lunes, 10 de septiembre de 2012

2.1.1.4. Área de Incubación

En esta área es donde permanecen los medios sembrados con explantes para su desarrollo y crecimiento. El área de incubación debe proporcionar un buen control de la temperatura (20-28ºC) , la iluminación, la cual puede ser variable y la humedad relativa. El área de estar libre de agentes contaminantes para que no intervengan en el crecimiento del cultivo. En esta área se debe controlar la temperatura, para lo cual se puede hacer uso de aparatos de aire acondicionado, para evitar el recalentamiento.


Área de cuarto de crecimiento
Área física de 5.4 X 3.6 metros.
Aislado a temperaturas entre 24 a 29ºC.
Humedad relativa entre 70 a 80%.
16 horas luz por 8 horas de oscuridad.
Electricidad en 110V y 220V.
Seguridad contra incendios o calentamiento excesivo.
Superficies lavables y desinfectables.
Iluminación en techos y estanterías.
Acceso restringido.

Equipos:

Temporizador.
Aire acondicionado o extractor de aire.
Sistema de inmersión temporal.
Planta eléctrica.
Estantería.
Lámparas.

Reactivos:

Alcohol antiséptico 70%.
Hipoclorito de sodio.
Hipoclorito de calcio.


Fuente: ROCA,  M.W.  1991, CULTIVO DE TEJIDOS EN LA AGRICULTURA FUNDAMENTOS Y APLICACIONES, EDIT. XYZ, CALI COLOMBIA. PAGINAS. 3-7.


2.1.1.3. Área de Siembra Aséptica

En esta área se realizan el trabajo de excisión, inoculación y transferencia de los explante a los medios de cultivo. Este trabajo demanda los más altos niveles de limpieza ambiental, se recomienda la instalación de gabinetes de flujo horizontal o vertical de aire filtrado o bajo presión o la construcción de cuartos de transferencia. Sin embargo, ciertas operaciones de inoculación como la excisión y el cultivo de ápices y meristemas en tubos de ensayo de boca angosta, se pueden realizar sobre una mesa limpia, ubicada en un lugar del laboratorio libre de corrientes de aire y de polvo. Los gabinetes de flujo laminar deben ubicarse en lo posible en un lugar alejado de las puertas y con un mínimo de corriente de aire, con el fin de prolongar la vida útil de los filtros. 

Esta area debe de estar limpia, diseñada y construida correctamente para minimizar la contaminación por partículas viables y no viables y mantenerla dentro de límites preestablecidos. Cuando se trabaja con cultivos microbianos, la técnica aséptica se utiliza para prevenir la introducción de organismos adicionales al cultivo. Un ambiente propicio para el desarrollo de microorganismos es el conjunto medio de cultivo – explante, pudiendo destruir tales cultivos; por lo cual es necesario evitar los contaminantes.


Área física de 2.4 X 3.6 metros
Aislada con pocas corrientes de aire, alejado de puertas.
Superficies lavables y de fácil desinfección.
Mesones.
Estantería.

Equipos:

Cabinas de flujo laminar.
Mechero.
Estereoscopio.
Equipo de disección.
Carro.

Reactivos:

Alcohol antiséptico 70%.
Hipoclorito de sodio.
Agua destilada y estéril.



2.1.1.2. Área de Almacenamiento

Los medios de cultivo deshidratados se deben almacenar en envases sellados bajo las condiciones que señale el fabricante. Generalmente se almacenan en un lugar fresco (entre 15 y 25°), con poca humedad y protegidos de la luz solar directa. Nunca se deben almacenar cerca de autoclaves, hornos, ni otra fuente de calor o vapor. 

Los medios de cultivo deshidratados son higroscópicos. Cuando los envases de estos medios de cultivo deshidratados son abiertos para su uso inicial, se debe tener la precaución de cerrarlos tan pronto como sea posible y mantenerlos bien cerrados para prevenir la entrada de humedad. La absorción de agua produce cambios de pH, formación de grumos, decoloraciones del polvo, etc., lo cual indica que deben ser descartados porque pueden haber sufrido cambios químicos o estar contaminados. 

Una vez que el medio de cultivo ha sido preparado y esterilizado, puede almacenarse a temperatura ambiente por un periodo máximo de 2 semanas protegido de la luz, o por periodos mayores a 12 -15ºC. Sin embargo, almacenados bajo refrigeración entre 2 y 8°C se prolonga la vida útil de los mismos, (nunca por debajo de 0ºC porque se destruye la estructura del gel). Los medios de cultivo se deben mantener en recipientes bien cerrados para evitar su deshidratación y cuando se usa tapón de algodón, se debe colocar por encima una envoltura de papel (Craft). 

