BIOTECNOLOGÍA
Se define Biotecnología como la aplicación de procedimientos científicos y técnicas a la transformación de ciertas materias por agentes biológicos para producir bienes y servicios. Estos agentes biológicos son esencialmente microorganismos, células vegetales o animales y enzimas. Los “bienes y servicios” tienen que ver con la agricultura, la pesca, así como las industrias alimentaria y farmacéutica.
La biotecnología no es, en si misma una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias (Biología, Genética, Bioquímica, Virológica, Agronomía, Ingeniería, Química, Medicina y Veterinaria entre otras).
Hay muchas definiciones para describir la biotecnología. En términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.
La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domésticos.
Procesos con la producción de cerveza, vino, queso yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como la leche, en un producto de fermentación más apetecible como el yogurt.
Algunos investigadores han participado de la formación de componías de biotecnología que utilizan la tecnología del ADN recombinante para desarrollar productos como hormonas, factores de coagulación, plantas resistentes a herbicidas, enzimas para la producción de alimentos y vacunas.
HISTORIA
La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro períodos.
El primero corresponde a la era anterior a Pasteur y sus comienzos se confunden con los de la humanidad. En esta época, la biotecnología se refiere a las prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus cruzas, y a la fermentación como un proceso para preservar y enriquecer el contenido proteínico de los alimentos. Este período se extiende hasta la segunda mitad del siglo XIX y se caracteriza como la aplicación artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria. Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción moderna.
La segunda era biotecnológica comienza con la identificación, por Pasteur, de los microorganismos como causa de la fermentación y el siguiente descubrimiento por parte de Buchner de la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras, de convertir azúcares en alcohol.
La tercera época en la historia de la biotecnología se caracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que por un lado la expansión vertiginosa de la industria petroquímica tiende a desplazar los procesos biotecnológicos de la fermentación, pero por otro, el descubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928, sentaría las bases para la producción en gran escala de antibióticos, a partir de la década de los años cuarenta.
La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el descubrimiento de la doble estructura axial del ácido "deoxi-ribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilización de las enzimas, los primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 y aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler.
Estos han sido los acontecimientos fundamentales que han dado origen al auge de la biotecnología a partir de los años ochenta. Su aplicación rápida en áreas tan diversas como la agricultura, la industria alimenticia, la farmacéutica, los procesos de diagnóstico y tratamiento médico, la industria química, la minería y la informática, justifica las expectativas generadas en torno de estas tecnologías. Un aspecto fundamental de la nueva biotecnología es que es intensiva en el uso del conocimiento científico.
Se ha observado que la biotecnología no representa nada nuevo, ya que tanto la utilización de microorganismos en los procesos de fermentación tradicionales, así como las técnicas empíricas de selección genética y de hibridación, se ha usado a lo largo de toda la historia. Esto ha llevado a distinguir entre la biotecnología Tradicional y la Nueva biotecnología. Equivocadamente se tiende a asociar los procesos de fermentación con la primera y la Ingeniería genética con la segunda.
La Ingeniería genética no es sino el más reciente y espectacular desarrollo de la biotecnología, que no sustituye ninguna técnica preexistente, sino que más bien enriquece y amplia las posibilidades de aplicación y los usos de las biotecnologías tradicionales.
Cada ser vivo, desde el más simple hasta el más sofisticado, posee una carga genética o una huella digital, que determina una a una sus características: forma, color, sabor, tamaño, textura, etc. Desde que surgió la agricultura, hace más de 12,000 años, el ser humano identificó esas características en las plantas que cultivaba, y a lo largo del tiempo logró obtener plantas más resistentes a enfermedades y plagas así como más nutritivas y atractivas. Es decir, desde hace miles de años se han movilizado y seleccionado genes.
Las técnicas han ido evolucionando y actualmente es posible aislar una cierta característica (contenida en uno o varios genes), y transferirla a otro organismo gracias a la ingeniería genética.
