Aplicaciones de la Biotecnología en la Industria: Q&A

 Buenos días lectores y bienvenidos a otra edición de "Preguntas y Respuestas". Hoy el tema a tratar es las aplicaciones de la biotecnología en la industria,y sin mayor preámbulo le damos inicio.

 ¿Qué exactamente es la biotecnología industrial?, ¿de dónde ha salido? y ¿la biotecnología no se relaciona con los seres vivos?

  Primero definiremos la biotecnología industrial: es una rama de la biotecnología que combina técnicas de la ingeniería y de la biotecnología para procesar materiales empleados en la industria utilizando agentes biológicos. Nace aproximadamente durante la Segunda Guerra Mundial con el desarrollo en masa de la penicilina, necesaria tanto para antibióticos para los soldados como para la fabricación de algunos alimentos como el yogur en volúmenes industriales. Y si se relaciona con los seres vivos como podemos observar en la definición usa agentes biológicos para lograr su objetivo como por ejemplo enzimas.   

  ¿Y en cuáles ramas de la industria se puede aplicar la biotecnología industrial?

 Prácticamente en todas, abajo definiremos uno por uno:

La biotecnología ha tomado un papel  muy importante
en la industria moderna

1. En la industria farmacéutica es donde se encuentra su uso mayormente arraigado. Se implementa en la creación de vacunas, antibióticos, biofármacos, hormonas sintéticas, suplementos a prueba de alergias entre otros.
2. En la industria alimenticia también es implementada para la creación de alimentos. Los mas conocidos son el vino, el queso, el yogur y la cerveza cuyos procesos tradicionales de creación implican la fermentación por partes de agentes biológicos. Con respecto a procesos nuevos estos crean jarabes de fructosa y de maíz, leche sin lactosa, el proceso de panificar y la clarificación de jugos eliminando su turbidez. También ha ayudado a aumentar el valor nutricional de algunos alimentos y en la creación de alimentos especiales para diabéticos y alérgicos.
3. En la industria de los cosméticos ha ayudado en la creación de nuevos ingredientes,cosméticos hipoalergénicos y en la evaluación de su eficacia.  
4. En la industria textil es implementada para el tratamiento de fibras y el curtimiento del cuero con mayor eficacia.
5. En la industria química se utiliza para sustituir algunas reacciones químicas por procesos biológicos y para acelerar las reacciones por medio de biocatalizadores.
6. En la agricultura se usa para la creación de biopesticidas, mejora de cultivos, reproducción más eficaz de cultivos, creación de biofertilizantes y por ultimo para la creación de organismos resistentes a plagas y con mayor valor nutricional.
7. En la industria de los combustibles es usada para la creación de combustibles de mayor eficacia y que causan menor impacto en el medio ambiente. 

 ¿Cómo se logra realizar todos estos procesos?

 Por medio de procesos biológicos como el uso de enzimas, biocatalizadores, hongos y e infinidad de reacciones por agentes biológicos.  

¿Ha ayudado la biotecnología industrial a la industria en general?

 Ha producido un impacto importante en la industria mundial ya que se ha podido ofrecer nuevos tipos de productos por medio de estas tecnologías. Este impacto lo podemos observar sobre todo en la industria farmacéutica, donde casi todos los nuevos medicamentos ofrecidos en algún momento de su desarrollo han utilizado biotecnología. Es más, según economistas la biotecnología es uno de las inversiones en mayor desarrollo  dada a su importancia y la necesidad de muchas industrias de invertir en este tipo de tecnología.

 Y así cerramos esta edición de Q&A, no sin antes dejar unos divertidos vídeos de parte del canal Educatina ampliando un poco sobre el tema. Recuerda dejar tu tema nuevo de Q&A en los comentarios. Hasta la próxima. 

Biografía de Edward Lawrie Tatum (Ganador de la encuesta mensual)

  Nació en Boulder, Colorado el 14 de diciembre de 1909. Sus padres fueron Arthur Lawrie Tatum (que trabajaba como profesor de farmacología en la universidad de Wisconsin) y Mabel Webb Tatum. Estudió en la universidad de Wisconsin las carreras de Química (1931), Microbiología (1932) y finalmente un doctorado en Bioquímica (1934). Tras recibir su título de doctorado empezó a enfocarse en las enzimas de las rutas metabólicas (las cuales luego le ganarían un Nobel) y por sus méritos obtuvo una beca por parte de la universidad de Utrecht, Holanda. Posteriormente se trasladó a la universidad de Stanford donde empezó a colaborar con George Wells Beadle (que tenía el cargo de profesor de Genética) y allí trabajó como investigador, profesor auxiliar y profesor titular en las materias de Botánica y Microbiología. Luego pasó una temporada en la universidad de Yale (1945) estudiando genética, donde le dio tutoría a Joshua Lederberg con a su investigación de los genes. Allí demostraron que la Escherichia coli podía compartir información genética mediante la recombinación.