Otro punto importante a tomar en cuenta, es que cada lote de medio de cultivo preparado debe pasar por un riguroso proceso de control de calidad, en donde se determinan sus propiedades fisicoquímicas (apariencia, pH, etc.) y microbiológicas (esterilidad y promoción de crecimiento) verificando que cumplan con los requisitos de calidad establecidos y por ende demostrar que son aptos para su uso.


2.1.1.1. Área de Preparación de Medios de Cultivo y Esterilización

Área de Preparación: 


Los medios de cultivo se pueden preparar en el laboratorio a partir de cada uno de sus constituyentes básicos o por simple rehidratación de productos asequibles comercialmente (medios de cultivo deshidratados). Generalmente se prefiere el uso de los medios de cultivo deshidratados porque, además de simplificar el trabajo, con ellos se tiene mayor probabilidad de obtener resultados reproducibles. Para su preparación se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 

  • Prepararlos sólo a partir de productos que provengan de fabricantes o proveedores que suministren productos de calidad. 
  • Utilizar agua destilada o desmineralizada con una calidad microbiológica y fisicoquímica adecuada. 
  • Utilizar materiales de vidrio bien lavados y enjuagados con agua destilada o desmineralizada. 
  • Controlar el tiempo y la temperatura recomendada durante su esterilización. 
  • Nunca se deben exceder las condiciones señaladas por el fabricante.

El area de preparación de medios debe estar equipada con:

Área fisica de 4.6 X 3.6 metros.
Lava platos.
Calidad y dirección del aire.
Libre de contaminantes.

Equipos:

Nevera (independiente).
Incubadora.
Destilador.
Desionizador.
Agitador magnético con imanes y plancha de calentamiento.
pH- metro 5.6 - 5.8.
balanza, graneras y de precisión.
Estufa eléctrica.
Autoclave (medios, equipos de disección y atuendo).
Dispensador de medio de cultivo.
Estantería, vidrieria y material de plastico.

Reactivos:

Macrosales (cantidades grandes).
Microsales (cantidades pequeñas).
Sacarosa.
Gelificante.
Fitohormona (citoquininas, giberelinas, auxinas).
Antibióticos.
Carbón activado (oscurece el medio de cultivo).



Área de Esterilización:

El área de esterilización, puede estar constituida por dos áreas conectadas entre si, o por un solo ambiente, y puede estar localizada dentro del área general de preparación.
El área de lavado debe incluir por lo menos un lavadero grande con agua caliente y agua fría y una fuente de agua de alto grado de pureza, preferiblemente agua doblemente destilada ; para el efecto se debe utilizar un destilador de vidrio o de material no toxico  y un desionizador de agua colocado entre el destilador y el lavadero. esta area debe disponer de un espacio para almacenar agua destildada en botellas de plastico; tambien debe proveer basureros adecuados para el material vegetal, inorganico y de vidrio que se deseche. 
el area de esterilización debe de tener espacio para el autoclave vertical u horizontal, el cual puede ser pequeño (olla de presión) o grande (de carga frontal y de enfriamiento lento y rápido), según sea el volumen del material que se procese. esta área también puede incluir espacio para estufas, secadoras, y un lavadero con agua caliente y fría.


Esterilización: Es la completa destrucción o eliminación de toda forma de vida.

Métodos de esterilización:

a) Calor:calor seco
calor húmedo

b) Agentes químicos: gases (óxido de etileno),
glutaraldehído, formaldehído

c) Filtración:
Filtros de membrana
Cámara de flujo laminar

d) Radiación:
radiación ionizante y no ionizante

a) Calor seco
Mecanismo de acción Procesos de oxidación y desnaturalización de proteínas.
Control del proceso Indicador biológico esporas de Bacillus subtilis
Aire caliente 
Se consigue esterilización a 170ºC, 60 minutos o 160ºC a120 minutos
 Usos:
Esterilización de materiales resistentes al calor, sustancias no miscibles en agua (inyectables oleosos, siliconas, vaselina líquida), polvos
Incineración: Flameado (>500 ºC)

a) Calor húmedo
Procesos:
Vapor saturado a presión mayor que la atmosférica
(Autoclave)
Tindalización
Mecanismos de acción:
Desnaturalización de proteínas
Destrucción de ácidos nucleicos

