En estos medios las bacterias pueden desarrollarse,
manifestar sus propiedades bioquímicas; para que la
bacteria pueda lograr su desarrollo es importante que el cultivo
contenga sustancias nutritivas, un pH adecuado, estar
esterilizado y protegido de contaminación.
Estos cultivos, según su estado físico
pueden ser sólidos o líquidos, y a su vez
también se clasifican en según su
composición química, su estado físico o
según su utilización; dependiendo de la bacteria a
analizar puede que el cultivo incluya proteínas, suero,
sangre o vitaminas, antibióticos o algún tipo de
inhibidor.
Los cultivos de bacterias se utilizan para el
aislamiento de algún microorganismo a partir del suelo,
agua, aire o cualquier sustrato natural; permiten la
identificación de bacterias dependiendo de las
características que vayan presentando en su desarrollo,
como la morfología y sus reacciones bioquímicas;
también los cultivos sirven para la obtención de
microorganismo patógenos o de sus toxinas para la
elaboración de productos biológicos.
Fig.3. Ejemplo de
cultivo de bacterias en agar.
1.2 PROCESOS DE FERMENTACIÓN EN LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA
La fermentación es un proceso que ha sido
utilizado ya hace mucho tiempo, sin embargo fue hasta el siglo
antepasado que se descubrió que en este proceso
participaban los organismos llamados levaduras. Es Luis Pasteur,
mientras hacia un estudio de los problemas relacionados con los
bebedores de vino, quien se da cuenta que este proceso es
facilitado por algunos microorganismos, los cuales se encontraban
en el aire y al contacto con el sustrato indicado se
desarrollaban con gran rapidez.
La fermentación es un proceso de
transformación de una sustancia orgánica en otra
utilizable y es una forma de conservación de alimentos;
consiste en una serie de reacciones
óxido-reducción, por la acción
catalítica de una enzima o algún fermento; llega a
ser comparada con el proceso de respiración, ya que en
ambos procesos, a partir de sustancias complejas, se obtienen
unas más sencillas, esto aunado a una liberación de
energía.
Con base a los productos obtenidos, son los que
caracterizan los tipos de fermentación:
Fermentación Pútrida.- Se lleva
a cabo cuando se desintegran las proteínas de seres
vivos. En este proceso se liberan diversos gases como la
putrescina y la cadaverina, y en algunos casos, la
liberación de amoniaco.Fermentación Láctica.- Se
utiliza la glucosa para obtener ácido láctico,
lo cual es utilizado para la fabricación de productos
lácteos como yogurt, queso, etc.Fermentación Acética.- Es una
fermentación bacteriana, que transforma el alcohol en
ácido acético o vinagre.Fermentación Alcohólica.- Es
producida por fermentos, es una reacción
anaeróbica. Des este tipo de fermentación se
obtiene la cerveza y el vino.
También de la fermentación se obtienen
productos como el pan, en el cual intervienen las levaduras, las
cuales fermentan el azúcar, despiden alcohol y
dióxido de carbono; en el caso de los vinos, los
azúcares de la uva se transforman en alcohol
etílico y dióxido de carbono, por medio de la
levadura.
Con los productos lácteos como el yogur y la
leche acidificada se emplean las bacterias necesarias para llevar
a cabo la fermentación láctica.
1.3 PRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICOS
La palabra antibiótico proviene del griego avti
-anti que significa en contra y de
ß?ot??ó?-bióticos que significa dado a la
vida. Los antibióticos son sustancias orgánicas
producidas por microorganismos, capaces de matar o inhibir el
crecimiento de otros microorganismos, por lo que se utiliza en
medicina humana, animal y en horticultura para tratar
enfermedades e infecciones producidas por dichos organismos; los
antibióticos han revolucionado el mundo de la medicina, ya
que gracias a ellos se curan varias enfermedades que antes eran
letales para la población.
Alexander Fleming fue el primer bacteriólogo en
utilizar la producción de antibióticos; mientras se
encontraba trabajando con un cultivo de estafilococos
accidentalmente se contaminó con el hongo Penicillium
notatum ; esto le permitió observar que alrededor del
moho se formaban zonas circulares en las que no se detectaba
presencia de bacterias.