LOS MICROORGANISMOS Y LA BIOTECNOLOGÍA
Aunque en el siglo XVII se descubrió la existencia de los microorganismos, no se les relacionó con estos procesos biotecnológicos. Fue Anton Von Leeuwenhoek quien descubrió la existencia de “animálculos móviles” en el agua, en la materia orgánica en descomposición y en los restos de alimentos extraídos de entre los dientes. También fue quien detecto por primera vez, en 1680, la presencia de levaduras en la cerveza en fermentación.
Sin embargo, fue Louis Pasteur quien demostró que la vida microscópica procedía siempre de la preexistente, así como que los microorganismos eran los que causantes de las fermentaciones.
A continuación mostraremos la utilidad e importancia de los microorganismos a nivel industrial, en la producción de alimentos, en el sector agrícola y ganadero, las levaduras, en la industria farmacéutica y en la producción de enzimas. Si bien la biotecnología es útil en diversos campos de la industria y la vida diaria, decidimos mencionar estos enfoques.
LOS MICROORGANISMOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL
A pesar de que todos los microorganismos son útiles en el sentido de que ayudan a reciclar los elementos en los ecosistemas, hay un pequeño número con importancia industrial. Ello se deba a que, como producto de su metabolismo, elaboran sustancias que no se obtienen por otros métodos de forma fácil o barata.
Hay tres grupos de microorganismos que tienen interés biotecnológico o industrial: bacterias (actinomicetos), levaduras y mohos.
Los actinomicetos son un grupo de eubacterias heterótrofas aerobias estrictas; morfológicamente están constituidos por un conjunto de filamentos ramificados (hifas).
Las eubacterias son también de interés comercial con formas unicelulares, pero no fotosintéticas.
Las levaduras son hongos ascomicetos unicelulares. En condiciones industriales, su reproducción es únicamente asexual por yemas. Se encuentran distribuidas en el suelo y pueden ser dispersadas por el viento y por los insectos.
Los mohos son hongos que no forman estructuras claramente macroscópicas portadoras de esporas, sino que se sitúan en pequeñas estructuras en los extremos de las hifas.
Los mohos producen, junto a las levaduras, fermentaciones que proporcionan bebida (sake), productos alimenticios (quesos especiales, soja coagulada), ácidos orgánicos (cítricos, láctico), antibióticos (penicilina) o enzimas (amilasas, pectinasas, proteasas).
Bacterias, levaduras y mohos son utilizados en las fermentaciones.
BIOTECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS
Desde el punto de vida de la nutrición humana y de los animales domésticos, podemos considerar a los microorganismos directamente como fuente nutricional o a los productos producidos biotecnológicamente por ellos.
Los propios microorganismos pueden considerarse como materias primas, susceptibles de procesamiento por su alto contenido proteínico, dado que aportan cantidades de glúcidos, vitaminas y minerales.
Por ejemplo, las espirulinas son especialmente ricas en aminoácidos esenciales, vitaminas y ácidos grasos poli insaturados; además es utilizada como suplemento dietético en la llamada alimentación natural.
La levadura seca, se utiliza como alimento para los animales de granja y suplemento dietético, debido a su riqueza en proteínas y vitaminas B.
Las microalgas como la Scenedesmus, se utiliza en la alimentación humana como sustitución a otras fuentes de proteínas como la soja, la carne o huevos, en dietas para peces, aves o gan
La biotecnología en el sector agrícola
Las nuevas técnicas de ingería genética abren amplias expectativas, tanto en la potenciación de características deseables: rendimiento de los cultivos, resistencia a herbicidas o plagas; como en la creación de variedades y especies nuevas.
Esto se logra a partir de cultivos de células vegetales, donde se pretende crear clones de plantas genéticamente idénticas en las que se ha introducido un gen que induzca alguna resistencia deseada, o clonar variedades ya resistentes a ciertas enfermedades o con mayor capacidad productiva. Esto es lo que se conoce como organismos transgénicos. Hoy día a partir de genes transgénicos se han obtenido variedades transgénicas de tomate, algodón o trigo, arroz, maíz, etc.
