BIOTECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE 2010
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1. desnitrificantes Deinococcus radiodurans tolerante a la radiaci n LIXIVIACI N DE METALES PESADOS Extracciones mineras Cobre Microorganismos quimiaut trofos Thiobacillus Uranio ferrooxidans Hierro Saccharomyces Uranio Microorganismo Thiobacillus ferrooxidans Thiobacillus thiooxidans Leptospirillum ferrooxidans STU Ife e e UE Acidiphilium cryptum Th intermedius Th napolitanus Th acidophilus Metallogenium sp Heterotrofos Fuente energ tica Fe 2 G9 C org nico 53 52 C org nico G9 62 S2 Fe C org nico Agit LUCHA CONTRA MAREAS NEGRAS Actualmente se basa en el aporte de nutrientes necesarios para fomentar el crecimiento de las comunidades microbianas implicadas en la degradaci n del petr leo Nutrientes F sforo Nitr geno Especies implicadas Bacillus Arthrobacter Candida Clostridium Corynebacterium INSECTICIDAS NATURALES Se utiliza la toxina fabricada por Bacillus thuringiensis Se produce en la fase de esporulaci n de la bacteria La toxina se roc a en la planta Los insectos fit fagos mueren al ingerirla La toxina es inocua para otros animales La toxina Bt se utiliza en agricultura ecol gica mongbay com PRODUCCI N DE BIOCOMBUSTIBLES Biogas Biodiesel y Bioetanol eT d EE Cultivos energ ticos Residuos Microorganismos Bacterias Hongos Algas El CICLO DEL2. Alergias v Efectos t xicos Y Sobre los ecosistemas Y Hibridaci n con variedades tradicionales Y Transmisi n horizontal Y Cambios en los ecosistemas Y Impactos socio econ micos Y Mayor dependencia de los agricultores frente a las multinacionales Y Desaparici n de la diversidad en los cultivos Y P rdida de la soberan a alimentaria hambrunas Realmente son necesarios los cultivos transg nicos Y Las combinaciones de genes procedentes de organismos diferentes no cuentan con precedentes evolutivos excepto en el caso de las bacterias v Un 10 de las introducciones de especies ex ticas han tenido un efecto negativo muy grave sobre el entorno Lecci n hist rica introducci n del conejo en Australia v Un gen no siempre equivale a una prote na Y Ning n gen funciona aisladamente sino dentro de una red gen tica extremadamente compleja Y Los genes pueden sufrir transferencia horizontal Cultivos Transg nicos Consecuencias sobre la salud Transmisi n horizontal de los genes Resistencia a antibi ticos Secuencias promotoras del virus del mosaico de la coliflor Aparici n de alimentos alerg nicos e Aparici n de efectos t xicos Efecto indirecto las leguminosas tratadas con glifosato aumentan los niveles de estr genos Aparici n de plantas h bridas deseadas e Transmisi n horizontal de los transgenes a malas hierbas y especies silvestres e Aumento del uso de herbicidas
3. BIODI SEL Anal te vegetal crudo BIO FERTILIZANTE Semillas ES j NIVEL Bm Aceite vegetal refinado eq cu O Refinado V TERRENO a Energ a 1 NTRADA Veh culos Ena 2 P601P00m0 SALIDA V Biodi sel Industria Glicerina alimentaria Industria cosm tica PRODUCCI N DE BIOCOMBUSTIBLES BIOCOMBUSTIBLES M s peligros que beneficios CO Talar bosques obtener cultivos energ ticos no es la soluci n al cambio clim tico sino que incrementa el problema PRODUCCI N DE BIOCOMBUSTIBLES ALGAS COMO BIOCOMBUSTIBLES Ventajas de las microalgas No se utilizan para la alimentaci n No ocupan suelos agr colas Alta tasa de crecimiento Se pueden convertir un 40 de su biomasa en biodiesel Problema actualmente varias veces m s cara que la gasolina PRODUCCI N DE BIOPOL MEROS Pl sticos de poli hidroxi butirato PHB Otros productos generados por microorganismos Pl sticos a partir de cido l ctico hilos de sutura Biopol meros a partir de cido succ nico Resinas de cido fum rico T e Y 3 1 Nylon fabricado con cido gluc rico ml H INCLUSIONS RIBOSOME CYTOPLASMIC MEMBRANE PERIPLASMIC SPACE Lx S 19 GELL WALL USO DE PROBI TICOS Un probi tico es un microorganismo vivo que administrado en las proporciones adecuadas confiere beneficios sobre la salud d