Autoclave
Vapor saturado a temperaturas mayores de
100ºC (precaución: eliminación total del aire)
Esterilización de materiales termoestables
(salvo productos oleosos y polvos)
Descontaminación de desechos biológicos
Condiciones:
121ºC durante15 min., con cargas iniciales bajas
121ºC durante 30 min., con cargas iniciales altas
Indicadores:
Físicos: temperatura y/o presión
Químicos
Biológicos: Geobacillus stearothermophilus

Tindalización
100ºC 30 minutos, 3 días sucesivos
Proceso discontinuo con períodos de incubación
intercalados
Usos: esterilización de productos de baja resistencia
térmica, cuando no existe otra opción


Otros procesos de control por calor húmedo
Pasteurización
LHT (low temperature holding) 30 minutos a 62.8ºC
HTST (high temperature short time) 15 segundos a 71.6ºC
Solo destruye patógenos (Coxiella burnetti, Mycobacterium tuberculosis, etc.) y reduce flora de deterioro.
Usos:
leche, lácteos, jugos de fruta
UHT (Ultra high temperature) 140-150ºC durante pocos segundos
Proceso continuo
Necesita envasado aséptico

b) Filtros de membrana
Se emplea para materiales sensibles al calor: medios de cultivo,azúcares, soluciones de antibióticos, etc

b) Cámara de flujo laminar
Protege la muestra, el operador y el medio ambiente
Filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air)
Remoción de hasta el 99.97% de partículas mayores a
0.3 micrones de diámetro

d) Radiación
Radiación Ionizante
Alta energía, baja longitud de onda
Gran poder de penetración
Produce e-, radicales hidroxilo (OH) e hídrido (H) que degradan ácidos nucleicos y proteínas
No requieren altas temperaturas
2 tipos Rayos gamma (160Co ó137Cs)
Rayos beta
Usos: 
esterilización de suministros médicos,  industria alimentaria, turba para inoculantes

Radiación no ionizante
Baja energía, sin poder ionizante
Sin poder penetrante
Máxima eficiencia biocida a 260 nm
Mecanismos de acción:
Sitio blanco ADN
Formación de dímeros de timina
Usos:
Desinfección de superficies
Desinfección de aire y agua


                    http://cipotato.org/library/pdfdocs/55485.pdf
                    http://natalymosquera.blogspot.mx/




2.1.1. Áreas del Laboratorio de Cultivo de Tejidos


El cultivo de tejido in vitro es un conjunto de técnicas que permiten el cultivo, en condiciones asépticas de órganos, tejidos, células y protoplastos, empleando medios nutritivos, y proporcionándole artificialmente las condiciones físicas y químicas apropiadas para que las células expresen su potencial intrínseco o inducido.

Estos principios son básicamente invariables en todos los laboratorios de cultivo de tejido vegetal, su aplicación puede presentar variaciones en magnitud y complejidad, dependiendo de los objetivos del laboratorio; así, mientras que un laboratorio de investigación puede ser pequeño en tamaño pero muy especializado en equipos e instalaciones, uno de producción comercial tiende a ser más grande y simple. Un laboratorio de investigación puede también tener un rol de enseñanza y, en este caso, es frecuente que se asignen en él áreas especiales para la enseñanza y la demostración (Roca & Mroginski___).

El laboratorio de cultivo de tejido debe disponer de un área destinada al establecimiento, crecimiento y multiplicación de las platas producidas.

Un laboratorio de cultivo de tejido se puede dividir esquemáticamente en áreas separadas para las diferentes funciones que se desarrollan en él. Las áreas o secciones principales son:


  ·         Área para la recepción de muestras
    ·         Área para la preparación de medio de cultivo
    ·         Área de siembra o transferencia
   ·         Área de cuarto de crecimiento
    ·         Área de aclimatación

      El baño y la oficina son lugar que no debe faltar.







2.1. Medios de Cultivo

Los medios de cultivo constituyen un elemento fundamental para el cultivo “in vitro” de células, tejidos, protoplastos, anteras y para lograr el desarrollo de embriones, embrioides, la organogénesis, la micropropagación, etc. Los medios de cultivo tienen una serie de componentes generales y específicos cuya presencia y concentración estará en dependencia del objetivo que se persiga en su utilización. Así, los medios de cultivo pueden ser líquidos o tener un soporte sólido, tienen sustancias minerales, vitaminas, aminoácidos, azúcares, fitohormonas, etc.
También pueden contener por ejemplo extractos naturales, según su finalidad y debe quedar claro que no todos llevan un complemento completo de todos los factores.
En el cultivo in vitro de tejidos vegetales, se denomina solución madre o stock a cualquier solución de composición elevada y concentración definida, en la que el soluto puede ser uno o más compuestos químicos de los que conforman un determinado medio de cultivo y que mediante un proceso de dilución permita la preparación de 1 litro de medio de cultivo.

