MEMORIAS DE BIOTECNOLOGÍA

No. 1
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO.

ESCUELA DE AGROINDUSTRIA.

Josue Guevara “95”. Bolivar.guevara@espoch.edu.ec

Jorge Monge “179”. jorge.monge@espoch.edu.ec

Jhosting Samaniego. “59”. jhosting.samaniego@espoch.edu.ec

FECHA: 20 - 10 - 2022

¿Qué es la Biotecnología?
El término “biotecnología” es relativamente nuevo para el público amplio. Pero, la biotecnología está
presente en la vida cotidiana más de lo que la gente se imagina. De hecho, la biotecnología es una
actividad antigua, que comenzó hace miles de años cuando el hombre descubrió que al fermentar las
uvas se obtenía un producto como el vino. También es biotecnología la fabricación de cerveza a partir
de la fermentación de cereales que el hombre empezó a elaborar hace 4.000 años, y la fermentación de
jugo de manzanas para la fabricación de sidra. En estos procesos intervienen microorganismos que
transforman componentes del jugo de frutas o de cereales en alcohol.

También es biotecnología la fabricación de pan mediante el uso de levaduras, la elaboración de quesos

mediante el agregado de bacterias, y también de salames. El yogurt también es un producto que se
obtiene mediante procesos biotecnológicos desde la antigüedad.

Aunque en ese entonces los hombres no entendían cómo ocurrían estos procesos, ni conocían la
existencia de microorganismos, podían utilizarlos para su beneficio. Estas aplicaciones constituyen lo
que se conoce como biotecnología tradicional y se basa en la obtención y utilización de los productos
del metabolismo de ciertos microorganismos. Se puede definir la biotecnología tradicional como “la
utilización de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para el hombre”.

Biotecnología tradicional aplicada a la industria

La biotecnología se aplica a diferentes ramas de la industria: alimenticia, textil, detergentes,

combustibles, plásticos, papel, farmacéutica. En general lo que se usa son productos del metabolismo
de los microorganismos. Por ejemplo, algunas de las aplicaciones de la biotecnología tradicional a la
industria son:
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 El alcohol que se puede usar para la industria alimenticia o farmacéutica, pero también se puede
usar como combustible (en Brasil se produce alconafta a partir de la caña de azúcar).

 Producción de yogures probióticos en los que se usa el microorganismo entero que está presente
en el producto final.

 A partir de microorganismos se pueden fabricar ácidos orgánicos para diferentes aplicaciones,

como el ácido cítrico para endulzar gaseosas y golosinas.

 Muchos antibióticos son fabricados por microorganismos, como la penicilina que la fabrica un
hongo de la familia penicillium.

 Los plásticos son polímeros de diferentes estructuras químicas. La mayoría de ellos se producen
a partir de derivados de petróleo. Pero hay microorganismos que fabrican polímeros que son
biodegradables.

 Las enzimas son proteínas que tiene la función de catalizadores biológicos, que aceleran
reacciones químicas, haciendo que el proceso sea más rápido y eficiente que cualquier otro
proceso químico. Las enzimas se utilizan habitualmente en los detergentes o polvo para lavar la
ropa. Por ejemplo, lipasas para sacar manchas de grasas, proteasas para sacar manchas de
proteínas, etc. Cada tipo de enzima tiene un rango de temperaturas dentro del cual es activa. En
la temperatura óptima actúa al 100% y al alejarse de esa temperatura disminuye su función.
Para determinados procesos en los cuales se necesitan temperaturas extremas, se van a
emplear enzimas provenientes de organismos extremófilos que pueden actuar a temperaturas
extremas (altas o bajas). Por ejemplo, la ropa de hospital que requiere esterilización se lava con
productos que tengan enzimas que funcionen a temperaturas altas, mientras que el lavado en
agua fría emplea enzimas provenientes de microorganismos que se desarrollan en temperaturas
bajas.

 En la industria alimenticia también se usan enzimas. Por ejemplo, en la etapa final de la

fabricación de jugos cuando hay que sacar los restos de pepitas de frutas antes de la
pasteurización, se emplea la enzima pectinasa que degrada la pectina, el principal componente de
las semillas.

