Tercera generación

Tercera generación

Se utilizan para la caracterización del germoplasma y en la identificación y ubicación física en los cromosomas de características importantes. Hay análisis indirecto (análisis de proteínas, enzimas) y directos analizando el DNA (RFLP, RAPD, AFLP, SSR, ITS, COPS, entre otros) con estos análisis se identifican marcadores moleculares asociados a características morfológicas (o de interés)

Ø  Producción de insulina a base de bacterias

Ø  Estudio del ADN/ manipulaciones

Ø  Usan organismos modificados genéticamente

Ø  Proteínas recombinantes

Ø  Terapias genéticas

Ø  Técnicas de diagnostico

Ø  Marcadores moleculares

Ø  Bioinformática

 

Segunda generación

2 da. Generación de procesos de tecnología intermedia, los organismos han sido seleccionados por alguna característica genéticamente

Ø  Enzimas aisladoras de organismos

Ø  En 1928 surge la penicilina

Ø  Formación de antibióticos

Ø  Cultivos de tejidos: animales y vegetales in vitro

Ø  Proteínas in vitro

Ø  Aminoácidos

Primera generación

La evolución de la biotecnología está estrechamente ligada con el desarrollo industrial en el mundo occidental. Desde tiempos remotos existen los procesos artesanales, basados en el empleo de agentes biológicos para la elaboración de vinos, cerveza, queso, vinagre y pan entre otros. A principios del siglo pasado, la biotecnología empieza a adquirir bases cada vez más científicas. La interacción de la biología, la medicina y las ciencias físicas, generan nuevas disciplinas como a genética, biología molecular, acelerando el conocimiento

1a. Generación: procesos industriales, que aunque sean a gran escala utilizan tecnologías elementales o avanzadas y microorganismos naturales

2a. Generación: comprende la genética microbiana, bioquímica, enzimología, inmunoquímica y las técnicas de cultivos celulares in vitro, contiene alta tecnología y produce entre otros antibióticos, fármacos, proteína, a. a. etc...

3a. Generación: surge a finales de los 70, comprende técnicas derivadas de la “ingeniería biológica”, es el DNA recombinante y fusión celular

Resumen de la unidad 1

l  1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología.

l  1953 James Watson y Francis Crick describen la estructura doble hélice de la molécula de ADN.

l  1965: El biólogo norteamericano R. W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de la levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel.

l  1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio todo un gen.

l  1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y Herbert W. Boyer, de la Universidad de California, San Francisco.

l  1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases.

l  1976: Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología.

l  1982: Se produce insulina para humanos, la primera droga derivada de la biotecnología.

l  1983: Se aprueban los alimentos transgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos transgénicos en Estados Unidos.

l  2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma humano.

l  2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo)

 

 

Terminologia de uso comun en Biotecnologia

                            TERMINOS DE USO COMUN EN BIOTECNOLOGIA

1.       Ácido abscisión: Hormona vegetal que actúa en los casos de estrés hídrico de la cepa provocando una disminución de la transpiración de la planta que conlleva una pérdida de turgencia inhibiendo el crecimiento y el desarrollo normal de la misma

2. Anticodón: Secuencia de tres nucleótidos en el ARN transferente que se emparejan de forma complementaria con un codón específico del ARN mensajero durante la síntesis proteica para determinar un aminoácido concreto de la cadena polipeptídica.

 

2.       Autoclave: Una autoclave es un dispositivo para esterilizar el equipo y fuentes sujetándolas al vapor de alta presión en 121° C o más. Fue inventada por Charles Chamberland en 1879. La autoclave del término también se utiliza para describir una máquina industrial en la cual la temperatura y la presión elevadas se utilicen en el proceso de los materiales. La Autoclave de Chamberland está constituida por una Caldera de cobre de doble pared, de forma cilíndrica. La tapa de Cobre otorga un cierre hermético por un anillo de Caucho y asegurado por una serie de tornillos móviles y tuercas mariposas.

 

3.       Auxina: Sustancias naturales o de síntesis que actúan a muy baja concentración sobre el desarrollo de las plantas. Junto con otras fitohormonas controlan el desarrollo de vástagos, la formación de raíces y otros procesos fisiológicos de las plantas.

