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Prof.: Dr. Reinaldo de Armas
PhD.
Biotecnología AnimalZOOT - 435
Módulo # 1
Estimados Estudiantes hoy le damos la
bienvenida a nuestro curso de Biotecnología
Animal, que es uno de los últimos que reciben en
su formación académica como Futuros Ingenieros
Agrónomos Zootecnistas. Estamos seguros que al
culminar este curso se sentirán con gran ímpetu
para enfrentar su vida laboral de forma exitosa,
empleando los conocimientos adquiridos de frente
a un mundo donde la Biotecnología tiene unavelocidad de desarrollo incontenible.
¡Felicidades futuros Ingenieros!
Introducción:
Biotecnología es un término que se aplica a varias técnicas
destinadas a utilizar la capacidad de los seres vivos para
proporcionar productos o servicios. Fue utilizado por primera
vez antes del siglo XX para actividades tan tradicionales como la
manufactura de derivados lácteos, de pan y de vino. Actualmente
ninguna de ellas sería considerada biotecnología en la
aceptación moderna del término. Tampoco lo serían la alteración
genética mediante reproducción selectiva, ni la clonación de
plantas por injerto, ni la utilización de productos microbianos enla fermentación.
Lo nuevo en la biotecnología moderna no es el principio de
utilizar varios organismos, sino las técnicas para hacerlo. La
ingeniería genética, no es más que una herramienta
biotecnológica, que nos permite por primera vez transferir laspropiedades de un sólo gen de un organismo a otro.
La biotecnología es tan sólo el capítulo actual de una historia
que empezó hace mucho tiempo !
“Así que entremos en materia”
Objetivos del Curso:
Que podamos ser capaces de:
• Aplicar los mecanismos de control del funcionamiento celularbasados en la biología molecular.
• Conocer los principios de modificación genética de losorganismos vivos y su aplicación en la producción animal.
• Manejar los procesos fisiológicos y ambientales empleandotécnicas biotecnológicas
• Conocer los principios para la producción de productosbiológicos por vías ADN recombinante.
• Emplear las técnicas de Biotecnología en la reproducción.
• Conocer las técnicas básicas empleadas en las áreas debiología molecular y biotecnología.
• Integrar los conocimientos biotecnológicos actuales en lasdistintas ramas de la ciencia animal.
Clase # 1: Introducción a la Biotecnología Animal Uno de los objetivos principales de la biotecnología moderna es lograr que
una célula viva realice una tarea específica y útil de manera predecible y controlable.
Clase # 1: Introducción a la Biotecnología Animal
Uno de los objetivos principales de la Biotecnología
moderna es lograr que una célula viva, tejidos,
órganos o individuos realicen una tarea específica yútil de manera predecible y controlable.
La estructura genética de una célula viva determina, por medio de las instrucciones incluidas en un conjunto de mensajes químicos denominados genes, qué tareas específicas realizará. Los genes se transmiten de una generación a la siguiente, de modo que los hijos heredan una serie de rasgos individuales de sus padres.
La estructura genética de una célula viva
determina, por medio de las instrucciones
incluidas en un conjunto de mensajes
químicos denominados genes, qué tareas
específicas realizará. Los genes se
transmiten de una generación a la
siguiente, de modo que los hijos heredan
una serie de rasgos individuales de sus
padres.
Cuando los científicos comprendieron
el código del ADN, comenzaron a
buscar formas de cambiar las
instrucciones de los genes para
conocerlos mejor y eventualmente
aplicar estos conocimientos. Gracias
a esto, fue posible, por ejemplo,
agregar nuevas instrucciones por
medio de las cuales las células
producirían algunas sustancias
químicas, realizarían procesos útiles o
imprimirían a un organismo las
características deseadas. El resultado
de esto ha sido la ingeniería
genética moderna: la ciencia de la
manipulación y transferencia de
instrucciones químicas de una
célula a otra.
La Biología celular o Bioquímica celular (antiguamente conocida como
citología), es una disciplina académica que se encarga del estudio de
las células en cuanto a las propiedades, estructura,
funciones, orgánulos que contienen, interacción con el ambiente y su ciclo
vital.
La biología celular se centra en la
comprensión del funcionamiento
de los sistemas celulares, de cómo
estas células se regulan y la
comprensión del funcionamiento de
sus estructuras.