 Las enzimas también se usan en la industria textil para ablandar los jeans. En este caso se usa
celulasa, que degrada la celulosa que es el principal componente de las células vegetales (entre
ellas, las células del algodón que es el principal componente de la tela de jean). Mediante un
proceso controlado (temperatura, tiempo, cantidad y tipo de celulasa) se logran diferentes
texturas de jean. También se usa la enzima celulasa en la industria del papel (que está formado
por celulosa) para lograr diferentes texturas.
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La biotecnología moderna

Actualmente, los científicos comprenden mucho más cómo ocurren los procesos biológicos que permiten
la fabricación de productos biotecnológicos. Esto les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de
modificar o imitar algunos de esos procesos y lograr una variedad mucho más amplia de productos. Los
científicos hoy saben, además, que los microorganismos sintetizan compuestos químicos y enzimas que
pueden emplearse eficientemente en procesos industriales. Estos conocimientos dieron lugar al
desarrollo de la biotecnología moderna.

A diferencia de la biotecnología tradicional, la biotecnología moderna surge en la década de los ’80, y

utiliza técnicas, denominadas en su conjunto ingeniería genética, para modificar y transferir genes de
un organismo a otro. El siguiente esquema resume la definición actual del término biotecnología:
A través de la biotecnología moderna es posible producir insulina humana en bacterias y,
consecuentemente, mejorar el tratamiento de la diabetes. Por ingeniería genética también se fabrica
la quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del cuajo en este proceso.
La ingeniería genética también es hoy una herramienta fundamental para el mejoramiento de los
cultivos vegetales. Por ejemplo, es posible transferir un gen proveniente de una bacteria a una planta,
tal es el ejemplo del maíz Bt. En este caso, los bacilos del suelo fabrican una proteína que mata a las
larvas de un insecto que normalmente destruyen los cultivos de maíz. Al transferirle el gen
correspondiente, ahora el maíz fabrica esta proteína y por lo tanto resulta refractaria al ataque del
insecto.

La biotecnología moderna avanza y, en la actualidad, son muchos los países que utilizan las técnicas de
ingeniería genética para la obtención de diferentes productos que tienen aplicación en la producción de
alimentos, de medicamentos, y de productos industriales.

Biotecnología tradicional La biotecnología es el

Empleo de organismos para la empleo de organismos vivos
obtención de un producto útil para la para la obtención de un
industria bien o servicio útil para el
hombre, e incluye la
producción de proteínas
+ recombinantes, el
mejoramiento de cultivos
vegetales y del ganado y el
Biotecnología moderna empleo de organismos para
Es la que emplea las técnicas de limpiar el medio ambiente.
ingeniería genética
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ACTIVIDADES

Objetivos:

- Comprender el concepto de biotecnología clásica y moderna.

- Interpretar a partir de esquemas o de casos concretos la diferencia entre las técnicas que
emplea la biotecnología tradicional y la moderna.

- Valorar la función de los microorganismos en procesos productivos.

Actividad 1: Comprensión de conceptos.

Las preguntas que se sugieren a continuación tienen por objetivo repasar los conceptos trabajados en
el texto, y evaluar su comprensión.

1. ¿A qué se denomina biotecnología tradicional?

La biotecnología tradicional se define o constituye en una recopilación de varios descubrimientos a lo

largo de la vida del hombre, como ejemplo podemos citar fabricación de pan mediante el uso de
levaduras, estos desarrollos de productos se lograron mediante procesos biotecnológicos desde la
antigüedad.

2. Aportar ejemplos de productos que se obtiene a través de la biotecnología tradicional, y

que se emplean en diferentes industrias.

Algunas de las aplicaciones de la biotecnología tradicional a la industria son:

 El alcohol que se puede usar para la industria alimenticia o farmacéutica, pero también se puede
usar como combustible (en Brasil se produce alconafta a partir de la caña de azúcar).
 A partir de microorganismos se pueden fabricar ácidos orgánicos para diferentes aplicaciones,
como el ácido cítrico para endulzar gaseosas y golosinas.
 Muchos antibióticos son fabricados por microorganismos, como la penicilina que la fabrica un
hongo de la familia penicillium.

3. Explicar cuál es la función de las enzimas y dar ejemplos de enzimas que se emplean en
productos biotecnológicos.

Las enzimas son proteínas que tiene la función de catalizadores biológicos, que aceleran reacciones
químicas, haciendo que el proceso sea más rápido y eficiente que cualquier otro proceso químico.

POR EJEMPLO:
 Lipasas para sacar manchas de grasas, proteasas para sacar manchas de proteínas, etc.
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En la industria alimentaria también se usan enzimas, por ejemplo:

 En la etapa final de la fabricación de jugos cuando hay que sacar los restos de pepitas de frutas
antes de la pasteurización, se emplea la enzima pectinasa que degrada la pectina, el principal
componente de las semillas.

4. ¿Cuál es la principal diferencia entre la biotecnología tradicional y la moderna?