 

4.       Biotecnología: La biotecnología es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereky, en 1919.

 

5.       Citosina: Compuesto químico que las células usan para elaborar los elementos fundamentales del ADN y el ARN. Es un tipo de pirimidin

 

 

 

 

6. Código Genético: Código cifrado por la disposición de nucleótidos en la cadena polinucleótida de un cromosoma que rige la expresión de la información genética en proteínas, es decir, la sucesión de aminoácidos en la cadena polipeptídica. La información sobre todas las características determinadas genéticamente en los seres vivos genética está almacenada en el ADN y cifrada mediante las 4 bases nitrogenadas. Cada sucesión adyacente de tres bases (codón) rige la inserción de un aminoácido específico. En el ARN la timina es sustituida por uracilo. La información se transmite de una generación a otra mediante la producción de réplicas exactas del código.

 

7         Codón: Secuencia de tres nucleótidos consecutivos en un gen o molécula de ARNm determinada por sus bases nitrogenadas, que especificará la posición de un aminoácido en una proteína

 

8.   Dogma central de la biología molecular: Dogma central de la biología molecular es un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética tras el descubrimiento de la codificación de ésta en la doble hélice del ADN. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que sólo el ADN puede duplicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia. Fue articulado por Francis Crick en 1958 por primera vez,1 y se restableció en un artículo de Nature publicado en 1970.2

 

 

9.       Enzimas de restricción: Enzimas bacterianas sintetizadas como reacción defensiva frente a la invasión de ADN extraño, como, por ejemplo, bacteriófagos ADN, a los que degrada mientras que el propio está protegido por metilaciones específicas. Cada una de estas enzimas escinden el ADN siempre en el mismo sitio, en loci específicos o secuencias objetivo. Son las tijeras de la ingeniería genética que abrieron las puertas a la manipulación genética.

 

 

 

 

10.   Etileno: El etileno o eteno es un compuesto químico orgánico formado por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble enlace. Es uno de los productos químicos más importantes de la industria química. Se halla de forma natural en las plantas

 

11.   Explante: El concepto de explante se refiere a cualquier parte vegetal que ha sido separada de la planta, que puede ser un tejido (fragmentos de hojas, tallos, raíces, pétalos, etc.). Con excepción de los óvulos y el polen, los explantes están constituidos por tejidos y/o células somáticos. Cuando se extrae un explante de la planta se debe tener en cuenta el tamaño, la fuente, la edad fisiológica del mismo.

 

 

12.    Giberelina: La giberelina es una fitohormona. Se producen en la zona apical, frutos y         semillas. Sus funciones son: Interrumpir el periodo de latencia de las semillas, haciéndolas germinar. Inducir la brotación de yemas.  Promover el desarrollo de los frutos (floración).crecimiento longitudinal del tallo. Es opuesta a otra hormona vegetal denominada ácido abscísico.

 

13.    Kilobase (Kb): Unidad de tamaño de los ácidos nucleicos, correspondiente a una  longitud de 1000 nucleótidos. En ADN bicatenario se denomina kilopares de bases (Kbp).

 

14.  Micropropagacion: Práctica que consiste en multiplicar rápidamente y/o regenerar materia vegetal para producir una gran cantidad de nuevas plantas genéticamente idénticas, con métodos de laboratorio modernos.

 

15.    Medio MS: Técnicas de reproducción in vitro. Plantas ornamentales. Árboles frutales. Antecedentes. Objetivos. Metodología. Cámara de cultivo. Condiciones. Problemas. Jardín Botánico

 

16.     Plásmido: Forma no celular de vida, fragmento circular de ADN bicatenario que      contienen unos cuantos genes y se encuentran en el interior de ciertas bacterias. Actúan y se replican de forma independiente al ADN bacteriano y pueden pasar de unas bacterias a otras. Igual que los provirus no producen enfermedades pero inducen pequeñas mutaciones en las células. Se utilizan como vectores en manipulación genética

 

17.   Técnica de recombinación del ADN: El ADN recombinante es resultado del uso de diversas técnicas que los biólogos moleculares utilizan para manipular las moléculas de ADN y difiere de la recombinación genética que ocurre sin intervención dentro de la célula. El proceso consiste en tomar una molécula de ADN de un organismo, sea virus, planta o una bacteria y en el laboratorio manipularla y ponerla de nuevo dentro de otro organismo. Esto se puede hacer para estudiar la expresión de un gen, para producir proteínas en el tratamiento de una enfermedad genética, vacunas o con fines económicos y científicos

 