Desde el punto de vista práctico la preparación de soluciones madres o stock tiene como finalidad evitar: Pesar cada uno de los compuestos químicos que constituyen un medio de cultivo, cada vez que se requiera elaborar, lo que implicaría evitar demasiado tiempo en su preparación.

Inexactitud al pesar cantidades muy pequeñas de ciertos compuestos químicos.Otro aspecto importante que se debe considerar es la cantidad de agua que se utilice para disolver las sales inorgánicas que constituyen las soluciones stock y en general el medio de cultivo.

El agua debe ser destilada o bidestilada y necesariamente des ionizada.

Se han creados numeroso medios de cultivos (medio basal), cuyas diferencias estriban en las cantidades y tipos de sales empleadas. Entre los medios de cultivo más conocidos se encuentran:

Murashige y Skoog (MS) (1962), Linsmaier y Skoog (LS) (1965), Borgin y Nitsch (BN) (1967), Gamborg (B5) (1970), Sachs (1860), Knop (1865), Arnon y hoglan (1940),Gautheret (1942), Riquer y Duggar (1946), Heller (1953-58) Nitsch y Nitsch (1956),Torrey y Shigemura (1957-64),White (1963),Blaydes (1966),Miller y Oyima (1968).



Unidad II

domingo, 2 de septiembre de 2012

1.2. Terminología General de la Biotecnología

1. Acido abscisico: Hormona vegetal que cumple importantes funciones en el crecimiento y desarrollo de las plantas, cuyos efectos son especialmente inhibidores, y distribuido preferentemente en hojas, yemas, tubérculos, semillas y frutos. 

2. Anticodon: Secuencia de tres nucleótidos en una molécula de ARNt que forma puentes de H con el tripletecomplementario (codon) de ARNm. 

3. Autoclave: Recipiente metálico de paredes gruesas con un cierre hermético que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, una cocción o unaesterilización con vapor de agua. 

4. Auxina:Reguladores de crecimiento que al unirse específicamente a receptores de membrana de células vegetales manifiestan su respuesta interfiriendo en un proceso fisiológico de la planta como puede ser la estimulación de la elongación celular “local”. 

5. Biotecnología: Tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. empleando organismos vivos para la obtención de algún producto o servicio útil para el hombre. 

6. Citocinina: constituyen un grupo de hormonas vegetales que promueven la división y la diferenciación celular. 

7. Código Genético: conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. 

8. Codón: Secuencia de tres nucleótidos consecutivos en un gen o molécula de ARNm determinada por sus bases nitrogenadas, que especificará la posición de un aminoácido en una proteína. 

9. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR: postula que la información genética contenida en los cromosomas determina la síntesis de las proteínas mediante la traducción de un molde intermediario de ARN, formado anteriormente por la transcripción del ADN. También satisface la hipótesisformulada anteriormente por Beadle, Tatum y Horowitz de un gen = un enzima. Tiene doscasos que escapan a la regla: la transcripción inversa como reacción complementaria de doble sentido y, aparentemente, los priones. 

10. Enzimas de restricción: Enzimas bacterianas sintetizadas como reacción defensiva frente ala invasión de ADN extraño, como, por ejemplo, bacteriófagos ADN, a los que degrada mientras que el propio está protegido por metilaciones específicas. Cada una de estas enzimas escinden el ADN siempre en el mismo sitio, en loci específicos o secuencias objetivo. Son las tijeras de la ingenieríagenética que abrieron las puertas a la manipulación genética. 

11. Etileno: compuesto químico orgánico formado por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble enlace. 

12. Explante: cualquier parte vegetal que ha sido separada de la planta, que puede ser un tejido (fragmentos de hojas, tallos, raíces, pétalos, etc.). Con excepción de los óvulos y el polen, los explantes están constituidos por tejidos y/o células somáticos. Cuando de extrae un explante de la planta se debe tener en cuenta el tamaño, la fuente, la edad fisiológica del mismo. 

13. Giberelina:Hormonas reguladora de crecimiento 

14. Kilobase (Kb): par de base (abreviado en inglés bp a dos nucleótidos ubicados en hebras opuestas de ADN o de ARN complementarios que están conectados vía enlace de hidrógeno. 