La biotecnología tradicional es una actividad antigua, que comenzó hace miles de años cuando el hombre
descubrió que al fermentar las uvas se obtenía un producto como el vino, mientras la biotecnología
moderna surge en la década de los 80 y utiliza técnicas, denominadas en su conjunto ingeniería
genética, para modificar y transferir genes de un organismo a otro.

5. Enumerar ejemplos de productos obtenidos por biotecnología moderna.

 Producción de insulina humana en bacterias.

 La producción de quimosina, enzima clave para la fabricación del queso y que evita el empleo del
cuajo en este proceso.
 Mejoramiento de cultivos vegetales, como transferir un gen proveniente de una bacteria a una
planta, tal es el ejemplo del maíz Bt.
 Plantas transgénicas de dos variedades de papa, las llamadas Desiree y Mayan Gold.

Actividad 2: Biotecnología en esquemas

El siguiente esquema representa las técnicas de la biotecnología tradicional y de la biotecnología

moderna empleadas en la obtención de nuevos cultivos. Se formulan preguntas que guían el análisis del
esquema por parte de los alumnos.

cruzamiento tradicional
planta parental 1 planta parental 2
X

gen de interés

nueva variedad

biotecnología moderna
organismo de origen variedad de planta
(cualquier especie) comercial

gen de interés

nueva variedad
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1. ¿Qué representan las cadenas o hileras de eslabones dibujadas en el esquema?
Las cadenas dibujadas en ese esquema representan la transferencia de genes de un organismo a
otro.

2. ¿Por qué se representan estas cadenas de diferente color?

La representación de las cadenas demuestra un color distinto para poder distinguir un organismo de
otro de acuerdo a su nivel de interés.

3. ¿Qué representa el eslabón pintado de color rojo?

El eslabón coloreado de rojo representa un gen de interés que, básicamente es un organismo que
resulta interesante y que puede ser transferido a otro.

4. Observar las flechas empleadas en cada esquema y su dirección. ¿Qué diferencia hay entre
ambos esquemas y a qué se atribuye?

La diferencia entre los dos esquemas es que en el moderno solo se enfocan en un microorganismo de
interés con características específicas, mientras que la biotecnología tradicional es una transferencia
de manera general entre dos organismos distintos.

5. ¿Cuál es la principal diferencia que se observa entre ambos esquemas en las características de
la nueva variedad obtenida?

La principal diferencia es que el esquema tradicional trabaja en la cruza de especies de características

similares deseadas, mientras que el esquema de biotecnología moderna utiliza un organismo de
cualquier especie para tratarlo en un organismo de carácter comercial.

6. ¿Qué esquema representa las técnicas de biotecnología tradicional y cuál la de biotecnología

moderna?

El esquema de biotecnología tradicional resulta una combinación genética de los progenitores, mientras
que la biotecnología moderna está integrada con todos los genes que codifican una característica
especifica conocida.

Principales conceptos a trabajar a partir del esquema:

El híbrido que resulta por cruce sexual tiene una combinación genética de los progenitores. Esta
recombinación es al azar, mientras que con biotecnología moderna se pasan uno o unos pocos genes, que
codifican una característica específica conocida. La nueva planta está integrada con todos los genes
originales de la planta y unos pocos genes que son introducidos de manera precisa y dirigida. La
biotecnología moderna permite saltear las barreras reproductivas entre especies, pero el nuevo
organismo no va a tener las características del organismo del cual se obtuvo el gen deseado. A partir
de estos datos se podría concluir que la biotecnología moderna permite:
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1. Reducción del azar frente a un aumento de la direccionalidad (se pasan unos pocos genes
determinados de manera precisa, que se estudiaron previamente).

2. Obtención de resultados en menos tiempo que al producir híbridos.

3. Posibilidad de saltar la barrera de especie.

Actividad 3. Novedades de Biotecnología

A continuación, se reproducen dos artículos publicados y se sugieren preguntas para su análisis.

