Un importante paso en el desarrollo de una terapia para una enfermedad determinada es el conocimiento exacto de cómo funciona dicha enfermedad: ¿qué funciona mal exactamente en el cuerpo? Para hacer esto, los investigadores necesitan estudiar las células o los tejidos afectados por la enfermedad, pero esto no es siempre tan simple como suena. Por ejemplo, es casi imposible obtener células cerebrales genuinas de pacientes con la enfermedad de Parkinson, especialmente en estadíos tempranos de la enfermedad antes de que el paciente desarrolle algun síntoma. La reprogramación celular significa que los científicos pueden ahora acceder a un gran número de neuronas de un tipo particular (células cerebrales) que están afectadas por la enfermedad de Parkinson. Los investigadores primero generan células iPS a partir, por ejemplo, de biopsias de piel de pacientes con Parkinson, y luego usan éstas células iPS para producir neuronas en el laboratorio. Las neuronas tienen el mismo fondo genético que las céulas de los propios pacientes. Así, el científico puede trabajar directamente con neuronas afectadas por la enfermedad de Parkinson en una placa.y estudiar qué va mal en las células y porqué. Los modelos celulares de enfermedades como este pueden también usarse para buscar y testar nuevos fármacos para tratar o proteger a los pacientes contra la enfermedad.

Células iPS - desarrollo y aplicaciones: Ciertos genes pueden ser introducidos en células adultas para reprogramarlas. Las células iPS resultantes se parecen a las células madre embrionarias y pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula para estudiar

La reprogramación celular tiene un gran potencial para el desarrollo de nuevas aplicaciones médicas, como las terapias de reemplazamiento celular. Como las células iPS provienen del propio paciente, pueden ser usadas para cultivar células especializadas que son completamente compatibles con el paciente y que no serán rechazadas por el sistema inmune. Si el paciente tiene una enfermedad genética, el problema genético puede ser corregido en sus células iPS en el laboratorio, y utilizarse para producir una remesa de células especializadas sanas específicas de paciente para transplante. Pero su beneficio es solo teórico por ahora.

Hasta hace poco, generar células iPS implicaba cambios genéticos permanents en el interior celular, lo que podía causar la formación de tumores. Los científicos han desarrollado ahora métodos para generar células iPS sin esta modificación genética. Estas nuevas técnicas son un paso importante hacia la generación de células especializadas derivadas de iPS de forma segura para su uso en pacientes. Una investigación más exhaustiva es ahora necesaria para el completo entendimiento de cómo funciona la reprogramación celular y cómo las células iPS pueden ser controladas y producidas de la forma más consistente posible para alcanzar los requerimientos de seguridad y alta calidad para su uso en la clínica.

En sólo 3 semanas puedes generar una célula madre pluripotente a partir de cualquier célula del cuerpo, incluso usando células de una persona de 82 años.

Shinya Yamanaka descubrió por primera vez las células iPS en 2006 y ganó el Premio Nobel por este trabajo en 2012.

La células especializadas de la piel...

...son reprogramadas a células pluripotentes, marcadas aquí en verde.

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Células iPS y reprogramación celular: cómo convertir cualquier célula del cuerpo en una célula madre

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En 2006, Shinya Yamanaka hizo un descubrimiento sorprendente que le llevó a ganar el Premio Nobel en Fisiología o Medicina tan solo 6 años después: encontró una nueva manera de "reprogramar" células especializadas adultas para convertirlas en células madre.

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Investigadores japoneses desarrollan la primera rosa azul modificada genéticamente.

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16.7 millones de agricultores en 29 países cultivan 160 millones de ha de cultivos transgénicos.

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28 países sembraron 181.5 millones de hectáreas con cultivos genéticamente modificados (GM) de los cuales veinte fueron países en vías de desarrollo y ocho desarrollados.

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Dic. Vicente Rubio
Identificación de una proteína que alivia la sed de las plantas.

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El descubrimiento podría paliar en parte la falta de agua que padece el levante español, al ser una zona especialmente seca que sufre largas temporadas de sequía para el desarrollo con normalidad de las plantas. Así lo ha dicho en el programa Hoy por hoy el murciano Vicente Rubio, científico titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y a su vez director de uno de los grupos de investigación del Centro Nacional de Biotecnología.
¿DE QUÉ HABLAMOS?
Los estomas son pequeños poros presentes en las hojas y tallos de las plantas, a través de los cuales se realiza el intercambio de gases entre la planta y su entorno, pero también son la vía de pérdida de agua a través de la transpiración. En condiciones de sequía, las plantas cierran los estomas mediante un proceso controlado por una hormona vegetal, el ácido abscísico (ABA), que se produce cuando la planta detecta la falta de agua. Los receptores de ABA detectan pequeñas variaciones en los niveles de la hormona y activan de forma rápida mecanismos moleculares de respuesta al estrés hídrico.

Plantas usadas en el estudio vistas al infrarrojo. / CNB-CSIC

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) dirigidos por Vicente Rubio, del Centro Nacional de Biotecnología, han caracterizado la función de ALIX, una proteína asociada a membranas celulares que interacciona con los receptores de ABA y regula su tráfico y degradación intracelular.
¿ES IMPORTANTANTE ESTE DESCUBRIMIENTO?
Su trabajo, publicado en la revista The Plant Cell, destaca por la relevancia de sus hallazgos en la ruta de señalización de esta hormona. Rubio remarca la importancia de conocer cómo funciona esta ruta, ya que el ABA también produce efectos negativos en el crecimiento y desarrollo de las plantas para reducir el consumo de agua. "Es necesario que una vez que la planta se ha adaptado al estrés, se apague la señal para que sus efectos no sean perjudiciales en el desarrollo de la planta", ha dicho en la SER.