La biotecnología en la ganadería
Con la ingeniería genética se busca evitar ciertas patologías y aumentar la producción de carne o leche, sin los riesgos (biológicos y legales) que implica en engorde artificial con hormonas. Los mayores éxitos de la ingeniería genética se han obtenido en acuicultura. Los peces son un buen material para las manipulaciones genéticas, debido a la fecundación externa y a que sus huevos, por su tamaño, permiten fácilmente la microinyección de fragmentos de ADN reconstruidos.
Las levaduras
Únicamente unas pocas especies de levaduras tienen interés industrial.
La más importante, es Saccharomyces cerevistae, cuyas diferentes cepas se utilizan para fabricar cerveza, sake (o cerveza de arroz), alcoholes industriales y pan.
Estos organismos solo son capaces de fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que sus polímeros (disacáridos o polisacáridos) deben ser previamente degradados hasta ellos.
LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA
La incorporación de las técnicas microbiológicas por la industria farmacéutica, en la década de 1940, significo una autentica revolución en la sanidad. Entre las sustancias producidas por microorganismos, los antibióticos son los fármacos más importantes tanto desde el punto de vista clínico como comercial. Les siguen las hormonas esteroides, la insulina, los antígenos bacterianos y virales, los antifúngicos, las sustancias antitumorales y las vitaminas.
LA PRODUCCIÓN DE INSULINA
El primer producto génico humano manufacturado utilizando DNA recombinante y con licencia para usos terapéuticos fue la insulina humana, disponible desde 1982.
El método inicial para producir insulina mediante ADN recombinante es instructivo, debido a que muestra las posibilidades y dificultades de esta tecnología.
La obtención de insulina humana en bacterias se consigue produciendo cadenas polipeptídicas A y B en dos cultivos bacterianos separados que posteriormente se unen químicamente (por puentes disulfuro) para producir insulina.
Debido a que la insulina es una hormona proteica (regula el metabolismo del azúcar), resultó más práctico sintetizar químicamente las secuencias de DNA que intentar aislar el gen de la insulina de tejido humano. La cadena A contiene 63 bases y la B 90 bases.
Cuando se sintetizaron los polinucleótidos, se añadieron a cada extremo sitios de acción de enzimas de restricción para así poder ligar este polinucleótido a un vector plasmídico.
Para obtener una expresión efectiva los genes sintetizados se insertaron a continuación de un promotor de Escherichia coli pero de tal manera que el fragmento de insulina se sintetizara como parte de una proteína de fusión.
Las proteínas de fusión se purificaban en los extratos bacterianos y se trataban con Bromuro de Cianógeno, que corta la proteína de fusión produciendo B-galactosidasa y una de las subunidades de la insulina.
Una ventaja de la proteína de fusión es, que el producto de fusión es más estable en Escherichia coli que en la insulina sola. Se manipulo genéticamente el gen de fusión para insertar una metionina en el punto de unión entre la B-galactosidasa y una de las subunidades de la insulina.
La razón de esto, es que el Bromuro de Cianógeno rompe específicamente las cadenas polipeptídicas en los residuos de metionina, permitiendo recuperar la insulina una vez que se ha aislado la proteína de fusión de la bacteria. La insulina no contiene metionina por lo que no se ve afectada por el tratamiento con Bromuro de Cianógeno.
Finalmente, la insulina humana biosintética, es idéntica en todos los aspectos a la insulina purificada del páncreas humano.
LA BIOTECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN DE ENZIMAS
Se ha dicho que gran parte de la biotecnología radica en el poder transformador de los enzimas. Estas proteínas las sintetizan los microorganismos y, o bien actúan para fabricar el producto deseado, o son ellas mismas la sustancia de interés que se obtienen del fermentador.