15. Micropropagacion: es el conjunto de técnicas y métodos de cultivo de tejidos utilizados para multiplicar plantas asexualmente en forma rápida, eficiente y en grandes cantidades 

16. Medio MS: Medio de cultivo desarrollado por Murashigue y Skoog el cual se puede utilizar para todo tipo de cultivo.

17. Plásmido: molécula circular de DNA que tiene una existencia independiente en la célula. 

18. Técnica de recombinación del ADN: Conjunto de técnicas de manipulación genética que emplea la recombinación in vitro asociada a la inserción, réplica y expresión del AADN recombinado dentro de células vivas. 

19. Traducción genética: Cambio de la información contenida en la secuencia de los cuatro nucleótidos del ARNm por la debida al ordenamiento de los 20 aminoácidos en la estructura de las cadenas polipeptídicas. 

20. Transcripción genética: Biosíntesis de una molécula de ARN por polimerización de nucleótidos complementarios a un ADN patrón.

1.1.3. Importancia Económica, Ecológica y Agronomica

Importancia Economica

El debate sobre la biotecnología y su empleo en un determinado sector de la economía debe incorporar una visión analítica retrospectiva en la que se contemple lo que esa tecnología, en la primera acepción, ha supuesto en ese sector o en un determinado campo de aplicación y cuales son los eventuales beneficios o problemas que su aplicación ha supuesto, aproximación analítica que se enriquezca a su vez, con la orientación comparativa que ponga de relieve las ventajas o inconvenientes que surgen con la utilización específica de métodos o técnicas propias de la nueva biotecnología.

Este encauzamiento es indispensable desde el punto de vista técnico para avanzar por el camino del debate racional que tenga en cuenta la evolución social que viene marcada por el tránsito o la síntesis de la sociedad moderna a la sociedad del riesgo que se articula alrededor de los análisis y propuestas de una serie de científicos sociales que encabeza Ulrich Beck y al que han seguido, entre otros, H. Margolis, Scot Lash y Brian Wynne.

Se ha estado incubando el proceso de un conflicto entre estos colectivos a lo largo de las últimas dos décadas que H. Margolis identifica con la controversia acerca de las “sospechosos habituales” y para lo que establece tres niveles o argumentos teóricos.

En el primer nivel, la controversia se sitúan en el plano de la ideología de modo que los conflictos más profundos tienen que ver con el poder y la responsabilidad en lo que concierne a las obligaciones de los humanos para con otros humanos y para con la naturaleza y de este modo incide sobre los fines a los que la política pública se dirige. En el segundo nivel, la controversia se centra en las ideas de los expertos y radica fundamentalmente en la falta de confianza del público en las instituciones que aseguran que los peligros están bajo control. La tercera base teórica descansa en la idea que los expertos visualizan el riesgo de modo diferente a lo que el público ve.


Importancia Ecológica

Esde gran importancia ya que la biotecnología ha influido en los sistemas de producción de metano o etanol, por fermentación anaerobia de biomasa, y en el crecimiento selectivo y propagación de árboles y plantas ornamentales. Las técnicas más utilizadas son las de ADNrec, ingeniería de proteínas y procesos e ingeniería de producción de anticuerpos monoclonales -un área muy limitada de la biotecnología-, que han revolucionado en un corto espacio de tiempo campos como el diagnóstico de enfermedades infecciosas y genéticas, la monitorización de procesos industriales y la producción de variedades de microorganismos capaces de elaborar sustancias farmacológicas o alimenticias y de metabolizar aceites para eliminar contaminaciones. 


Importancia Agronomica:

Resistencia a herbicidas.
La resistencia a herbicidas se basa en la transferencia de genes de resistencia a partir de bacterias y algunas especies vegetales, como la petunia. Así se ha conseguido que plantas como la soja sean resistentes al glifosato, a glufosinato en la colza y bromoxinil en algodón.

Así con las variedades de soja, maíz, algodón o canola que las incorporan, el control de malas hierbas se simplifica para el agricultor y mejoran la compatibilidad medioambiental de su actividad, sustituyendo materias activas residuales. Otro aspecto muy importante de estas variedades es que suponen un incentivo para que los agricultores adopten técnicas de agricultura de conservación, donde se sustituyen parcial o totalmente las labores de preparación del suelo. Esta sustitución permite dejar sobre el suelo los rastrojos del cultivo anterior, evitando la erosión, conservando mejor la humedad del suelo y disminuyendo las emisiones de CO2 a la atmósfera. A largo plazo se consigue mejorar la estructura del suelo y aumentar la fertilidad del mismo.

