BIOTECNOLOGÍACurso de verano

2012

Prof. Ana María Ronco PhD

Dpto. de Ingeniería Química y BiotecnologíaFac. Ciencias Físicas y Matemáticas

INTAUniversidad de Chile

Biotecnología

Uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor

para el ser humano.

Biotecnología Tradicional

Comprende las tecnologías y procedimientos fruto del conocimiento y experimentación realizada en forma colectiva y acumulativa de generación en generación por agricultores

Biotecnología ModernaToda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos enusos específicos.(Convenio sobre Diversidad Biológica de las Naciones Unidas 1992)

CLASIFICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA

La biotecnología puede ser clasificada en cinco ampliasáreas.

· Biotecnología en Salud Humana.· Biotecnología Animal.· Biotecnología Industrial.· Biotecnología Vegetal.· Biotecnología Ambiental.

Técnicas biotecnológicas:

- Fermentación

-Conversión anaeróbica ( sin oxígeno) de las moléculas

orgánicas, generalmente hidratos de carbono, en alcohol y otras

moléculas orgánicas (ej ácido láctico) y gases, mediante la

acción de ciertas enzimas producidas por levaduras, hongos o

bacterias

Técnicas biotecnológicas:

- Cultivo de células y tejidos

Técnicas biotecnológicas:

-Tecnología del ADN:

Manipulación, aislamiento, recombinación y expresión de genes

Ingeniería Genética: conjunto de técnicas utilizadas para modificar el material genético de un organismo vivo, a través de la introducción de uno o más genes provenientes de otra especie o de origen artificial o mediante la manipulación o recombinación genética de sus propios genes

Técnicas biotecnológicas:

- Anticuerpos monoclonales (Mab)

Son sintetizados por un mismo clon de células lo que lo hace

específico para un antígeno determinado y específico

USOS POTENCIALES DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN BIOTECNOLOGÍA APLICABLES A LA INDUSTRIA NACIONAL

SECTOR AGRÍCOLA

a) Plantas Resistencia a plagas, herbicidasTests de diagnósticosRasgos agronómicos

b) Animales VacunasHormonas de crecimientoTecnologías reproductivas

SECTOR ACUÍCOLA

Gestión en Salud y NutriciónMejoramiento de especies y reproducciónGestión de soluciones ambientalesEstrategias de control de calidadTecnologías y equipos de producción y laboratorio

SECTOR RECURSOS NATURALES

Estudios de Microorganismos para mineríaAplicaciones en recuperación de petróleoAplicaciones en biolixiviaciónRegeneración forestal e industrias derivadas (celulosa)Protección forestal : plagasEvaluación del impacto ambiental

SECTOR MEDIO AMBIENTE

Biodetección de contaminantes Bioindicadores

Liquen, Daphnia magna, peces fluorescentes y Vibrio fischeri (bacteria).

SECTOR MEDIO AMBIENTE

Monitoreo y limpieza del aireSelección/modificación de microorganismosBiotratamiento de efluentes y desechosBiorremediaciónEquipos instrumentación y biosensoresBioseguridad

SECTOR SALUD HUMANA

VacunasNuevos fármacos para enfermedades, y control del dolor

BIOTECNOLOGÍA

Bioquímica QuímicaBiología Molecular Microbiología

Genética Biología Celular

DROGAS VACUNAS ALIMENTOS Y BEBIDASDIAGNÓSTICO

Biología

CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LOS SERES VIVOS

1. ORGANIZACIÓN: compleja: diferentes niveles, gran diversidad

2. CRECIMIENTO Y METABOLISMO: para crecer y desarrollarse se necesita ENERGIA

3. REPRODUCCION

4. HERENCIA: información genética

5. OTRAS: movimiento, capacidad de respuesta, homeostasis, adaptación, etc.

ORGANISMOS VIVOS FORMADOS POR C,H,O,N

Composición muy diferente a la de la corteza terrestre

Por qué???

