BIOTECNOLOGIA BIOTECNOLOGIA AMBIENT AMBIE NTAL AL INTEGRANTES:
CASTILLO CIEZA RUDY ABIGAIL FERNANDEZ PISFIL ROSA ELIANA IRIGOIN CARRANZA EDIN RODAS QUESQUEN KEVIN TESENCASUSOL OSCAR ENRIQUE
CURSO:
BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL
DOCENTE:
LIC. MBLGO. CESAR ALBERTO ALBERTO CABREJOS MONTALVO
CHICLAYO, ABRIL DEL 201 I!"#$%&''()!
La biotecnología ambiental es empleada y usada para perfeccionar las tecnologías sobre el entorno natural y terrestre y para las mejoras de los suelos, también puede implicar tratar de aprovechar un proceso biológico para usos comerciales y de la explotación y el uso de microorganismos en procesos ambientales que se encuentra desde el siglo XIX !acia finales de "#$% y principios de "#&%, cuando se descubrió la estructura y función de los 'cidos nucleicos, se puede distinguir entre biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del ()* recombinante
La biotecnología desarrolla sus investigaciones en: • •
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)igestión anaerobia para el tratamiento de residuos agroindustriales )ecoloración biológica de efluentes +ratamiento aerobio y biorremediación de aguas y suelos impactados con hidrocarburos
Sus beneficios: (limentos con m's vitaminas, minerales y proteínas, y menor contenido en grasas ultivos m's resistentes al ataque de virus, hongos insectos sin la necesidad de emplear productos químicos, lo que supone un mayor ahorro económico y menor da-o al medio ambiente .ayor tiempo de conservación de frutas y verduras ultivos tolerantes de la sequía y estrés
/ se aplican en Biorremediación, ualquier proceso que utilice microorganismos, hongos, plantas o las en0imas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural La biorremediación puede ser empleada para atacar contaminantes específicos del suelo, por ejemplo en la degradación bacteriana de compuestos organoclorados o de hidrocarburos Las desventajas que presenta la aplicación de la biotecnología se pueden clasificar en dos grupos1 2iesgos ambientales y los efectos en la salud humana3 4n 2iesgos ambientales la 5osibilidad de una polini0ación cru0ada, es decir, el polen de cultivos genéticamente modificados llega a cultivos dónde no se ha intervenido el material genético 4sto podría traer consigo el surgimiento de una male0a agresiva que trastorne el equilibrio del ecosistema 6so de cultivos genéticamente modificados, cuyos genes produ0can toxinas insecticidas como el bacillus thuringiensis 4sto puede generar el surgimiento de poblaciones de insectos que invadan los cultivos +ambién puede perjudicar a la fauna del lugar, como a las mariposas o aves si consumen estas plantas infectadas
Introduction
+he environmental biotechnology is used and used to perfect the technologies on the natural and terrestrial environment and for the improvements of the soils3 also it can imply trying to ta7e advantage of a biological process for commercial uses and of the exploitation and the use of microorganisms in environmental processes that one finds from the "#th century +o8ards ends of "#$% and beginning of "#&%, 8hen there 8as discovered the structure and function of the acids nucleicos, it is possible to distinguish bet8een ancient traditional biotechnology and the biotechnology of the second generation, 8hich, partly, uses the technology of the )*( recombinant +he biotechnology develops his investigations in1 9 (naerobic )igestion for the treatment of agro industrial residues 9 :iological )iscoloration of effluent 9 (erobic +reatment and biorremediación of 8aters and soils impressed 8ith hydrocarbons !is benefits1 9 ;ood 8ith more vitamins, minerals and proteins, and minor contained in fats 9 ultures more resistant to the assault of virus, fungi insects 8ithout the need to use chemical products, 8hich supposes a major economic saving and minor hurt to the environment 9 .ajor time of conservation of fruits and vegetables 9 +olerant ultures of the drought and stress (nd they are applied in Biorremediación, (ny process that uses microorganisms, fungi, plants or the en0ymes derived from them to return an environment altered by pollutants to his natural condition +he biorremediación can be used to attac7 specific pollutants of the soil, for example in the bacterial degradation of compounds organoclorados or of hydrocarbons +he disadvantages that the application of the biotechnology presents can qualify in t8o groups1 environmental 2is7s and the effects in the human health3 In environmental 2is7s the 5ossibility of a crossed pollination, that is to say, the pollen of genetically modified cultures comes to cultures 8here the genetic material has not been controlled +his might bring 8ith it the emergence of an aggressive undergro8th that upsets the balance of the ecosystem 6se of genetically modified cultures, 8hich genes produce insecticide toxins as the bacillus thuringiensis +his can generate the emergence of populations of insects 8ho invade the cultures (lso it can harm to the local fauna, since to the butterflies or birds if they consume these infected plants
)efinición
, la biotecnología podría definirse como ?toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos La biotecnología ambiental es empleada y usada para perfeccionar las tecnologías sobre el entorno natural y terrestre y para las mejoras de los suelos, también puede implicar tratar de aprovechar un proceso biológico para usos comerciales y de la explotación y el uso de microorganismos en procesos ambientales que se encuentra desde el siglo XIX !acia finales de "#$% y principios de "#&%, cuando se descubrió la estructura y función de los 'cidos nucleicos, se puede distinguir entre biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del ()* recombinante
onceptos :'sicos La biotecnología consiste simplemente en la utilización de microorganismos así como de células vegetales y animales para producir materiales tales como alimentos, medicamentos y productos químicos útiles para la humanidad.