4. CAMINANDO HACIA LA SOSTENIBILIDAD BIOTECNOLOG A Y MEDIO AMBIENTE Salvador Arijo Andrade Utilizaci n o manipulaci n de organismos vivos de compuestos obtenidos de organismos vivos para la obtenci n de productos de valor para los seres humanos Toda aplicaci n tecnol gica que utilice sistemas biol gicos y organismos vivos o sus derivados para la creaci n o modificaci n de productos o procesos para usos espec ficos Hace m s de 6000 a os en Egipto se fabricaba cerveza Fabricaci n de pan Vino Productos de la fermentaci n de la leche queso yogurt e Siglo XIX Pasteur descubre que los fermentos son en realidad microorganismos e Mediados del siglo XX Watson y Crick definen la estructura del ADN e 1973 Primera transferencia g nica artificial entre microorganismos de especies diferentes e A os 80 Se consigue unir un gen de una bacteria a una petunia Nace la primera planta transg nica Es la tecnolog a que permite la manipulaci n del material gen tico de los organismos para obtener un determinado beneficio cient fico o productivo Genera organismos manipulados gen ticamente OMG gt Sobre expresi n de un gen gt Supresi n de genes gt Mutaciones g nicas Transg nicos ue J T cnica para la obtenci n de individuos gen ticamente id nticos Clones Organismos manipulados gen ticamente que incorporan genes de otras especies d ndoles caracter sticas diferenciales r
5. Resistencia a los herbicidas Aparici n de plagas resistentes a los plagicidas transg nicos Bt e Desaparici n de poblaciones de Insectos abejas mariquitas mariposas AE UnatWe t i o transgene Natural Com pollenates pollemates Maura Com Natural com with transgene Patentes sobre seres vivos Paises desarrollados 9796 de las patentes Paises pobres 9096 de los recursos gen ticos mundiales Las patentes proh ben la recolecci n de semillas para sembrar Solo 5 multinacionales acaparan el mercado mundial de semillas transg nicas Monsanto 380 Aventis 1 oyngenta antes Novartis 596 BASF 9 DuPont 3 e Mayor dependencia de los agricultores frente a las agroqu micas Dependencia semillas herbicidas de la misma empresa Estas empresas producen el 60 de los plaguicidas y el 23 de las semillas comerciales e Desaparici n de cultivos tradicionales de zonas concretas Los pa ses pobres pierden capacidad de competir frente a los nuevos productos transg nicos o Aumento de los monocultivos e Descenso de la productividad Inestabilidad gen tica de plantas de tabaco en primera generaci n 64 92 e Contaminaci n de los productos ecol gicos con h bridos transg nicos ESTAMOS DESARROLLANDO SEMILLAS TRANSG NMICAS CRECIMIENTO R PIDO i a DELOS PRECIOS mm v Espa a llegan unos 6 millones de toneladas de soja de las cual
6. a Producto LECHO FIJO LECHO FLUIDIFICADO s 4 ee E s LA iz Flow breaker L Flow meter Nutrient Tank Effluent Tank Ji H A p IL LI TS TA 4 Au E facaciune ZEN DEPURACI N DE AGUAS RESIDUALES Desbaste y desarenado Tratamiento primario Tratamiento biol gico Decantaci n secundario Tratamiento terciario Lagunaje y filtro verde Bacterias desnitrificantes Eliminaci n de lodos digestores anaerobios metanog nicas Producci n de biog s ELIMINACI N DE RESIDUOS ORG NICOS Residuos s lidos urbanos Residuos agr colas y ganaderos Lactosueros Purines Alpech n NEVE Hierbas cesped cor t 3 d E 5 Serrin E b erm rm ro scm Peri dicos viejos i3 Ramasz Im F y hojas PET 1 Apilado de los maternales Adici n de nitrogeno Adici n de agua Ilustraci n de Micros soft alor Descomposici n Uso del abono org nico como fertilizante DESCONTAMINACI N DE SUELOS Hidrocarburos Aceltes EN Pesticidas lindano po Herbicidas e i Metales pesados Contaminaci n radiactiva a y w 1 n situ adici n de nutrientes o suelo oxigenaci n Transporte y procesado del suelo contaminado Hongos degradaci n de lignina y celulosa Achromobacter desnitrificantes Pseudomonas