Papas transgénicas con más carotenoides

Investigadores del Instituto Escocés de Investigaciones Agrícolas en Invergowrie, Escocia,
desarrollaron plantas transgénicas de dos variedades de papa, las llamadas Desiree y Mayan Gold,
transformadas genéticamente para producir niveles mucho más altos de carotenoides. Los resultados
fueron publicados recientemente en la revista científica The Journal of Experimental Botany . Los
carotenoides son pigmentos que les otorgan a las frutas y hortalizas, como la zanahoria, el tomate, los
cítricos y los pimientos, sus característicos colores rojo, amarillo y naranja. Además, se cree que estos
pigmentos protegen contra el cáncer, las enfermedades cardíacas y el deterioro de la visión en la
vejez. Por ejemplo, el licopeno, presente en los tomates, se lo ha relacionado con un efecto protector
frente al cáncer de próstata. La luteína y la zeaxantina, presentes en las verduras de hojas oscuras,
frutas, maíz y yema de huevo, aparentemente demoran la degeneración macular relacionada con la edad
(enfermedad común del ojo asociada con el envejecimiento, que destruye gradualmente la nitidez de la
visión central). Los investigadores introdujeron el gen de la enzima fitoeno-sintasa (crtB) de la
bacteria Erwinia uredovora, en las plantas de papa, junto con los elementos genéticos necesarios para
producir la enzima en los tubérculos. Los ensayos demostraron que los tubérculos de las plantas
transformadas efectivamente contenían altos niveles de carotenoides, en particular, violaxantina,
luteína, anteraxantina y beta-caroteno. Este trabajo es muy importante ya que la papa es la cuarta
fuente de calorías en el mundo, y toda mejora nutricional que se haga en los tubérculos tiene un
beneficio potencial enorme.

Petunias transgénicas tolerantes a heladas

El grupo de investigadores de la Universidad de Toledo (Ohio, Estados Unidos) creó petunias que
sobreviven a temperaturas muy bajas. A través de la introducción de un gen proveniente de la planta
modelo Arabidopsis thaliana, lograron que las petunias sobrevivieran a 22º grados Fahrenheit (-5º
Celsius). “Podríamos transformar genéticamente a cualquier otro cultivo”, señaló R. V. Sairam, miembro
del grupo de investigación. La modificación también confiere tolerancia a la sequía y a la salinidad. Las
plantas tolerantes a heladas les permitirían a los productores reducir la temperatura de los
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invernaderos considerablemente. "Suena interesante”, declaró Gene Klotz, propietario de Klotz Flower
Farm. “Los costos de calefacción hoy constituyen al menos el 35% de los costos totales de la
producción”. Las petunias serán ensayadas por el Departamento de Agricultura, que además financió el
proyecto. Probarán a qué temperatura pueden cultivarse y cómo crecen y cuánto tiempo las petunias
transgénicas sobreviven a esa temperatura.

Responda las siguientes preguntas para el análisis del texto anterior:

1. ¿A qué tipo de técnica, tradicional o moderna, se refieren estas notas?

Refiere sobre organismos modificados o también conocimos como transgénicos.

2. ¿Dónde se realizan estos desarrollos?

 En el primer caso se desarrolló por investigadores del Instituto Escocés de Investigaciones

Agrícolas en Invergowrie, Escocia.
 El segundo caso se desarrolló por un grupo de investigadores de la Universidad de Toledo (Ohio,
Estados Unidos).

3. ¿Cuál es el organismo modificado en cada caso?

 Dentro del primer caso en el organismo modificado fueron dos variedades de papa, las llamadas
Desiree y Mayan Gold.
 En el segundo caso se introdujo un gen proveniente de la planta modelo Arabidopsis thaliana,
lograron que las petunias sobrevivieran a 22º F (-5° C), considerado este como organismo de
interés.

4. ¿Cuál es la modificación practicada?

 Dentro del primer caso se modificaron las dos variedades de papa, transformadas
genéticamente para producir niveles mucho más altos de carotenoides.
 En el segundo caso se modificaron petunias, que sobrevivan a -5°C, incluso confiere tolerancia a
la sequía y a la salinidad.

5. ¿Cuál es el organismo de origen, del cual se obtiene el gen de interés?

 El organismo de origen en el primer caso son las dos variedades de papas llamas Desiree y
Mayan Gold.
 El organismo de origen, en el segundo caso es la planta Arabidopsis thaliana.

6. ¿Cuáles son las ventajas que ofrecería el nuevo producto (al consumidor y/o al productor)?

Ventajas Primer caso:

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 Producción más alta de niveles de carotenoides (son pigmentos que les otorgan a las frutas y
hortalizas.)
 Según estudios estos pigmentos protegen contra el cáncer, las enfermedades cardíacas y el
deterioro de la visión en la vejez
 Es muy importante ya que la papa es la cuarta fuente de calorías en el mundo, y toda mejora
nutricional que se haga en los tubérculos tiene un beneficio potencial enorme.

Ventajas Segundo caso:

 Las modificaciones en las petuñas lograron que sobrevivieran a -5°C.

 Confiere la tolerancia a la sequía y la salinidad.
 Reducción de la temperatura de los invernaderos considerablemente, reduciendo los costos de
producción.