Hoy día se está utilizando la producción de enzimas a partir de microorganismos. Ello se debe a las técnicas genéticas que permiten seleccionara organismos superproductores de enzimas, en condiciones controladas con nutrientes adecuados.
Algunos usos industriales comunes de las enzimas son:
· Fabricación de detergentes biológicos: las proteasas producidas extracelularmente por bacterias, se utilizan para disolver manchas de proteínas en la ropa o en los lavavajillas para eliminar residuos alimentarios.
Las amilasas se usan en lavarropas y lavavajillas para eliminar manchas de algodón. La celulosa ablanda y aviva los colores de tejidos de algodón.
· Industria alimentaria para bebés: la Tripsina se utiliza para predigerir comidas para bebes.
· Industria cervecera: las enzimas que se utilizan en la industria cervecera, se encuentran amilasas y proteasas.
· Industria del cuero: las proteasas se utilizan para eliminar el pelo de la piel y hacer el cuero más flexible.
· Industria papelera: las amilasas se usan para degradar el almidón en moléculas menores que tiene menor viscosidad y que se usan para llenar espacios entre las fibras de celulosa, con lo que se consigue un producto más liso y suave. También se utilizan para recubrir papel.
· Industria fotográfica: las proteasas disuelven la gelatina de la película permitiendo recuperar la plata presente.
Como hemos visto el uso de la Biotecnología es muy amplio y en diversos campos se los utiliza, como en la medicina y en la protección del medio ambiente; todo es con motivos de producir bienes y servicios al hombre para su beneficio.
Sin duda debemos de valorar esos “pequeños seres microscópicos” llamados microorganismos pues pueden mantenernos vivos y salvarnos la vida en diferentes aspectos.
Se define Biotecnología como la aplicación de procedimientos científicos y técnicas a la transformación de ciertas materias por agentes biológicos para producir bienes y servicios. Estos agentes biológicos son esencialmente microorganismos, células vegetales o animales y enzimas. Los “bienes y servicios” tienen que ver con la agricultura, la pesca, así como las industrias alimentaria y farmacéutica.
La biotecnología no es, en si misma una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias (Biología, Genética, Bioquímica, Virológica, Agronomía, Ingeniería, Química, Medicina y Veterinaria entre otras).
Hay muchas definiciones para describir la biotecnología. En términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.
La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domésticos.
Procesos con la producción de cerveza, vino, queso yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como la leche, en un producto de fermentación más apetecible como el yogurt.
Algunos investigadores han participado de la formación de componías de biotecnología que utilizan la tecnología del ADN recombinante para desarrollar productos como hormonas, factores de coagulación, plantas resistentes a herbicidas, enzimas para la producción de alimentos y vacunas.
HISTORIA
La historia de la biotecnología puede dividirse en cuatro períodos.
El primero corresponde a la era anterior a Pasteur y sus comienzos se confunden con los de la humanidad. En esta época, la biotecnología se refiere a las prácticas empíricas de selección de plantas y animales y sus cruzas, y a la fermentación como un proceso para preservar y enriquecer el contenido proteínico de los alimentos. Este período se extiende hasta la segunda mitad del siglo XIX y se caracteriza como la aplicación artesanal de una experiencia resultante de la práctica diaria. Era tecnología sin ciencia subyacente en su acepción moderna.
La segunda era biotecnológica comienza con la identificación, por Pasteur, de los microorganismos como causa de la fermentación y el siguiente descubrimiento por parte de Buchner de la capacidad de las enzimas, extraídas de las levaduras, de convertir azúcares en alcohol.
La tercera época en la historia de la biotecnología se caracteriza por desarrollos en cierto sentido opuestos, ya que por un lado la expansión vertiginosa de la industria petroquímica tiende a desplazar los procesos biotecnológicos de la fermentación, pero por otro, el descubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928, sentaría las bases para la producción en gran escala de antibióticos, a partir de la década de los años cuarenta.