18.    Traducción genética: Cambio de la información contenida en la secuencia de los cuatro nucleótidos del ARNm por la debida al ordenamiento de los 20 aminoácidos en la estructura de las cadenas polipeptídicas. Cada aminoácido se une a una pequeña molécula específica de ARN que sirve para su identificación, denominado ARN de transferencia. Esta molécula transfiere los aminoácidos libres de la solución al punto de formación de las cadenas polipeptídicas cuando está indicado por las instrucciones contenidas en la molécula de ARN mensajero. El proceso tiene lugar en la interacción de los codones del ARNm con la región del anticodon de los aminoacil-ARNt. Se distinguen en ella las etapas de iniciación, elongación y terminación en la que participan diferentes factores proteicos

 

 

 

 

19.  Transcripción genética: Biosíntesis de una molécula de ARN por polimerización de nucleótidos complementarios a un ADN patrón. Esta molécula de ARN es un precursor de ARNm y representa una copia fiel de la secuencia complementaria de ADN de la que ha sido transcrita. Una secuencia específica situada por delante del gen (promotor) actúa identificando el sitio de inicio de la transcripción.

 

Objetivo General Del Curso:

Conocer el desarrollo histórico de la Biotecnología a nivel nacional y mundial, así como la terminología más empleada.

 

Objetivo 2: El alumno adquiera los conocimientos, proyectara sus alcances y conocerá las limitaciones de las técnicas Biotecnológicas, en la propagación vegetal, diagnóstico y mejoramiento de la producción agrícola

 

1. TEMARIO.

 

Unidad	Temas	Subtemas
1	Introducción	1.1.      Generalidades 1.1.1.    Reseña histórica de la biotecnología 1.1.2.    Biotecnología de primera segunda y tercera generación 1.1.3.    Importancia: Económica, Ecológica y Agronómica. 1.2.      terminología general de la biotecnología
2	Cultivo De Tejidos Vegetales	2.1 Medios de cultivo 2. 1. 1. Áreas del laboratorio de cultivo de tejidos. 2. 1. 2. Material y equipo de laboratorio 2. 1. 3. generalidades de los medios de cultivo 2. 1. 4. Componente. del medio de cultivo 2. 1. 5. Preparación y manejo de soluciones stock. 2. 1. 6. Preparación de los medios de cultivo. 2. 2. Esterilización 2. 2.1. Tipos de esterilización 2.2.2.    Factores que intervienen en el proceso de esterilización. 2.3. Establecimiento El Cultivo De Tejidos 2.3.1. Etapas del cultivo de tejidos 2.3.2. Selección de plantas madres 2.3.3. Ex plante 2.3.4. Siembra del ex plante 2.3.5. Condiciones de incubación 2.3.6. Cambios fisiológicos del ex plante 2.3.7. Trasplante al sustrato
3	Técnicas In Vitro En El Cultivo De Tejidos Vegetales	3.1. Generalidades 3.2. Micro propagación 3.3. Plantas libres de patógenos 3.4. Técnicas in Vitro aplicadas al Fito mejoramiento 3.4.1. Producción de haploides: cultivo de anteras y óvulos 3.4.2. Variación somaclonal 3.4.3. Fusión de protoplastos 3.4.4. Aplicación agro biológica 3.5 Conservación In Vitro 3.5.1. aspectos importantes en la conservación in Vitro 3.5.1.1. Regeneración 3.5.1.2. Variabilidad 3.5.1.3. Estabilidad genética 3.5.1.4. Estrategias 3.5.2. métodos de conservación 3.5.2.1. Factores que limitan el crecimiento 3.5.2.2. Supresión del crecimiento 3.5.2.3. Cryoconservacion del germoplasma
4	DNA Recombinante	4.1. Transformación de organismos 4.2. Corte y unión de moléculas de ADN 4.2.1. enzimas de corte 4.2.2. enzimas de unión 4.2.3. clonación de genes 4.2.4. Vectores de clonación 4.2.5. Tecnología de ADN Recombinante en la agricultura 4.2.5.1. Plantas transgénicas 4.2.5.2. animales transgénicos 4.3.legislación 4.4. Bioética y revolución biotecnológica

 

5

Técnicas de diagnóstico molecular biotecnológico

5.1. Técnicas basadas en PCR y/o electroforesis 5.2. Southern 5.3. Northern 5.4. Marcadores moleculares AFLP RAPD MICROSATELITES SECUENCIAS MITOCONDRIALES SECUENCIAS RIBOSOMALES Otros

 

1. APRENDIZAJES REQUERIDOS

 

· Preparación de soluciones de químicas

· División celular

· Nutrición vegetal

· Crecimiento y desarrollo vegetativo

· Control de desarrollo de microorganismos

· Factores físicos que afectan el crecimiento y desarrollo vegetal

· Leyes de Mendel

· Reacciones químicas de los procesos fisiológicos.