Al mismo tiempo, al comprender su funcionamiento, podremos entender yprevenir padecimientos como el cáncer o la enfermedad de Alzheimer;plantear alternativas terapéuticas para mejorar los procesos de reparaciónde tejidos y órganos; o bien, combatir organismos que provocan seriostratornos como ocúrre con las bacterias o los virus. Por lo mismo, lainvestigación en Biología Celular abarca a una gran diversidad deorganismos, desde bacterias hasta células especializadas que constituyena organismos pluricelulares como los humanos, los árboles las aves o losinsectos. Una disciplina afín es la biología molecular.
La Biología molecular tiene como objetivo el
estudio de los procesos que se desarrollan en los
seres vivos desde un punto de vista molecular.
La diferencia entre la química orgánica y la
biología molecular es que las moléculas
de ADN tienen una historia y por ende, en su
estructura nos hablan de su historia, del pasado en
el que se han constituido, mientras que una
molécula orgánica, creada hoy, es sólo testigo de
su presente, sin pasado y sin evolución histórica.
Esta área está relacionada con otros campos de
la Biología y la Química, particularmente Ingeniería
genética y Bioquímica. La biología molecular
concierne principalmente al entendimiento de las
interacciones de los diferentes sistemas de
la célula, lo que incluye muchísimas relaciones,
entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de
proteínas, el metabolismo, y el cómo todas esas
interacciones son reguladas para lograr un
correcto funcionamiento de la célula..
La Ingeniería Genética no es más que un
conjunto de técnicas que permiten manipular el
material hereditario modificando, introduciendo o
eliminando uno o más genes. Es el área de
la biológica molecular que trabaja sobre la
manipulación de los genes (ADN), y en la actualidad
es utilizada por la Biotecnología para desarrollar
mejoras (de calidad y cantidad) en los alimentos, se
pueden corregir mutaciones, obtener
microorganismos productores de sustancias útiles
para el hombre, como la insulina o ciertos antibióticos.
La ingeniería genética implica tomar genes de su ubicación normal en
un organismo y transferirlos a otro sitio, o ubicarlos nuevamente en el
organismo original en combinaciones diferentes.
Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería genética para producir,
por ejemplo:
•Vacunas mejoradas para animales contra enfermedades contagiosas.
•Productos sustitutos para humanos tales como la insulina, factores
activadores o represores y hormona del crecimiento obtenidos en forma pura
y en cantidades comerciales a partir de plantas o animales.
•Antibióticos existentes, por métodos más económicos.
•Nuevas clases de antibióticos que no existirían de otro modo.
•Plantas resistentes a ciertos insectos, agroquímicos o enfermedades.
•Plantas con cualidades nutricionales mejoradas.
•Incremento en la productividad y calidad del ganado.
Cuando hablamos de Biotecnologías de la
Reproducción, debemos hacer una diferenciación
entre las trabajan a nivel de los genes del animal y las
que no alteran el genoma. Las técnicas génicas o
transgénicas se ocupan de los genes en particular y
aunque utilizan en su ejecución técnicas reproductivas
no son incluidas dentro de las que son aplicadas de
forma masiva o práctica. Sin embargo se justifica su
existencia y su desarrollo científico, por las
necesidades que aún presenta tanto la producción de
alimentos de origen animal, como de proteínas y
enzimas de importancia biomédica. Es así, que la
inyección de ADN en pronúcleos de cigotos bovinos u
ovinos es posible gracias a la maduración y
fecundación in vitro, técnica establecidas en la
producción in vitro de embriones. En la actualidad, la
baja eficiencia de la transgénesis para producir
terneros, se ha podido compensar satisfactoriamente
cuando el animal obtenido es reproducido en forma
idéntica, a través de la clonación. De esta manera
permite llevar a la práctica el concepto de Gene
farming o granja biológica productora de proteínas.
Biotecnologías Reproductivas en aplicación:
• Sincronización e inducción de la ovulación• Inseminación artificial y congelación de semen• Producción de embriones por superovulación• Producción in vitro de embriones• Congelación de ovocitos y embriones• Micromanipulación de embriones para producir
gemelos idénticos y quimeras• Determinación y selección del sexo de embriones y
espermatozoides• Clonado de animales por medio de transferencia
nuclear• Transgénesis.