En el momento que los primeros hombres se dieron cuenta de que podían cultivar sus propias plantas y criar5 a sus propios animales, ellos aprendieron a usar la biotecnología. La biotecnología ambiental se reere a la aplicación de los procesos biológicos modernos para la protección y restauración de la calidad del ambiente. El uso de microorganismos en procesos ambientales se encuentra desde el siglo !"!. #acia nales de $%5& y principios de $%'&, cuando se descubrió la estructura y (unción de los )cidos nucléicos, se puede distinguir entre biotecnología antigua tradicional y la biotecnología de segunda generación, la cual, en parte, hace uso de la tecnología del *+ recombinante. *ctualmente, la principal aplicación de la biotecnología ambiental es limpiar la polución. La limpieza del agua residual (ue una de las primeras aplicaciones, seguida por la puricación del aire y gases de desecho mediante el uso de bioltros. La biorremediación -uso de sistemas biológicos para la reducción de la polución del aire o de los sistemas acu)ticos y terrestres se est) en(ocando hacia el suelo y los residuos sólidos, tratamientos de aguas domésticas e industriales, aguas procesadas y de consumo humano, aire y gases de desecho, lo que est) provocando que sur/an muchas inquietudes e interrogantes debido al escaso conocimiento de las interacciones de los organismos entre sí, y con el suelo. Los sistemas biológicos utilizados son microorganismos y plantas. 0ada vez mas compa1ías industriales est)n desarrollando procesos en el )rea de prevención, con el n de reducir el impacto ambiental como respuesta a la tendencia internacional al desarrollo de una sociedad sostenible. La biotecnología puede ayudar a producir nuevos productos que tengan menos impacto ambiental. En denitiva, la biotecnología puede ser utilizada para evaluar el estado de los ecosistemas, trans(ormar contaminantes en sustancias no tó2icas, generar materiales biodegradables a partir de recursos renovables y desarrollar procesos de manu(actura y mane/o de desechos ambientalmente seguros.
4volución histórica de la biotecnología
)esde hace miles de a-os, la humanidad ha venido reali0ando biotecnología de un modo empírico, que recién en la época moderna adquiere una base científica 4jemplos1 @ )omesticación de plantas y animales desde el *eolítico AB%%% C D%%% aE @ Los egipcios fabricaban pan a partir del trigo hacia el F%%% a @ 4n %%H"$D$E podían conservar sus papas mediante la liofili0ación Achu-oE y su carne mediante el salado o charque, así mantuvieron unos "%HD% millones de habitantes perfectamente vestidos y alimentadosE @ tros procesos biotecnológicos conocidos de modo empírico desde la antigJedad1 cultivo de champi-ones, fabricación de queso, alimentos y bebidas fermentadas no alcohólicas Asalsa de soja, yogur, etcE, tratamiento de aguas residuales on la moderna biología Asiglo XIXE, la base de muchos procesos se empe0ó a conocer1 en el siglo XKIII se acepta que la materia viva puede ser estudiada como la materia inanimada Amétodo experimentalE, se inicia el lento declive de las ideas vitalistas Acreencias erróneas de que Gla vida depende de un principio vital irreducible a otras ramas de la cienciaGE
Algunos hitos científicos fundantes de la biotecnología contemporánea: @ Kan Leeu8enhoe7 y !oo7e Asiglo XKIIE describen los Ganim'lculosG que est'n fuera del alcance del ojo AmicroscopioE, se tarda a=n un par de siglos en captar la importancia de estas min=sculas criaturas @ Louis 5asteur, en sus estudios reali0ados entre "$B y "B&, demuestra el rol de los microorganismos en procesos de fermentación y putrefacción Aconservación de alimentosE (sí a finales del siglo XIX se fabricaba industrialmente etanol, 'cido acético, butanol y acetona, mediante fermentaciones al aire libre en condiciones no estériles @ ;inales del siglo XIX, la Gedad de oro de la bacteriologíaG las mejoras en microscopia, y la aplicación de técnicas asépticas, la esterili0ación y la pasteuri0ación, permitió no sólo obtener alimentos con baja o nula presencia microbiana, sino la posibilidad de cultivar cada cepa microbiana sin me0clas con otras1 cultivos puros en medios de cultivo de laboratorio @ omien0os del siglo XX1 se establecen las bases en0im'ticas y metabólicas de la fisiología celular y por lo tanto de muchos procesos de fermentación