.

 

      2. SUGERENCIAS DIDACTICAS.

· Realizar investigación documental.

· Realizar un análisis grupal sobre los temas.

· Realizar prácticas de cultivos de tejidos y marcadores moleculares

· Uso de material audiovisual.

· Elaboración de cuadros sinópticos.

· Diseño de un vivero adecuado a las condiciones locales

· Exposición.

 

       3. SUGERENCIAS DE EVALUACION

· Examen oral y/o escrito de los contenidos temáticos.

· Asistencia y reporte de prácticas.

· Tareas escolares.

· Participación en clase y en actividades de aprendizaje.

· Desempeño activo en las prácticas.

 

Unidad1. Introducción

 

Objetivo educacional	Actividades de aprendizaje	Fuentes de información.
Conocer el desarrollo histórico de la Biotecnología a nivel Nacional y Mundial, así como la terminología mas empleada.	Investigar las generalidades y antecedentes de la biotecnología.	1,2,3

 

Unidad 2. Cultivo De Tejidos Vegetales

Objetivo educacional	Actividades de aprendizaje	Fuentes de información.
Conocer el laboratorio, material y equipo mínimo indispensable en la preparación de los medios de cultivo. Conocer las diferentes técnicas de esterilización y su importancia en el cultivo de tejidos vegetales. Conocer las características adecuadas para la selección, manejo del ex planté para la siembra, así como las condiciones de incubación.	Realizar prácticas de preparación de soluciones nutritivas, medios de cultivo, esterilización y siembra aséptica de vegetales	1,2,3,5

 

                     Unidad 3. Técnicas In Vitro En El Cultivo De Tejidos Vegetales.

Objetivo educacional	Actividades de aprendizaje	Fuentes de información.
Conocer y manejar adecuadamente las técnicas del cultivo de tejidos vegetales	Realizar un mapa conceptual con todas las técnicas utilizadas en el cultivo de tejidos vegetales.	1,2,3,4,5

                    

Unidad 4. DNA Recombinante

Objetivo educacional	Actividades de aprendizaje	Fuentes de información.
Conocer y describir la importancia y los alcances de la ingeniería genética así como sus principales métodos.	Hacer investigación documental sobre las aplicaciones agro biológicas del DNA recombinante	3,4

 

 

 

 

 

 

 

Unidad 5. Técnicas de diagnóstico molecular biotecnológico.

Objetivo educacional	Actividades de aprendizaje	Fuentes de información.
Conocer y describir la importancia y los alcances de la ingeniería genética así como sus principales métodos.	Investigar técnicas de diagnóstico y aplicación a problemas agro biológicos del entorno.	3,4.

 

. Fuentes de información.

 

1. Doods, H.J. and W.R. Ioron 1990. Experiment in Plant Tissue culture edition Cambridge University Pres, USA.

2. Lindsey K. and M. G. Jones 1992. Biotecnologia Vegetal agrícola. Ediciones Acribia, España.

3. Natell S.H. Mathews I. and Mckee R.A. 1995. Principles of plant Biotechnol.

4. Old. R.W. and Primrose S.B. 1987. Principios de manipulación Genética. 1 Ed. Acribia España.

5. Pierik R.L. 1991. Cultivo in Vitro de plantas superiores. 1 Ed. Mundiprensa España

11. PRACTICAS PROPUESTAS.

 

Practica 1. Conocimiento del laboratorio de cultivo de tejidos vegetales

Practica 2. Conocimiento y manejo del material y equipo del laboratorio

Practica 3. Preparación de soluciones stock

Practica 4. Preparación de medios de cultivo

Practica 5. Esterilización de medios de cultivo y material de cristalería

Practica 6. Selección de la planta madre

Practica 7. Selección, desinfección y siembra del ex plante

Practica 8. Desinfección y esterilización del sustrato

Practica 9. Trasplante y Adaptación bajo condiciones de invernadero

Practica 10. Cultivo de raíces

Practica 11. Cultivo de yemas

Practica 12. Inducción de callo génesis

Practica 13. Cultivo de ápices

Practica 14. Cultivo de hojas

Practica 15. Cultivo de meristemos

Practica 16. Cultivo de embriones cigoticos

Practica 17. Micro injertó

Practica 18. Cultivo de anteras

Practica 19. Cultivo de óvulos

Practicas 20. Enraizamiento in vitro

Practica 21. Extracción de DNA

Practica 22. Digestión enzimática de DNA y electrophoresis en agarosa

Practica 23. Diagnóstico molecular por PCR