La cuarta era de la biotecnología es la actual. Se inicia con el descubrimiento de la doble estructura axial del ácido "deoxi-ribonucleico" (ADN) por Crick y Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilización de las enzimas, los primeros experimentos de ingeniería genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 y aplicación en 1975 de la técnica del "hibridoma" para la producción de anticuerpos "monoclonales", gracias a los trabajos de Milstein y Kohler.
Estos han sido los acontecimientos fundamentales que han dado origen al auge de la biotecnología a partir de los años ochenta. Su aplicación rápida en áreas tan diversas como la agricultura, la industria alimenticia, la farmacéutica, los procesos de diagnóstico y tratamiento médico, la industria química, la minería y la informática, justifica las expectativas generadas en torno de estas tecnologías. Un aspecto fundamental de la nueva biotecnología es que es intensiva en el uso del conocimiento científico.
Se ha observado que la biotecnología no representa nada nuevo, ya que tanto la utilización de microorganismos en los procesos de fermentación tradicionales, así como las técnicas empíricas de selección genética y de hibridación, se ha usado a lo largo de toda la historia. Esto ha llevado a distinguir entre la biotecnología Tradicional y la Nueva biotecnología. Equivocadamente se tiende a asociar los procesos de fermentación con la primera y la Ingeniería genética con la segunda.
La Ingeniería genética no es sino el más reciente y espectacular desarrollo de la biotecnología, que no sustituye ninguna técnica preexistente, sino que más bien enriquece y amplia las posibilidades de aplicación y los usos de las biotecnologías tradicionales.
Cada ser vivo, desde el más simple hasta el más sofisticado, posee una carga genética o una huella digital, que determina una a una sus características: forma, color, sabor, tamaño, textura, etc. Desde que surgió la agricultura, hace más de 12,000 años, el ser humano identificó esas características en las plantas que cultivaba, y a lo largo del tiempo logró obtener plantas más resistentes a enfermedades y plagas así como más nutritivas y atractivas. Es decir, desde hace miles de años se han movilizado y seleccionado genes.
Las técnicas han ido evolucionando y actualmente es posible aislar una cierta característica (contenida en uno o varios genes), y transferirla a otro organismo gracias a la ingeniería genética.
LOS MICROORGANISMOS Y LA BIOTECNOLOGÍA
Aunque en el siglo XVII se descubrió la existencia de los microorganismos, no se les relacionó con estos procesos biotecnológicos. Fue Anton Von Leeuwenhoek quien descubrió la existencia de “animálculos móviles” en el agua, en la materia orgánica en descomposición y en los restos de alimentos extraídos de entre los dientes. También fue quien detecto por primera vez, en 1680, la presencia de levaduras en la cerveza en fermentación.
Sin embargo, fue Louis Pasteur quien demostró que la vida microscópica procedía siempre de la preexistente, así como que los microorganismos eran los que causantes de las fermentaciones.
A continuación mostraremos la utilidad e importancia de los microorganismos a nivel industrial, en la producción de alimentos, en el sector agrícola y ganadero, las levaduras, en la industria farmacéutica y en la producción de enzimas. Si bien la biotecnología es útil en diversos campos de la industria y la vida diaria, decidimos mencionar estos enfoques.
LOS MICROORGANISMOS DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL
A pesar de que todos los microorganismos son útiles en el sentido de que ayudan a reciclar los elementos en los ecosistemas, hay un pequeño número con importancia industrial. Ello se deba a que, como producto de su metabolismo, elaboran sustancias que no se obtienen por otros métodos de forma fácil o barata.
Hay tres grupos de microorganismos que tienen interés biotecnológico o industrial: bacterias (actinomicetos), levaduras y mohos.
Los actinomicetos son un grupo de eubacterias heterótrofas aerobias estrictas; morfológicamente están constituidos por un conjunto de filamentos ramificados (hifas).
Las eubacterias son también de interés comercial con formas unicelulares, pero no fotosintéticas.