Logros recientes de la biotecnología
• En el año 2001, se obtuvo el mapa de los 10.000 genes del genoma humano.• Se desarrolló de una bacteria que produce plásticos con recursos renovables.• Creación de una nueva raza de cerdos mediante ingeniería genética que
rinden un 30% más y pueden sacrificarse siete semanas antes que losnormales.
• Cabras transgénicas que producen un anticuerpo monoclonal anticancerígenoy otras que produce antitrombina un fármaco anticoagulante.
• Creación de cerdos transgénicos que producen hemoglobina humana.• Vaca transgénica, que produce la hormona de crecimiento humano.• Desarrollo de una cepa de la bacteria E. Coli que consume residuos agrícolas y
urbanos y los convierte en etanol utilizado en mezclas para combustibles.• Vaca transgénica que produce leche que contiene alfa-lactolbumina proteína
que proporciona aminoácidos esenciales y la base nutritiva para los niñosprematuros que no pueden mamar.
• Truchas para aguas frías con un gen "anticongelante" en el código para quepuedan sobrevivir en aguas más frías.
Los investigadores predicen que para el 2020 el 95% de las partes del cuerpo(pulmón, hígado, riñón, páncreas, etc.) serán reemplazables por órganosobtenidos en el laboratorio por trasplante nuclear.
Asignación #1:
Todos los estudiantes matriculados en el Curso de Biotecnología Animal
deberán investigar para confeccionar un cuadro sinóptico donde se evidencien
los principios que definen lo que conocemos como biotecnologías, biologíamolecular e ingeniería genética, cite las posibilidades de cada una de ellas y
sus logros.
El cuadro será elaborado como documento de Word en formato de tabla con
letra Arial. Los encabezados serán en negrilla tamaño16 y el desarrollo del
contenido en tamaño 12. Se enviará vía e-mail al correo del Profesor
responsable del Curso Dr. Reinaldo de Armas ([email protected]).
Esta 1ra Asignación de nuestro curso deberá ser entregada el próximo
domingo 2 de Marzo antes de las 12 de la noche
Un ejemplo del formato a seguir puede ser el siguiente:
Le sugerimos las siguientes bibliografías para el desarrollo de la parteinvestigativa de la Asignación:
• Animaciones de BIOLOGÍA MOLECULAR disponibles en línea enhttp://www.johnkyrk.com/index.esp.html consultado el 24-2-2014.
• de Armas, R. Transferencia de embriones en el bovino. Ed. FCA-UP. Chiriquí, Rep. de Panamá.2007. 198p.
• Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Biología molecular de lacélula. Omega. 4ªEd. 2004
• Soberón Mainero, F. X. La Ingeniería Genética, la nueva Biotecnología y la era Genómica.Ed. Fondo de Cultura Económica de España, 3ª Ed. S.L., 2012
• Villee, C. Biología. Ed. Mc Graw Hill, México D.F. 8va Ed.1996.994 p.
Biotecnología Biología
Molecular
Ingeniería
Genética
Definición
Áreas de Acción
Logros Alcanzados
(productos o técnicas
disponibles)
Utilidad en la
Producción Animal
Criterios de Evaluación:
Cada una de las Asignaciones a cumplir dentro del cuso de Biotecnología
Animal, tendrán una calificación en base 10 y son de entrega obligatoria a su
Profesor Facilitador vía e-mail ([email protected]), en la fecha que sean
solicitados y serán promediadas para aportarle a cada estudiantes 30 puntos
de la nota semestral de esta Asignatura. Se realizarán 2 exámenes parciales
teóricos con un valor de 20 puntos cada uno (40 puntos total) y un examen
Final Práctico con un valor de 20 puntos y otro teórico con otros 10 puntos
todos presenciales en la Sede de la FCA en Chiriquí. La suma de todas las
evaluaciones les darán los 100 puntos posibles de alcanzar durante el Curso.
Se tomarán en cuenta en la evaluación la puntualidad de entrega de las
asignaciones, la originalidad, el uso de recursos de la WEB.2, la organización
y capacidad de síntesis.
¡SALUDOS Y COMIENCEN A ACUMULAR PUNTOS!
Su Profesor