El ejemplo más destacado se ha observado en EEUU y Argentina, donde las autorizaciones de variedades de soja, tolerantes a un herbicida no selectivo y de baja peligrosidad, han tenido una rápida aceptación (14 millones de has en 1999) que ha ido acompañada de un rápido crecimiento de la siembra directa y no laboreo en este cultivo.

Resistencia a plagas y enfermedades.
Gracias a la biotecnología ha sido posible obtener cultivos que se autoprotegen en base a la síntesis de proteínas u otras sustancias que tienen carácter insecticida. Este tipo de protección aporta una serie de ventajas muy importantes para el agricultor, consumidores y medio ambiente:
  • Reducción del consumo de insecticidas para el control de plagas.
  • Protección duradera y efectiva en las fases críticas del cultivo.
  • Ahorro de energía en los procesos de fabricación de insecticidas, así como disminución del empleo de envases difícilmente degradables. En consecuencia, hay estimaciones de que en EEUU gracias a esta tecnología hay un ahorro anual de 1 millón de litros de insecticidas (National Center for Food and Agricultural Policy), que además requerirían un importante consumo de recursos naturales para su fabricación, distribución y aplicación
  • Se aumentan las poblaciones de insectos beneficiosos.
  • Se respetan las poblaciones de fauna terrestre.
Este tipo de resistencia se basa en la transferencia a plantas de genes codificadores de las proteínas Bt de la bacteria Bacillus thuringiensis, presente en casi todos los suelos del mundo, que confieren resistencia a insectos, en particular contra lepidópteros, coleópteros y dípteros. Hay que señalar que las proteínas Bt no son tóxicas para los otros organismos. La actividad insecticida de esta bacteria se conoce desde hace más de treinta años. La Bt es una exotoxina que produce la destrucción del tracto digestivo de casi todos los insectos ensayados.

Este gen formador de una toxina bacteriana con una intensa actividad contra insectos se ha incorporado a multitud de cultivos. Destacan variedades de algodón resistentes al gusano de la cápsula, variedades de patata resistentes al escarabajo y de maíz resistentes al taladro.
Los genes Bt son sin duda los más importantes pero se han descubierto otros en otras especies, a veces con efectos muy limitados (en judías silvestres a un gorgojo) y otras con un espectro más amplio de acción como los encontrados en el caupí o en la judía contra el gorgojo común de la judía.

Los casos más avanzados de plantas resistentes a enfermedades son los de resistencias a virus en tabaco, patata, tomate, pimiento, calabacín, soja, papaya, alfalfa y albaricoquero. Existen ensayos avanzados en campo para el control del virus del enrollado de la hoja de la patata, mosaicos de la soja, etc. 

4.3. Mejora de las propiedades nutritivas y organolépticas.
El conocimiento del metabolismo de las plantas permite mejorar e introducir algunas características diferentes. En tomate, por ejemplo, se ha logrado mejorar la textura y la consistencia impidiendo el proceso de maduración, al incorporar un gen que inhibe la formación de pectinasa, enzima que se activa en el curso del envejecimiento del fruto y que produce una degradación de la pared celular y la pérdida de la consistencia del fruto.

En maíz se trabaja en aumentar el contenido en ácido oleico y en incrementar la producción del almidones específicos. En tabaco y soja, se ha conseguido aumentar el contenido en metionina, aminoácido esencial, mejorando así la calidad nutritiva de las especies. El gen transferido procede de una planta silvestre que es abundante en el Amazonas (Bertollatia excelsia) y que posee un alto contenido en éste y otros aminoácidos. 

Resistencia a estrés abióticos.
Las bacterias Pseudomonas syringae y Erwinia herbicola, cuyos hábitat naturales son las plantas, son en gran parte responsables de los daños de las heladas y el frío en muchos vegetales, al facilitar la producción de cristales de hielo con una proteína que actúa como núcleo de cristalización. La separación del gen implicado permite obtener colonias de estas bacterias que, una vez inoculadas en grandes cantidades en la planta, le confieren una mayor resistencia a las bajas temperaturas.

En cualquier caso, la resistencia a condiciones adversas como frío, heladas, salinidad, etc., es muy difícil de conseguir vía biotecnología, ya que la genética de la resistencia suele ser poligenética, interviniendo múltiples factores. 