7. e las plantaciones de soja el 83 del algod n y el 61 del ma z son transg nicos v Soja Y Ma z v Algod n Y Tabaco Y Resistencia a herbicida Glifosato Monsanto Y Incorporaci n de la toxina BT procedente de Bacillus thuringensis 18 Y Resistencia a herbicida toxina Bt Monsanto 00 Aventis 1 oyngenta antes Novartis 596 BASF 5 DuPont 3 Estas empresas tambi n producen el 60 de los plaguicidas y el 23 de las semillas comerciales Cultivos Transg nicos Cultivo de transg nicos en el mundo El 95 de los cultivos transg nicos se concentran en unos pocos paises en naranja 114 millones de ha cultivadas con transg nicos Cultivos Transg nicos Mejora de las condiciones de cultivo Cultivos resistentes a la sequia a suelos pobres o salinos Cultivos resistentes a las heladas Reducci n del uso de plaguicidas Disminuci n de los costes de producci n Reducci n del uso de herbicidas Obtenci n de productos agr colas mejorados Caf con mejor sabor Sojas con mayor proporci n de prote nas Bananas con capacidad de albergar vacunas Girasol con mejor composici n de cidos grasos Patatas m s dulces y con menor capacidad de adsorci n de aceite Uvas sin pepitas Fresas que tardan en madurar Arroz con beta caroteno precursor de la vitamina A Mejora de la calidad de vida y disminuci n del hambre en el mundo Cultivos Transg nicos Y Sobre la salud Y Resistencia a los antibi ticos v
8. el hospedador FAO WHO 2002 Empleados como sustitutos de antibi ticos en animales Funciones potenciales Regulan la microbiota intestinal Producci n de bacteriocinas e Competencia por los nutrientes e Competencia por la superficie de adhesi n Mejoran la absorci n intestinal de nutrientes e Controlan los niveles de colesterol en la sangre e Previene disfunciones intestinales estre imiento diarrea Participan en la s ntesis de nutrientes esenciales como Vitamina B12 y amino cidos e Potencian el sistema inmunol gico Suprimen alergias A e Reduce la duraci n y severidad de los resfriados Previenen la aparici n de c ncer de colon San Lactobacilus 4 CULTIVOS TRANSG NICOS v 1983 Se consigue unir un gen de una bacteria a una petunia Nace la primera planta transg nica v 1985 y 1987 EEUU permite patentar plantas y animales respectivamente v 18 de Mayo de 1994 La Food and Drug Administration de EEUU autoriza la comercializaci n del primer alimento transg nico el tomate Flour Sour de la empresa Calgene v 1994 Primer cultivo transg nico comercial en EEUU v 1996 Cultivos en Argentina Australia Canad y M xico total mundial 2 millones de ha v 1998 Son ya 9 pa ses los productores de cultivos transg nicos total mundial 27 8 millones de ha v Actualmente son m s de 20 los pa ses productores de plantas transg nicas con un total de 114 millones de ha cultivadas v En EEUU el 89 d
9. es aproximadamente el 66 es transg nica y un mill n y medio de toneladas de ma z que han sido cultivados en pa ses que han optado por el uso masivo de transg nicos v Espa a es el nico pa s de la Uni n Europea que cultiva transg nicos a gran escala y que en 2008 se cultivaron unas 80 000 hect reas de ma z modificado con genes de bacterias v Dos terceras partes de los alimentos que ingerimos contienen derivados de soja y de ma z Y Desde el 18 de abril de 2004 todos los alimentos excepto los productos derivados de animales como la carne leche y huevos procedentes de cosechas