Tiempo después Fleming logró aislar dicho
hongo bautizándolo como penicilina.
Con posterioridad a este hallazgo se desarrollaron
más fuentes de antibióticos, aunque no todos son
aceptados para uso medicinal humano ya que tienen un alto grado
de toxicidad.
Los antibióticos se pueden dividir en
bactericidas (capaces de eliminar a la bacteria), o en
bacteriostáticos (bloquean el crecimiento y su
multiplicación).
En los últimos años la producción
de antibióticos ha aumentado, ya que los mecanismo de
obtención de los mismo han ido avanzando, por ejemplo con
el penicillium chrysogenum se logra obtener mucho más
antibiótico que con el penicillium notatum, se han creado
cepas mutantes que le dan mucho más capacidad a los
antibióticos y las técnicas de purificación
ahora se pueden aplicar desde los tanques de cultivo.
Fig. 4. Alexander
Fleming, bacteriólogo británico y premio Nobel
1945; trabajando con los cultivos de
estafilococos.
Técnicas
de la ingeniería genética
Ingeniería Genética.- Rama
de la genética dedicada al estudio del ADN con el fin de
manipularlo, cortando y modificando genes, y lograr que se
expresen en otros organismos.
Entre las técnicas de Ingeniería
genética más relevantes en la actualidad son las de
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y las
técnicas de ADN recombinante.
2.1 REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR)
Es una técnica que permite obtener millones de
copias de ADN a partir de un segmento específico. Fue
diseñada por Kary Mullis y gracias a ello se han podido
llevar a cabo experimentos cuyos resultados se han aplicado a la
ingeniería genética.
Mediante el PCR es posible diagnosticar enfermedades del
tipo genético.
Se utilizan enzimas provenientes de microorganismos
termófilos, que resisten a altas temperaturas, y esto ha
facilitado la automatización de la prueba.
La Reacción en Cadena de la Polimerasa se basa en
la repetición de un ciclo formado por tres
etapas:
1. Desnaturalización del ADN doble
cadena.2. Hibridación.
3. Extensión.
Desnaturalización del ADN doble
cadena.- Se selecciona el segmento de ADN que se quiere
amplificar, después la doble hélice es sometida
a temperaturas de entre 93° – 98° C, logrando que las
cadenas se separen.Hibridación.- Las cadenas se
enfrían y se ponen en contacto con la enzima ADN
polimerasa y una cantidad de nucleótidos llamados
indicadores o primers; la enzima comienza a armar una nueva
cadena de ADN, después se forma una copia completa del
segmento de ADN la cual vuelve a ser sometida a las de
temperaturas de 93° – 98° C.Extensión o síntesis.- Las
moléculas de ADN se vuelven a separar, se ponen
nuevamente en contacto con los primers; a partir de esto se
obtienen cuatro copias del ADN original. El proceso de
calentamiento y enfriamiento, se repite varias veces,
obteniendo tantas copias como se requieran.
Fig.5. Ciclo de la
PCR
2.2 TÉCNICAS DE ADN RECOMBINANTE
Al descubrir la manera en que las células llevan
a cabo sus procesos, los biólogos moleculares han
desarrollado métodos para manipular los genes.
Mediante la tecnología del ADN recombinante es
posible transferir por medio de un vector, moléculas de
ADN de una célula a otra, aún cuando estas sean de
organismos distintos.
[Clonar un segmento de ADN es un proceso que necesita de
5 pasos:
cortar al ADN en posiciones precisas con
endonucleasas de restricción que actúan como
tijeras moleculares.Unir los fragmentos obtenidos, proceso que hace
naturalmente la ADN ligasa.seleccionar una pequeña molécula de
ADN capaz de autoreplicarse. Esto se logra utilizando
plásmidos o ADNs virales (vectores de
clonación). Las moléculas de ADN que
están compuestas de material genético de
diferentes fuentes se denominan ADNs
recombinantes.insertar los vectores de clonación a
células específicas que contienen toda la
maquinaria genética para la expresión de la
información contenida en el vector.seleccionar o identificar a las células que
contienen al ADN recombinante.][2]
Fig.6.
Representación de la clonación del
ADN.