@ )esde la década de "#F%, las técnicas de ingeniería química, aliadas a la microbiología y a la bioquímica, permiten la producción de antibióticos, 'cidos org'nicos, esteroides, polisac'ridos y vacunas @ La penicilina comen0ó a fabricarse en plena II Muerra .undial, como resultado de avances importantes en técnicas de esterili0ación a gran escala, mejora de las instalaciones de fermentación Aincluyendo la cuestión de la aireaciónE, cultivo del hongo, etc
La historia realmente se inicia con las investigaciones de harles )ar8in, considerado como el padre de la biología moderna, que concluyó que las especies no son fijas e inalterables, sino que son capaces de evolucionar a lo largo del tiempo, para producir nuevas especies La explicación de esta evolución, seg=n sus observaciones, se basaba en que los miembros de una determinada especie presentaban grandes variaciones entre ellos, unos estaban mas acondicionados al ambiente en que se encontraban que otros, lo que significaba que los m's aptos producirían m's descendencia que los menos aptos 4ste proceso es conocido como selección natural, y suponía la modificación de las características de la población, de manera que los rasgos mas fuertes se mantendrían y propagarían, mientras que los menos favorables se harían menos comunes y acabarían desapareciendo 4l monje Mregor N .endel A">>H"FE, trabajaba en el jardín de su monasterio en (ustria sin ser consciente de la importancia de sus estudios .endel eligió como material de estudio una planta com=n, el guisante Apisum sativumE 4sta planta es de f'cil obtención y cultivo, hemafrodita y por tanto con capacidad para autofecundarse, ofreciendo asimismo la posibilidad de reali0ar fecundaciones cru0adas entre distintas variedades, muy numerosas en el guisante y f'cilmente distinguibles 4n sus estudios, en lugar de anali0ar la transmisión global de las características de la planta, prestó atención a un solo rasgo cada ve0, permitiéndole seleccionar determinados aspectos de la planta que presentaban alternativas claramente diferenciables, como por ejemplo la forma de la semilla ArugosaOlisaE o su color AamarillaOverdeE 4n "&& publicó los resultados de sus experiencias llevadas a cabo durante B a-os en el jardín de su monasterio de los agustinos, los cuales permitieron superar las antiguas concepciones sobre la herencia que a=n prevalecían en su época, seg=n las cuales los caracteres se transmitían de padres a hijos a través de una serie de fluidos relacionados con la sangre, al me0clarse las sangres en la descendencia, los caracteres de los progenitores se fusionaban y no podían volver a separarse .endel expuso una nueva concepción de la herencia, seg=n la cual los caracteres no se heredan como tales, sino que solo se transmitían los factores que los determinaban
2PM4*4< )4 L( :I+4*LMP( Los ejemplos m's antiguos que pueden considerarse como procesos biotecnológicos son la obtención de la cerve0a, el vino y otras bebidas alcohólicas .uchas civili0aciones del pasado descubrieron que el a0=car y las materias primas a0ucaradas podían sufrir transformaciones espont'neas que generaban alcohol 4l proceso fue controlado gradualmente, hasta que en el siglo XIX el químico francés Louis 5asteur demostró que la fermentación estaba producida por microbios 5asteur demostró también que otros microorganismos, diferentes en apariencia, eran responsables de otros procesos, como la producción de vinagre 4l trabajo de 5asteur no sólo revolucionó la tecnología de la elaboración de la cerve0a y el vino, excluyendo microorganismos que pudieran contaminar el proceso de fermentación y causar grandes pérdidas, sino que demostró también que había otros productos que podían ser obtenidos en la industria gracias a la intervención de los microorganismos 6no de estos productos fue la acetona, un disolvente utili0ado para la fabricación de pólvora explosiva )urante la I Muerra .undial, el químico y posteriormente primer presidente de Israel, haim Qei0mann, verificó que la acetona era producida por la bacteria lostridium acetobutylicum
Importancia del medio ambiente Las biotecnologías pueden cumplir un importante rol en el cuidado del ambiente desde sus posibilidades de prevenir y remediar los problemas ambientales derivados de las actividades productivas La biotecnología contribuye al mantenimiento de la biodiversidad mediante el desarrollo de distintas herramientas •