Las levaduras son hongos ascomicetos unicelulares. En condiciones industriales, su reproducción es únicamente asexual por yemas. Se encuentran distribuidas en el suelo y pueden ser dispersadas por el viento y por los insectos.
Los mohos son hongos que no forman estructuras claramente macroscópicas portadoras de esporas, sino que se sitúan en pequeñas estructuras en los extremos de las hifas.
Los mohos producen, junto a las levaduras, fermentaciones que proporcionan bebida (sake), productos alimenticios (quesos especiales, soja coagulada), ácidos orgánicos (cítricos, láctico), antibióticos (penicilina) o enzimas (amilasas, pectinasas, proteasas).
Bacterias, levaduras y mohos son utilizados en las fermentaciones.
BIOTECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS
Desde el punto de vida de la nutrición humana y de los animales domésticos, podemos considerar a los microorganismos directamente como fuente nutricional o a los productos producidos biotecnológicamente por ellos.
Los propios microorganismos pueden considerarse como materias primas, susceptibles de procesamiento por su alto contenido proteínico, dado que aportan cantidades de glúcidos, vitaminas y minerales.
Por ejemplo, las espirulinas son especialmente ricas en aminoácidos esenciales, vitaminas y ácidos grasos poli insaturados; además es utilizada como suplemento dietético en la llamada alimentación natural.
La levadura seca, se utiliza como alimento para los animales de granja y suplemento dietético, debido a su riqueza en proteínas y vitaminas B.
Las microalgas como la Scenedesmus, se utiliza en la alimentación humana como sustitución a otras fuentes de proteínas como la soja, la carne o huevos, en dietas para peces, aves o gan
La biotecnología en el sector agrícola
Las nuevas técnicas de ingería genética abren amplias expectativas, tanto en la potenciación de características deseables: rendimiento de los cultivos, resistencia a herbicidas o plagas; como en la creación de variedades y especies nuevas.
Esto se logra a partir de cultivos de células vegetales, donde se pretende crear clones de plantas genéticamente idénticas en las que se ha introducido un gen que induzca alguna resistencia deseada, o clonar variedades ya resistentes a ciertas enfermedades o con mayor capacidad productiva. Esto es lo que se conoce como organismos transgénicos. Hoy día a partir de genes transgénicos se han obtenido variedades transgénicas de tomate, algodón o trigo, arroz, maíz, etc.
La biotecnología en la ganadería
Con la ingeniería genética se busca evitar ciertas patologías y aumentar la producción de carne o leche, sin los riesgos (biológicos y legales) que implica en engorde artificial con hormonas. Los mayores éxitos de la ingeniería genética se han obtenido en acuicultura. Los peces son un buen material para las manipulaciones genéticas, debido a la fecundación externa y a que sus huevos, por su tamaño, permiten fácilmente la microinyección de fragmentos de ADN reconstruidos.
Las levaduras
Únicamente unas pocas especies de levaduras tienen interés industrial.
La más importante, es Saccharomyces cerevistae, cuyas diferentes cepas se utilizan para fabricar cerveza, sake (o cerveza de arroz), alcoholes industriales y pan.
Estos organismos solo son capaces de fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que sus polímeros (disacáridos o polisacáridos) deben ser previamente degradados hasta ellos.
LA BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA
La incorporación de las técnicas microbiológicas por la industria farmacéutica, en la década de 1940, significo una autentica revolución en la sanidad. Entre las sustancias producidas por microorganismos, los antibióticos son los fármacos más importantes tanto desde el punto de vista clínico como comercial. Les siguen las hormonas esteroides, la insulina, los antígenos bacterianos y virales, los antifúngicos, las sustancias antitumorales y las vitaminas.
LA PRODUCCIÓN DE INSULINA
El primer producto génico humano manufacturado utilizando DNA recombinante y con licencia para usos terapéuticos fue la insulina humana, disponible desde 1982.