2.3 PRODUCTOS OBTENIDOS
A partir de las técnicas de ADN recombinante se
han obtenido diversos productos, algunos de ellos destinados a la
preservación de la salud, otros a incrementar la
producción de alimentos tanto de origen vegetal como
animal, y otros a la producción de insumos por la
industria.
2.3.1 TRANSGÉNICOS
Los cultivos transgénicos son aquellos a los que
se les ha modificado su estructura genética, ya sea
insertando un gen de alguna otra especie o alterando su
estructura propia, buscando generar o aislar ciertas
características.
Las técnicas de ADN recombinante han logrado
obtener diversos productos que logran ser resistentes a plagas,
productos que duren frescos por más tiempo, etc., esto
ayuda a reducir el uso de insecticidas y el aumento en la
producción.
Las plantas transgénicas pueden aumentar la
producción de alimentos, pero a su vez pudiesen alterar el
equilibrio ecológico o bien, causar efectos negativos en
las personas que los consumen.
Grupos ecologistas como Greenpeace han hecho
campañas para poder frenar el consumo y producción
de este tipo de productos; piden a los gobiernos que paralicen de
forma inmediata la importación y que además se
establezca un sistema de evaluación de riesgos
ambientales, sanitarios, económicos, sociales, real y
creíble.
Fig.7. Logo de la
manifestación "No quiero transgénicos" de
Greenpeace
2.3.2 VACUNAS
La elaboración de vacunas se ha basado en la
obtención de virus o bacterias atenuados, que, al ser
inoculados, provoquen la respuesta inmune sin causar la
enfermedad.
Las nuevas vacunas se basan en la
identificación de las moléculas del microorganismo
patógeno que actúan como antígeno, y que
desatan la respuesta inmune. Posteriormente se identifica el
segmento de ADN que codifica para esas moléculas y se
inserta en un microorganismo inofensivo, el cual es inoculado
como vacuna, así la vacuna sólo contiene una
secuencia de ADN y se puede lograr la inmunización sin el
riesgo de que se desate la
enfermedad.[3]
2.3.3 ENZIMAS
Las técnicas de ADN recombinante se han aplicado
en la producción de enzimas que se aprovechan en distintas
áreas, como la medicina o la industria
alimentaria.
Fuente:
www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_54.asp?cuaderno=54
Aplicaciones de
las técnicas de ingeniería
genética
Todos lo que ha desarrollado la Biotecnología han
contribuido enormemente al avance científico en diversas
áreas económicas como lo son la industria, la
agricultura, la medicina y la ganadería.
3.1 APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
Se ha desarrollado y un tipo de bacteria que pueden
descomponer el petróleo, las cuales son utilizadas para
limpiar los derrames de petróleo. En algunas
compañías mineras se utilizan otro tipo de
bacterias que han sido modificadas para la extracción de
metales. Se utiliza en el tratamiento de agua y de
residuos.
Algunas sustancias como la Fenilalanina se produce por
ingeniería genética; con la fenilalanina se puede
producir el aspartame, el cual se utiliza como sustituto del
azúcar.
Se han encontrado otro tipo de bacterias que eliminan
toxinas de los basureros de desechos tóxicos.
3.2 APLICACIONES EN LA AGRICULTURA
El uso de la biotecnología en la agricultura es
principalmente lo que se mencionaba con anterioridad, las plantas
transgénicas, ya que estas tienen mayor resistencia al
ataque de plagas, mayor tolerancia a los cambios
climáticos, retrasan las maduración, son
resistentes a enfermedades y en otros casos ya no es necesario
utilizar fertilizantes.
3.3 APLICACIONES EN LA GANADERÍA
Se han obtenido animales transgénicos, en los
cuales se busca mejorar la producción de carne, o de
leche, que su crecimiento sea más eficiente;
también los animales transgénicos se utilizan para
la obtención de productos en medicina de una forma
más sencilla y barata.
Fig.8. La
creación de plantas y animales transgénicos sigue
causando mucha in controversia en la sociedad.