1. Forman gases2. Solubles en agua3. Forman enlaces covalentes

Abu

ndan

cia

rela

tiva

(%)

Enlace covalente: se comparten electrones

Energía de enlace entre átomos de biomoléculas

* A mayor energía de enlace para disociarlo (ruptura) más fuerte el enlace

Tipo de enlace

Energía dedisociación

Tipo deenlace

Energía dedisociación

Enlace simple Enlace doble

Enlace triple

EL AGUA

H2O

H

H

O

Estructura-Función

Características:

1. Sin carga2. No hay electrones

desapareados 3. Dipolo

+

+

–

HO

H

| | | | | | | |

H

OPuente de H

Enlace coovalente H

Enlaces de H fuertes Enlaces de H débiles

Elevada polaridad Atrae iones y compuestos polares

Solubilidadinteracción

PROPIEDADES DEL AGUA

NOMBRE PROPIEDAD QUÍMICA BENEFICIO

Polaridad:

Distribución desigual de las cargas de los átomos que componen la

molécula.

Utilidad: permite solubilizar compuestos polares y iónicos

Ej: azúcar (polar) y sal (NaCl: iónico)

Elevado CE Absorbe y libera calor Estabiliza tº

PROPIEDADES DEL AGUA

NOMBRE PROPIEDAD QUÍMICA BENEFICIO

Calor específico (CE)

Cantidad de energía calórica que debe ser absorbida o liberada por un g

de sustancia para cambiar su tº en 1ºC.

Mide cuanto resiste una sustancia al cambiar su tº cuando absorbe o

pierde calor

CE del agua: 1 cal/g/ºC

Utilidad de esta propiedad: el calor que absorbe el agua se usa para

romper los enlaces de H entre las moléculas

Elevado CV Se rompen muchos enlaces de H

Evaporacióndisminución tº cuerpo

PROPIEDADES DEL AGUA

NOMBRE PROPIEDAD QUÍMICA BENEFICIO

Calor de Vaporización (CV):

Cantidad de calor que debe absorber una sustancia para

cambiar 1 g de agua líquida en vapor.

CV del agua: 586 cal para cambiar 1 g de agua líquida en

vapor.

Utilidad: enfriamiento de los organismos

Cohesión Enlaces de H mantienen moléculas unidas

Germinación

PROPIEDADES DEL AGUA

NOMBRE PROPIEDAD QUÍMICA BENEFICIO

Cohesión

Atracción entre moléculas polares: cuando la otra molécula polar es agua

se habla de cohesión.

Utilidad: Estado líquido del agua a temperaturas moderadas.

Tensión superficial

Cuando la otra molécula polar es diferente: adhesión , forma enlaces de H

Cuando el agua atrae sustancias con carga eléctrica: atracción

electrostática, responsable de la capilaridad.

Menor densidad de hielo

Moléculas de agua están másseparadas

Evita congela miento de lagos y mares

PROPIEDADES DEL AGUA

NOMBRE PROPIEDAD QUÍMICA BENEFICIO

Propiedades del H20 derivadas de la ruptura de sus enlaces covalentes

IONIZACIÓN : H20 OH- + H+

[ H+ ] = 1 x 10 –7 mol/L (M)

pH = - log [ H+ ] pH= 7

A < pH >Acidez

pH= concentración relativa de H+ en solución

Función del H2O en la formación de TAMPONES

pH sangre: 7.4

Uno de los mejores tampones de la sangre es H20 + CO2

H2O + CO2 H2CO3 HCO3– + H+

A > [ H+ ] < pH equilibrio hacia la izquierda

A < [ H+ ] > pH equilibrio hacia la derecha

pH de algunos fluídos

Cloro de casa

- Amoníaco de casa

NaHCO3

Agua de mar, clara de huevoSangre, lágrimas

Leche, saliva

Café

1 M NaOH

Cerveza

Jugo de tomateVino

Coca –Cola, vinagre

Jugo de limónJugo gástrico

1 M HCl

alcalinidad

neutro

acidez