Otras...
  • En el campo de la horticultura se han obtenido variedades coloreadas imposibles de obtener por cruzamiento o hibridación, como el el caso de la rosa de color azul a partir de un gen de petunia y que es el responsable de la síntesis de delfinidinas (pigmento responsable del color azul). En clavel también se ha conseguido insertar genes que colorean esta planta de color violeta.
  • También se ha conseguido mejorar la fijación de nitrógeno por parte de las bacterias fijadoras que viven en simbiosis con las leguminosas. Otra línea de trabajo es la transferencia a cereales de los genes de nitrificación de dichas bacterias, aunque es enormemente compleja al estar implicados muchísimos genes.
  • En colza y tabaco, se ha logrado obtener plantas androestériles gracias a la introducción de un gen quimérico compuesto por dos partes: una que sólo se expresa en el tejido de la antera que rodea los granos de polen y otra que codifica la síntesis de una enzima que destruye el ARN en las células de dicho tejido. Este procedimiento permitirá la obtención de híbridos comerciales con mayor facilidad.
  • En la industria auxiliar a la agricultura destaca la producción de plásticos biodegradables procedentes de plantas en las que se les ha introducido genes codificadores del poli-b-hidroxibutirato, una sal derivada del butírico. Cuando estos genes se expresan en plantas se sabe que de cada 100 gr de planta se puede obtener 1 gr. de plástico biodegradable.
  • Producción de plantas transgénicas productoras de vacunas, como tétanos, malaria en plantas de banana, lechuga, mango, etc.
Fuentes: 


1.1.2. Biotecnología de Primera, Segunda y Tercera Generacion

Primera Generacion: 

El hombre ha manipulado organismos vivos para resolver diferentes problemas y mejorar su forma de vida durante milenios los siguientes ejemplos demuestra lo planteado anteriormente:
  • El cultivo de plantas y la domesticación de animales comenzó en el período Neolítico.
  • En 1981 se descubrió una tablilla babilonia que data de 6000 años antes de Jesucristo, en la que se describe la preparación de la cerveza.
  • Según la Biblia, Noé "sufrió" accidentalmente los efectos de la fermentación espontánea del mosto de la uva.
  • En la Iliada, de Homero, se habla de "Vino burbujeante" y en el bíblico libro de los Salmos se menciona una copa de espumoso.

En este sentido se puede aclarar que la Biotecnología es tan antigua casi como la propia humanidad a pesar del desconocimiento del término como tal.
Los procesos biotecnológicos conocidos de modo empírico desde la antigüedad y que constituyen productos de gran demanda como: cerveza, vino, pan, vinagre, quesos, yogurt, obtenidos por la fermentación espontánea constituyen las primeras producciones biotecnológicas y se insertan por sí mismo en las actuales fuentes de alimentación humana.
A esta primera etapa representadas por productos que desde el siglo pasado el hombre ha sido capaz de obtener, utilizando para ello el auxilio de elementos vivos mediante el mecanismo fermentativo que fue llamada la Biotecnología de Primera Generación considerada su etapa desde seis mil años antes de nuestra era y hasta principios del siglo XIX en el que llega la tecnología moderna.
En el siglo XVIII cobra cuerpo la idea que la materia viva puede ser estudiada como la materia inanimada, es decir usando el método experimental.
Hacia la primera mitad del siglo XX aparecen en el mercado nuevas producciones biológicas, relacionadas con la satisfacción de necesidades vitales del hombre, que van desde la salud humana y animal hasta la alimentación y el bienestar

Segunda Generacion:

Surge la denominada Biotecnología de Segunda Generación o Era de los Antibióticos que origino la obtención de productos de utilidad incuestionable, que continúan siendo indispensables para la vida de la humanidad, ejemplo de estos productos son: los antibióticos, las vacunas naturales, vitaminas,proteínas unicelulares, enzimas, polisacáridos, alcohol industrial, entre otros.