3.4 APLICACIONES EN LA MEDICINA[4]
Algunas de las plantas transgénicas han permitido
grandes avances en la medicina:
Plantas transgénicas que sintetizan hormonas
humanas en sus semillas, así como factores de
coagulación y anticuerpos.Un tipo de anticuerpo desarrollado en el maíz
sirve para administrar radio-isótopos a células
tumorales y otros del frijol de soya que sirven para el
tratamiento del herpes genital.Producción de anticuerpos de origen vegetal a
un menor costo.La terapia génica, la cual consiste en
modificar los genes de las personas que nacen con anormalidad
en ellosA partir del ADN recombinante se han obtenido
productos ya comercializados.
Adaptado del libro Biología Moderna,
Raúl Ondarza.
Terapia
génica para el tratamiento del
cáncer
En los últimos años, la cirugía, la
radioterapia y la quimioterapia han jugado un papel muy
importante dentro del tratamiento contra el cáncer, sin
embargo han sido insuficientes con los tratamientos de algunas
personas, lo cual ha obligado a que se busquen nuevas
técnicas para su tratamiento tal es el caso de la terapia
génica.
Cáncer.- Producción
ilimitada de células en alguna parte del
cuerpo.
Terapia Génica.- Es una
técnica que consiste en insertar genes para corregir a los
genes defectuosos, los cuales son los culpables de causar
enfermedades ya sean hereditarias como adquiridas.
Existen dos tipos de ésta terapia: La
somática celular y la terapia en células
germinales.
CICLO CELULAR
Fig.9. La terapia
génica pretender curar algunas enfermedades hereditarias,
mediante la introducción de genes sanos
En el momento que una célula se va a reproducir
primero duplica su ADN, por medio de un proceso llamado
replicación, con el cual se consigue una copia del
material genético exactamente igual para cada
célula hija.
Cuando una célula va a reproducirse, es porque su
ciclo celular así se lo indica; el ciclo celular indica la
vida de una célula, y marca el tiempo entre una
reproducción y otra; éste ciclo se divide en cuatro
fases:
Fase G1.- En esta primera fase la
célula se centra en crecer, o bien entra a la fase G0,
la cual indica que ya no volverá a crecer, de no ser
así la célula entrará a la siguiente
fase.Fase S.- Duplicación del
ADN.Fase G2.- La célula tiene su
máximo crecimiento y puede reproducirse.Fase M.- Sucede el proceso de mitosis, o
duplicación celular, la cual consta de cuatro fases
que son: profase, metafase, anafase y telofase.
Cuando la célula no está en
reproducción se encuentra en la interfase, la cual consta
de las primeras tres fases.
Fig.10. El ciclo
celular esta formado por dos fases: la interfase y la
división celular.
Las células con daños en su material
genético, dejan de responder a las señales que les
dicen cuando reproducirse y cuando dejar de hacerlo, al dejar
de
responder a éstos impulsos pueden llegar a
reproducirse descontroladamente, tal es el caso de las
células cancerígenas, las cuales se reproducen
hasta llegar a formar lo que llamamos tumores, éstas
células se reproducen tan rápido que dejan de
realizar sus funciones, logrando interferir con las funciones de
algunos órganos; de igual manera éstas
células pueden hacer lo que se conoce como
metástasis, que consiste en moverse de lugar, penetrar
vasos sanguíneos y viajar a otros órganos
produciendo un nuevo tumor.
Con la terapia génica lo que se ha logrado es que
estas células detengan su reproducción y las vuelve
más vulnerables a la radiación, la quimioterapia o
logran ser reconocidas por el sistema inmune de la
persona.
Bioética:
criterios que limitan las aplicaciones de la ingeniería
genética
La bioética surge como un intento de establecer
un puente entre la ciencia experimental y
humanidades[5]
El conocimiento científico puede ayudar a la
humanidad, pero en algunas ocasiones puede ser utilizado de una
mala manera, es importante que se analicen las posibles
consecuencias del utilizar este tipo de tecnología. Para
esto se tiene que establecer con claridad los criterios que deben
regir a la biotecnología, que desde un punto de vista
ético puedan realizarse.
No es válido atentar con las personas desde su
formación embrionaria, se tiene que evitar manipular el
patrimonio genético que tenemos. De igual manera resulta
muy difícil poner al servicio de todos las nuevas
tecnologías sin distinguir de niveles
socioeconómicos y además es necesario evitar
acciones que pongan en peligro la estabilidad ambiental, tal es
el caso de los transgénicos.