   Sus investigaciones, que al principio se basaban en la Drosophila melanogaster, en su alimentación y mayormente en la bioquímica tomó otro rumbo al trabajar con Beadle, donde decidieron enfocarse el trabajo en el hongo Neurospora crassa, donde expusieron dicho hongo a los rayos-X, causando mutaciones. Luego observaron que estas mutaciones causaban cambios en las enzimas de las rutas metabólicas, y, con esta información concluyeron que existía un nexo entre los genes y las reacciones enzimáticas creando la hipótesis de ´un gen, una enzima´. Tras la publicación de la hipótesis (1941) se les fue otorgado el premio Nobel en Medicina en 1958 junto con Joshua Lederderg (al anterior por su trabajo con la recombinación de genes).

   En 1953 recibió el premio Remsen de la Sociedad Americana de Química por sus trabajos, fue miembro activo de variadas asociaciones científicas estadounidenses y redactó para publicaciones de Bioquímica y otras ciencias relacionadas. A partir de 1957, trabajó como profesor en el Instituto Rockefeller de Nueva York.

    Se casó en dos oportunidades, con June Alton (con quien tuvo a sus dos hijas: Barbara y Margaret) y luego con Viola Kantor. Falleció el 5 de noviembre de 1975, en Nueva York por una falla cardíaca causada por su constante uso del cigarrillo.

¿Qué piensas de Edward Lawrie Tatum? ¿Piensas que ha sido un pionero en la bioquímica?



 

ADN recombinante

  Primero, para adentrar de lleno en el tema se debe conocer el concepto de ADN recombinante: es la unión o síntesis de dos fragmentos de ADN diferentes de manera artificial. Una manera sencilla de explicarlo sería: tienes a dos amigos, una chica y un chico los cuales solo te tienen como nexo a ti. Estudian en escuelas diferentes, sus gustos generales son diferentes, sus hobbies son diferentes... más a ti te parece, que por alguna razón, harían una estupenda pareja. Así que, decides arreglar una cita a ciegas, invitándolos a un sitio al cual ninguno de los dos iría en condiciones regulares (ej. la biblioteca) sin saber que tú no irás y que estarán solos y al día siguiente te enteras de que se han vuelto una pareja. ¿Ha sido mera casualidad o azar?, no, ha sido simplemente un producto de tu maquinación para juntar a dos personas que jamás cruzarían caminos, muy distintas. Algo parecido sucede con el ADN recombinante, fragmentos que en condiciones naturales jamás se unirían son unidos por diferentes técnicas por acción humana, en ambientes artificiales, formando un nuevo tipo de molécula que en la naturaleza no se vería.

   La primera molécula de ADN recombinante de la cual se tiene registro fue creada en los principios de los años setenta por el biólogo molecular Paul Berg. Luego de este primer avance se han logrado muchas innovaciones y creación de técnicas nuevas. Algunas de las técnicas más arraigadas y de mayor éxito son:

• Uso de enzimas de reducción: método por el cual, mediante el uso de dichas enzimas, se logra "cortar" o separar fragmentos de ADN a través del esqueleto de fosfato, dejando intacta la estructura regular de este. Vale destacar que los extremos donde las enzimas realizaron el corte son llamados "pegajosos" ya que poseen  la función de unirse inmediatamente a cualquier extremo que haya sido cortado por la misma enzima gracias a la enzima ligasa, que actúa como pegamento.
• Clonación: mediante el uso de los plásmidos (moléculas de ADN circulares que se encuentran fuera del ADN cromosómico) se logra la clonación de moléculas de ADN idénticas al igual que su amplificación mediante la inserción de este "vector" con un fragmento de ADN llamado "inserto" en una bacteria, donde el plásmido se replicará junto con el inserto.
• Vectores: es la técnica creada por la necesidad de modificar moléculas de mayor tamaño y más complejas. Se usan como vectores directamente a las bacterias, cromosomas e incluso levaduras.
• Reacción en cadena de la polimerasa: separa las cadenas del ADN y se les une con pequeños fragmentos y la extensión de estos con uso del molde del ADN de muestra. Por cada ciclo de reacción de la polimerasa se obtienen por lo menos dos copias por cada molécula. Es uno de los procesos más extendidos ya que es el más rápido y no requiere el uso de vectores. 

    Tras profundizar en sus técnicas pasaremos a sus aplicaciones, según sus ramas:

• Agricultura: Es utilizado en las plantas de cultivo para reforzar sus estructura genética, haciéndolas inmunes a plagas y a algunas enfermedades y hongos, o para mejorar la calidad o duración del fruto.
• Cría de animales: Se emplea para hacer al individuo resistente a algunas enfermedades, con mayor o menor contenido protéico para el consumo o para la realización de experimentos.
• Humanos: Es empleado en la terapia génica y para combatir algunas enfermedades como el cáncer o, en el caso del feto, para corregir o minimizar enfermedades antes del nacimiento. En el caso del uso de los humanos existe bastante polémica, ya que algunos grupos consideran que no se debe modificar la estructura del ADN, ya que puede causar daños o la ira de Dios. En todo caso, el uso en humanos es relativamente nuevo.

 Sobre el ADN recombinante (en inglés)

 Sobre las aplicaciones del ADN recombinante (en inglés)

 He aquí dos videos resumiendo de manera sencilla lo anterior. Lamentablemente, solo los encontré en inglés.

¿Qué crees del ADN recombinante? ¿Es ético su uso en humanos o no?