Biotecnología: prevención de la contaminación.

Francisco Javier Expósito Jaramillo----------1ºBachillerato-A----------IES PINOMONTANO


La Biotécnologia ambiental es una rama de la biotecnología que se ocupa del estudio de los desequilibrios ambientales para buscar tecnologías correctoras basadas en procesos biológicos.
yo personalmente dentro de esta rama de la biotecnología me centraré en la modificación de las técnicas agrícolas.

Biotecnología agrícola clásica

1. Concepto: consiste en la introducción consciente de diversidad genética en las poblaciones, normalmente cruzando progenitores con características notables. Para ello tenemos unos requisitos mínimos que cumplir, como la existencia de variabilidad o la posibilidad de crearla, capacidad de detectar dicha variabilidad y conocimientos para manipularla.
2. Los objetivos que persigue la mejora vegetal es aumentar el rendimiento de la planta, mejorar su calidad nutritiva y tecnológica, que se haga resistente a plagas y enfermedades y a condiciones difíciles o no adecuadas del suelo y el clima.
3. Las técnicas que utiliza podemos clasificarlas en básicas o en métodos. Las básicas son:

• Selección: cualquier fuerza capaz de modificar el número de descendientes y su contribución génica a la generación siguiente. Si la selección es por parte de la naturaleza, lo llamamos la selección natural, mientras que si los seres humanos intervenimos de alguna forma, selección artificial.
• Cruzamiento artificial: consiste en el apareamiento forzado de dos organismos que de forma natural no lo harían. Solo es posible entre individuos de la misma especie o muy cercana.

Las plantas mejoradas son un éxito en cuanto a su rendimiento y productividad, ya que por ejemplo se han llegado a obtener tomates 50 veces más pesados que los silvestres ; presentan mayor variabilidad (existen 500 variedades de arroz, 3000 de café, la existencia de la Col ( Brassica oleraceae); se han modificado su método de dispersión en cereales y leguminosas de grano; también cambios en el sistema de polinización, por ejemplo en tomates, que han pasado de ser alógamos a autógamos, es decir, de reproducirse sexualmente entre individuos genéticamente diferentes a reproducirse sexualmente pero entre individuos de distinto sexo pero formados en un mismo individuo. Con estos avances las plantas se han hecho más resistentes a plagas, enfermedades a ambientes adversos y se han adaptado a la mecanización.

Biotecnología agrícola moderna

• Control de enfermedades

Podemos conseguir un control de las enfermedades gracias a numerosas técnicas:

• Cultivo in vitro: por el que se puede proteger a especies cercanas a través de cruzamientos convencionales y por retrocruzamiento me quedo sólo con el gen deseado.
• Creando resistencia a hongos mediante la sobre expresión de los genes que son tóxicos para el patógeno, genes que neutralicen sus componentes, mejoren las defensas estructurales, participen en las vías de señalización de las defensas, es decir, que preparen con anterioridad a la planta para la llegada del patógeno, genes que sean de resistencia.
• Obteniendo resistencia a las bacterias: se introducen nos genes que produzcan enzimas que maten a la bacteria. También lo podemos conseguir haciendo a la planta insensible a la toxina bacteriana. Aumentando sus defensas naturales por sobreexpresión de genes o provocando una muerte celular artificial en el sitio de la infección.
• Debemos asegurar la resistencia a virus gracias a, aparte de las técnicas tradicionales de tratar con insecticidas e insertar genes de resistencia, a la sobreexpresión mediada por :
  • proteínas, que generan resistencia a virus Cápsida viral (CP)Replicasas virales (RP), Proteínas de movimiento (MP);
  • RNA, Silenciamiento génico postranscripcional (PTGS). También podemos obtener resistencia por la inclusión de genes no virales
  • Incluyendo genes no virales: anticuerpos antivirales, proteínas inhibidoras del ribosoma (RIPs) o genes R de resistencia natural.

• Otra de las soluciones posibles es producir plantas libres de virus, cultivando meristemos, ya que éste no suele estar infectado con el virus por que su sistema vascular no está muy desarrollado por lo que el virus no puede viajar por su floema o xilema y porque tienen una alta tasa metabólica que impide la infección.
• También podemos aplicar técnicas de termoterapia, quimioterapa o electroterapia que erradican o por lo menos disminuyen la concentración del virus, pero no erradican completamente la infección.

Otra de las formas de evitar el daño a la planta es el control de las plagas: Mediante insecticidas tradicionales, genes de resistencia a las bacterias ( por ejemplo, Célula de Bacillus thuringiensís esporulante), genes de resistencia a animales (inhibidores de proteasas, colesterol oxidasa, quitinasas...), de resistencia a plantas (inhibiendo sus enzimas digestivas o mediante lectinas), expresando ciertos genes de virus de insectos em plantas para que las proteja de ese insecto, mediante liberación de hormonas que repelan al insecto o atraigan a los depredadores de éstos (aunque tiene algunos problemas medioambientales). Controlando las malas hierbas gracias a herbicidas.

•   Plantas como biorreactores

Buscamos modificar plantas para usarlas como factorías de aditivos alimentarios, biopolímeros (algodón, lino, bioplásticos y biopolímeros proteínicos),producción de péptidos recombinantes con interés biofarmacéutico para la síntesis de vacunas y anticuerpos, producción de enzimas aplicables a la industria textil, papeleres, piensos...

Los sistemas que se utilizan para la producción de proteínas recomibinantes a gran escala son los cultivos de bacterias, levaduras y células animales.

Sin embargo, esta actividad tiene una serie de ventajas: permiten una alta producción de biomasa, existe la posiblidad de fácil conservación, transporte y distribución ya que las proteínas recombinantes se almacenan en semillas y tubérculos, lo que supone un coste más bajo. Tampoco implican riegos de contaminación con patógenos animales o toxinas microbianas. Si se quiere aumentar la escala de producción es sencillo y barato.

A pesar de todo esto también encontramos inconvenientes para su aplicación ya que existe la posiblidad de contaminación genética por parte de otras plantas con las que los cultivos modificados genéticamente coexisten, o que aparezcan pecticidas como resultado del metabolismo secundario...

Las estrategias tecnológicas para optimizar la obtención de proteína recombinantes en plantas deben cumplir tres premisas:

• Aumentar los niveles de expresión: buscaremos la síntesis más óptima e inhibiremos la degradación del producto.
• Disminuir los costos de purificación, paso que encarece el proceso.
• Conseguir un producto de características idénticas al sintetizado en el sistema de origen, (humanizar el producto).