Es preciso hacer un buen uso adecuado de la ciencia,
guardando siempre el debido respeto a la dignidad humana y al
medio ambiente.
Existen varios organismos que cuidan el uso de las
aplicaciones de la biotecnología, tal es el caso de el
Comité Internacional de Bioética de la
UNESCO.
5.1 ASPECTOS ECOLÓGICOS Y DE SANIDAD
Se debe de considerar el impacto ambiental que puede
llegar a tener la introducción de transgénicos, ya
sean plantas o animales, al medio ambiente, ya que estas nuevas
especies podrían tener ventajas al sobrevivir y
competirían con las especies nativas, provocando
así su posible extinción; también este tipo
de especies podrían causar enfermedades al ser
humano.
5.2 ASPECTOS ÉTICOS, MORALES Y SOCIALES
No es ético utilizar embriones humanos con el fin
de experimentar. Al aplicar la terapia génica no se pone
en riesgo la integridad de la persona, pero puede que el efecto
surja en surja en sus descendientes. La información
genética de una persona no debe de ser utilizada en contra
de la misma, cada persona tiene derecho a la privacidad de su
información genética.
Adaptado de Revista Ciencias
http://www.revistaciencia.com/publicaciones/EpZyFFIZFlbXfaOkal.php.
Conclusión
Con este trabajo logramos demostrar en que consiste la
Biotecnología, así como sus aplicaciones y sus
productos obtenidos.
Podemos decir que aunque la Biotecnología ha
logrado varias cosas, se han presentado tantos y tantos avances
que han ayudado a la humanidad en distintas áreas,
principalmente en la medicina, se tiene que tener cuidado con el
manejo de esta tecnología ya que así como ha
ayudado, puede ser perjudicial, y muy poco ético, ya que
esta tecnología requiere de muchos experimentos, y la
mayoría de ellos necesitan ser probados en personas o en
otros casos con embriones; esto ha hecho que la Bioética
establezca márgenes que rijan éstos
experimentos.
Todo lo que la Biotecnología ha producido ya
depende de cada persona juzgar si ha sido bueno o perjudicial
para las personas, para esto se debe de estar muy bien informado
y respetar los puntos de vista de cada quien.
A nuestro punto de vista creemos que la
Biotecnología tiene mucho futuro y esperamos que a medida
que avance el tiempo se logre mejorar la calidad de vida de
muchas personas, y que esta tecnología pueda ser accesible
para todos los niveles socioeconómicos.
Bibliografía y Referencias en
Internet
1. Temas Selectos de Biología 1, Marta
Patricia Velázquez Ocampo, ST Editorial.2. Biología 2, Marta Patricia
Velázquez Ocampo, ST Editorial.3. Folleto de Laboratorista Químico
Módulo III Control de Calidad, Colegio de Bachilleres
del Estado de Chihuahua.4. Folleto de Laboratorista Químico
Módulo IV Análisis Clínicos y
Microbiológicos, Colegio de Bachilleres del Estado de
Chihuahua.5. Enciclopedia Temática Estudiantil,
OCEANO.6.
7. http://www.herbogeminis.com/Frente_al_criterio_de_la_OMS_la_UE.html
13. http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/dna%20recombinante.html
14. http://www.invdes.com.mx/anteriores/Octubre1999/htm/genica.html
Autor:
Violeta Anaya
López
Iván Carrera De La
Torre
Claudia Ivonne Olivas
Fabela
[1] Academia de Análisis
Clínicos Microbiológicos; Módulo IV
Análisis Clínicos & Microbiológicos,
agosto 2008.
[2] Dr. Edgar Vázquez-Contreras
Instituto de Química UNAM; Texto e imagen adaptados de
la página http://bq.unam.mx/~evazquez, UNAM 2003,
BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR EN
LÍNEA.
[3] Marta Patricia Velázquez Ocampo,
Temas Selectos de Biología 1, julio 2007.
[4] Marta Patricia Velázquez Ocampo,
Biología 2, Segunda Edición, Mayo 2008.
[5] V. R .Potter 1971
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