La investigadora Marta García-León, primera autora del trabajo, ha explicado el papel de ALIX en esta segunda parte del proceso: "Al unirse directamente a receptores de ABA, promueve su posterior degradación en la vacuola celular, el compartimento donde se reciclan estructuras macromoleculares, controlando de este modo su abundancia y, por tanto, su actividad".
Y AHORA, ¿QUÉ?
Este trabajo abre las puertas a conocer si se puede controlar la degradación selectiva de unos receptores u otros mediada por ABA, lo que será de gran utilidad para conocer mecanismos que gobiernan el crecimiento de las plantas en respuesta a la disponibilidad de agua. Además, el desarrollo de nuevas versiones modificadas de ALIX capaces de ajustar la apertura y el cierre de los estomas permitirá producir plantas cultivadas con estas versiones que minimicen la pérdida de agua y mejoren su productividad.

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Identificada una proteína que alivia la sed de las plantas

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El descubrimiento podría paliar en parte la falta de agua que padece el levante español, al ser una zona especialmente seca que sufre largas temporadas de sequía para el desarrollo con normalidad de las plantas.

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Impresora de tejidos humanos.

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La impresión 3D aspira a cambiar para siempre la medicina regenerativa.

Una ingeniera española utiliza esta tecnología para desarrollar prótesis personalizadas.

Presentado por

La impresión 3D es una de las tecnologías más innovadoras de los últimos años. Sus aplicaciones en medicina abarcan desde el desarrollo de modelos para recrear enfermedades hasta la generación de órganos en el laboratorio. Las investigaciones más recientes tratan de ir un paso más allá: utilizar impresoras 3D para fabricar tejidos humanos con los que sustituir, quizás en un futuro no tan lejano, las prótesis artificiales que se emplean hoy en día.

La impresión 3D quiere desarrollar huesos y cartílagos en el laboratorio para sustituir las prótesis que se usan hoy en día

Nieves Cubo es una ingeniera y científica española que trabaja para que la impresión 3D sea la próxima revolución en medicina. Su investigación, a la que BQ ha prestado asesoramiento técnico durante el proceso, se desarrolla entre la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros del CSIC. Esta investigación se centra en la creación de tejidos humanos gracias al uso de esta tecnología. Su objetivo es desarrollar huesos y cartílagos con los que sustituir las prótesis metálicas que se emplean hoy en los hospitales.

Para ello, la investigadora utiliza dos modelos de impresoras 3D, la Hephestos 2 y la Witbox 2 de la empresa española BQ, con las que crea cuadrículas de policaprolactona (PCL). Este polímero es un poliéster alifático biodegradable, cuya temperatura de fusión ronda los 60ºC. Posteriormente, Nieves Cubo inyecta células en las cuadrículas impresas, que poco a poco van "comiéndose" el material formando hueso o cartílago, en función del tipo celular con el que trabaje.

"Las células empiezan a invadir estos nichos del material, se van comiendo el material y lo van sustituyendo por otro que ellas tienen que fabricar. Si son células de hueso harán hueso y si son células de cartílago, harán cartílago. Nosotros lo que hacemos es aprovechar lo que hace la biología en la naturaleza, simplemente les damos a las células lo que ellas necesitan para desarrollarse", explica la ingeniera española, pionera en el uso de la impresión 3D. Sus resultados han abierto una nueva puerta en el ámbito de la medicina regenerativa, ofreciendo una nueva esperanza para pacientes que sufren de osteoporosis y otras patologías que afecten a este tipo de tejidos.

La ingeniera Nieves Cubo tiene como objetivo fabricar en el futuro prótesis personalizadas, adaptadas a las necesidades y tallas que necesitase el paciente

"Ahora mismo estamos haciendo pruebas mecánicas con los materiales para ver si podemos ponerlos en el cuerpo antes de que las células hayan hecho ya toda la reconstrucción o si tenemos que esperar a que las células lo hayan reconstruido para ponérselo al paciente", dice Cubo. La aplicación de la impresión 3D en medicina permitiría crear prótesis personalizadas, adaptadas a las necesidades y las tallas que necesitase el paciente. El escenario ideal es que el dispositivo impreso pudiera colocarse lo antes posible en el organismo, para que las células pudieran regenerar el tejido afectado in situ. Sin embargo, aún estamos lejos de esa posibilidad, ya que ingenieros como la española Nieves Cubo estudian si las células que inyectan podrían degradar las cuadrículas de policaprolactona. Evitar esta posibilidad es un objetivo prioritario para estos científicos.

El desarrollo de prótesis no es la única aplicación en la que trabaja la investigadora. Sus estudios con las impresoras 3D de BQ tratan también de reemplazar los ensayos con animales. "Si tú consigues tener en el laboratorio algo que se comporta exactamente igual que en el cuerpo humano (como la piel o los tejidos), lo que puedes hacer es probar cosméticos y fármacos en estos modelos y no tienes que utilizar animales", afirma. Aunque el uso de animales de experimentación con fines cosméticos está prohibido en la Unión Europea desde marzo de 2013, uno de los grandes objetivos de los científicos es reducir al mínimo la utilización de modelos animales en otro tipo de estudios. Gracias a trabajos como el impulsado por Nieves Cubo, quizás este deseo esté más cerca que nunca de hacerse realidad.

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Tejidos humanos fabricados con impresoras 3D para las prótesis del futuro

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La impresión 3D aspira a cambiar para siempre la medicina regenerativa. Una ingeniera española utiliza esta tecnología para desarrollar prótesis personalizadas. Presentado por La impresión 3D es una de las tecnologías más innovadoras de los últimos años. Sus aplicaciones en medicina abarcan desde el desarrollo de modelos para recrear enfermedades hasta la generación de órganos en el laboratorio.