El método inicial para producir insulina mediante ADN recombinante es instructivo, debido a que muestra las posibilidades y dificultades de esta tecnología.
La obtención de insulina humana en bacterias se consigue produciendo cadenas polipeptídicas A y B en dos cultivos bacterianos separados que posteriormente se unen químicamente (por puentes disulfuro) para producir insulina.
Debido a que la insulina es una hormona proteica (regula el metabolismo del azúcar), resultó más práctico sintetizar químicamente las secuencias de DNA que intentar aislar el gen de la insulina de tejido humano. La cadena A contiene 63 bases y la B 90 bases.
Cuando se sintetizaron los polinucleótidos, se añadieron a cada extremo sitios de acción de enzimas de restricción para así poder ligar este polinucleótido a un vector plasmídico.
Para obtener una expresión efectiva los genes sintetizados se insertaron a continuación de un promotor de Escherichia coli pero de tal manera que el fragmento de insulina se sintetizara como parte de una proteína de fusión.
Las proteínas de fusión se purificaban en los extratos bacterianos y se trataban con Bromuro de Cianógeno, que corta la proteína de fusión produciendo B-galactosidasa y una de las subunidades de la insulina.
Una ventaja de la proteína de fusión es, que el producto de fusión es más estable en Escherichia coli que en la insulina sola. Se manipulo genéticamente el gen de fusión para insertar una metionina en el punto de unión entre la B-galactosidasa y una de las subunidades de la insulina.
La razón de esto, es que el Bromuro de Cianógeno rompe específicamente las cadenas polipeptídicas en los residuos de metionina, permitiendo recuperar la insulina una vez que se ha aislado la proteína de fusión de la bacteria. La insulina no contiene metionina por lo que no se ve afectada por el tratamiento con Bromuro de Cianógeno.
Finalmente, la insulina humana biosintética, es idéntica en todos los aspectos a la insulina purificada del páncreas humano.
LA BIOTECNOLOGÍA Y PRODUCCIÓN DE ENZIMAS
Se ha dicho que gran parte de la biotecnología radica en el poder transformador de los enzimas. Estas proteínas las sintetizan los microorganismos y, o bien actúan para fabricar el producto deseado, o son ellas mismas la sustancia de interés que se obtienen del fermentador.
Hoy día se está utilizando la producción de enzimas a partir de microorganismos. Ello se debe a las técnicas genéticas que permiten seleccionara organismos superproductores de enzimas, en condiciones controladas con nutrientes adecuados.
Algunos usos industriales comunes de las enzimas son:
· Fabricación de detergentes biológicos: las proteasas producidas extracelularmente por bacterias, se utilizan para disolver manchas de proteínas en la ropa o en los lavavajillas para eliminar residuos alimentarios.
Las amilasas se usan en lavarropas y lavavajillas para eliminar manchas de algodón. La celulosa ablanda y aviva los colores de tejidos de algodón.
· Industria alimentaria para bebés: la Tripsina se utiliza para predigerir comidas para bebes.
· Industria cervecera: las enzimas que se utilizan en la industria cervecera, se encuentran amilasas y proteasas.
· Industria del cuero: las proteasas se utilizan para eliminar el pelo de la piel y hacer el cuero más flexible.
· Industria papelera: las amilasas se usan para degradar el almidón en moléculas menores que tiene menor viscosidad y que se usan para llenar espacios entre las fibras de celulosa, con lo que se consigue un producto más liso y suave. También se utilizan para recubrir papel.
· Industria fotográfica: las proteasas disuelven la gelatina de la película permitiendo recuperar la plata presente.
Como hemos visto el uso de la Biotecnología es muy amplio y en diversos campos se los utiliza, como en la medicina y en la protección del medio ambiente; todo es con motivos de producir bienes y servicios al hombre para su beneficio.
Sin duda debemos de valorar esos “pequeños seres microscópicos” llamados microorganismos pues pueden mantenernos vivos y salvarnos la vida en diferentes aspectos.
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