transg nicas tienen que tener en la etiqueta la menci n modificado gen ticamente RESUMEN v La Biotecnolog a abarca procesos m s all de la manipulaci n gen tica y los transg nicos Muchos de estos procesos son beneficiosos para el hombre y pueden servir para mejorar las condiciones ambientales v Los transg nicos son s lo una parte de los OMG Y La utilizaci n de c lulas confinadas en reactores no tiene por qu generar problemas ambientales Y La microbiota aut ctona se puede potenciar para favorecer determinados procesos de descontaminaci n medioambiental Y La liberaci n al medio ambiente de organismos manipulados gen ticamente puede tener efectos no deseados sobre los ecosistemas por lo que atendiendo al principio de precauci n es mejor no liberarlos v El cultivo de plantas transg nicas se est realizando por i
10. especto al organismo original Sus descendientes heredan este mismo gen del mismo modo que los propios Investigaci n Industria farmac utica Industria de producci n de bienes de consumo Agricultura Ganader a y acuicultura no comercializados actualmente Laboratorios Reactores Campos y granjas de investigaci n Campos agr colas Transg nicos C mo se fabrica un transg nico Aislamiento o fabricaci n del gen que se quiere transferir Adici n de un gen marcador gen de resistencia a antibi ticos gen de fluorescencia Transferencia del gen a c lulas aisladas Virus Microinyecci n Fusi n de liposomas Electropolaci n Ca n de part culas En plantas Transferencia por Agrobacterium Selecci n de las c lulas transg nicas c lulas marcadas NS En plantas cultivo in vitro de las c lulas tumores E seleccionadas dm ied Obtenci n de individuos transg nicos bn ala las zonas de Ea BB USO DE LA BIOTECNOLOG A EL MEDIO AMBIENTE Depuraci n de aguas residuales Eliminaci n de residuos org nicos RSU lactosueros etc Descontaminaci n de suelos Lixiviaci n de metales pesados en extracciones mineras Lucha contra las mareas negras y descontaminaci n de suelos gt Insecticidas naturales gt Producci n de biocombustibles bioetanol biog s gt Producci n de biopol meros pl sticos PHB gt Uso de probi
11. ntereses netamente comerciales sin tener en cuenta posibles efectos sobre la salud el medio ambiente o la sociedad Los supuestos beneficios ambientales o sociales no se han cumplido
12. ticos en sustituci n de antibi ticos gt Cultivos transg nicos Biorremediaci n Proceso biotecnol gico encaminado a descontaminar un medio ambiente alterado por contaminantes Uso de la Biotecnolog a en el Medio Ambiente Organismos utilizados Bacterias Hongos y levaduras C lulas vegetales y animales Tejidos animales y vegetales callos Animales transplantes Vegetales Enzimas Virus vectores Modo de empleo Dentro de fermentadores Las c lulas no salen del reactor o salen muertas S lo se extrae el producto final En el Medio Ambiente Supone la liberaci n del organismo en el medio ambiente REACTORES FERMENTADORES O DIGESTORES e Son contenedores donde se cultivan las c lulas que se utilizan en procesos biotecnol gicos En su interior se dan las condiciones ptimas para el desarrollo celular pH temperatura potencial redox presi n osm tica nutrientes etc Dentro de los reactores se producen las reacciones enzim ticas para la producci n de las sustancias deseadas o la eliminaci n de residuos e Las c lulas productoras en general se mantienen dentro de los reactores Reactores REACTORES DE C LULAS INMOVILIZADAS Permiten mantener las c lulas gt Reactores con membrana dentro del reactor y facilitan los gt Reactores con c lulas encapsuladas procesos transformaci n gt Reactores de c lulas unidas a part culas de lecho fijo o fluidizado Substrato 1 Membran
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