Esta etapa se caracterizó por el desarrollo científico técnico de la ingeniería de procesos, transformaciones microbianas inmovilización de células, cultivo de tejidos y la fermentación continua. El paulatino desarrollo de la ciencia y la técnica, la profundización en el conocimiento teórico de los procesos de la vida, el diseño y construcción de equipos necesarios para los estudios básicos y el auge del desarrollo tecnológico, hizo posible en la segunda mitad del siglo XX el descubrimiento de una serie de fenómenos que marcarían el rumbo y desarrollo acelerado de las ciencias e incidirían. Entre algunos de los descubrimientos más relevantes se pueden citar:

  • 1953- Sanger: Logra por primera vez establecer la estructura de una proteína: la insulina. Avanza la profundización del conocimiento respecto a la composición química y estructural de las importantísimas moléculas biológicas que son las proteínas, llamadas moléculas de la vida.
  • 1963- Niremberg: Descubre y descifra el código genético contenido en las moléculas de ADN, formado por la combinación de cuatro bases nitrogenadas (A, T, G, C). Sus estudios y análisis de las propiedades del código genético le permiten definir su universalidad, es decir que la información es leída e igualmente conocida desde las bacterias hasta el hombre.
  • 1928- Alexander Fleming: Descubrió de forma accidental la obtención de la penicilina producida por un hongo.
  • 1940- A partir de este año el desarrollo tecnológico (ingeniería química) aliado a la microbiología y la bioquímica permiten la producción de antibióticos, ácidos orgánicos, esteroides y las vacunas.
En la década de 1960 a 1970 se desarrollaron las transformaciones microbianas posibilitando la obtención de metabolitos como aminoácidos y vitaminas.

Las vitaminas son sustancias orgánicas indispensables en pequeñas cantidades para el crecimiento y buen funcionamiento del organismo. Su ausencia o déficit acarrea enfermedades carenciales o avitaminosis. Ejemplo de enfermedades producidas por la carencia de vitaminas son: (según el diccionario terminológico de Biología)

  • Escorbuto: Defectos en la cicatrización, debilidad general, sangramiento de encías, hemorragias y pérdidas de la dentina, carencia de vitamina C.
  • Raquitismo Infantil: Talla y desarrollo óseo deficitario, carencia de vitamina D.
  • Osteomalacia del adulto: Huesos blandos, carencia de vitamina D.

Los microorganismos pueden ser utilizados en la producción de ciertas vitaminas como la tiamina (B1), la riboflavina (B2), ácido ascórbico (Vitamina C), entre otros.

A pesar de la obtención de diversas vitaminas a nivel de Laboratorio es importante destacar que existen fuentes naturales expertas para incorporárselas al organismo a través de una nutrición equilibrada o balanceada para contribuir al mantenimiento de la salud.

Se concluye que esta etapa podemos decir que se fundamentaba en el empleo de microorganismos puros a los cuáles se les conocía su fisiología(función). En estos casos se trabaja con microorganismos naturales, como también se les denomina por ser la forma en que se encuentran en lanaturaleza. Esto significa que el microorganismo no es manipulado genéticamente.

Tercera Generacion:

A partir de los años 40 del siglo XX comenzaron a realizarse una serie de descubrimiento que permitieron sentar las bases para el desarrollo ulterior de la Biotecnología "moderna" o de Tercera Generación. Ejemplos de estos descubrimientos de forma abreviada fueron:

  • 1940: Descubrimiento del ADN como material de los genes y se le considera el factor transformante.
  • 1953: Watson y Crick descubrieron la estructura del doble hélice del ADN.
  • 1956: Se descubre la enzima que interviene en la síntesis de los ácidos nucleicos y se aisló la enzima del ADN polimerasa I identificando de esta forma el mecanismo de la replicación del ADN.
  • 1966: Se descubre que el código genético es universal, funciona de igual forma en todos los organismos vivos, desde los microorganismos más simples hasta el hombre.
  • 1973: Por primera vez se lograron introducir fragmentos de ADN en una bacteria, por lo que la misma era capaz de sintetizar una proteína humana.

En este cuadro de avances y conocimientos lo que abre la posibilidad de salvar las barreras entre especies, y de introducir genes de un organismo en otro no relacionado. Surge así la tecnología del ADN recombinante con el desarrollo de la Ingeniería Genética. Productos como: La Insulina Humana, los anticuerpos monoclonales y los Interferones son representativos de esta etapa de la Biotecnología contemporánea, obtenidos todos con un enfoque amplio, experimentado y condicionado a la voluntad del hombre para satisfacer sus necesidades vitales y calidad de vida.

Hacia los finales del siglo XX e inicios del XXI asistimos a otra revolución del conocimiento científico de influencia directa en la vida de la Sociedad. Se incrementa el nivel de integración de las Ciencias a partir del conocimiento acumulado y las nuevas tecnologías. En al Biotecnología de Cuarta Generación, se combinan las Ciencias de la Información con la Biología y surge la Bioinformática desarrollándose una nueva plataforma de trabajo en la búsqueda de nuevos productos, y donde la satisfacción del hombre sigue siendo el principal objetivo.