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4n primer lugar desarrollando herramientas para anali0ar la diversidad de los ecosistemas lo que permite reali0ar un seguimiento de la aparición o desaparición de las especies 4n segundo lugar desarrollando procesos para conservar los genomas en bancos o colecciones de organismos vivos o en forma de ()* 4n tercer lugar desarrollando las técnicas de clonación que pueden ser muy =tiles para recuperar especies en peligro de extinción 4n sentido literal los procesos de recombinación que se reali0an mediante técnicas de Ingeniería Menética contribuyen a incrementar la biodiversidad en la misma medida que lo hacen los procesos naturales de recombinación Los problemas ambientales se originan, generalmente, porque se planifica el desarrollo económicoHsocial sin tomar en cuenta el impacto en el medio ambiente que conlleva este desarrollo La investigación y el desarrollo de procesos adecuados para la conservación del medio ambiente, ya sea en el tratamiento de residuos sólidos, líquidos o gaseosos, han aportado soluciones claras a algunos problemas y permiten entrever en otros casos soluciones tecnológicamente posibles a un costo relativamente bajo
4n la actualidad, las principales aplicaciones concretas de la biotecnología para la mejora del medio ambiente son las siguientes1 •
4liminación de metales pesados
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4liminación de las mareas negras
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btención de energía no contaminante
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+ratamientos de residuos urbanos e industriales
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+ratamientos de diferentes tipos de contaminación asociados a la industria del petróleo +ratamiento de la contaminación producida por herbicidas, pesticidas e insecticidas 4nsayos sobre la toxicidad de diversos compuestos en la naturale0a
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)etección de metales
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TE!"L"#$AS %&S L'%('AS) Las ?biotecnologías blancasR buscan reempla0ar las tecnologías contaminantes en procesos industriales disminuyendo a la ve0 la emisión de residuos 5or ejemplo, las tecnologías en0im'ticas permiten reempla0ar o reducir la utili0ación de sustancias químicas agresivas con el ambiente en procesos m's limpios y seguros
Tecnologías Limpias
+érmino para designar las tecnologías que no contaminan y que utili0an los recursos naturales renovables y no renovables en forma racional 6na tecnología limpia, 4s la tecnología que al ser aplicada no produce efectos secundarios o trasformaciones al equilibrio ambiental o a los sistemas naturales AecosistemasE
*enta+as: )esarrollo sostenible, administración limpia de recursos, autodestrucción y reciclaje de desechos esventa+as: Meneralmente la adopción de tecnologías limpias es sinónimo de aumentos considerables en los costos de producción y fabricación, lo cual no es bueno para las utilidades de las empresas Tecnología limpia, es un concepto novedoso que basado en la sostenibilidad, pretende desarrollar nuevos instrumentos para mejorar la relación, impactante por naturale0a, entre el ser humano y la naturale0a (dem's, pretende brindar, generalmente en industrias
económicas, soluciones técnicas que sean m's aptas para la protección de los recursos agotables 4sto se debe no solo a que representan recursos que no pueden ser sustituidos, sino a que conlleva a un ahorro de los mismos y un aprovechamiento real y una garantía de sobrevivencia en el largo pla0o (l tratar de encontrar la mejor definición para la terminología de tecnología limpia podemos hacer referencia la presentada en el programa de las *aciones 6nidas para el medio circundante natural y artificial, que dice que esta es ?la aplicación continua de una estrategia amigable con el medo natural que sea preventiva integrada y aplicada a procesos, productos, y servicios para mejorar la ecoeficiencia y reducir los riesgos para los humanos y el medio natural
B'"--E%E'A'.!) onsiste en la utili0ación de microorganismos, en0imas, hongos o plantas especiali0ados capaces de degradar desechos peligrosos para remover los contaminantes org'nicos Aefluentes y residuos sólidos domésticos e industriales, petróleo, pesticidas, etcE, inorg'nicos Amercurio, plomo, cobre, cianuros, etcE y gaseosos Ametanos, compuestos vol'tiles, etcE del medio ambiente ( partir de la modificación genética es posible incrementar su capacidad de degradación de los contaminantes :iorremediación, en la vida cotidiana siempre se han asociado los microorganismos con contaminación y enfermedades
/0u1 organismos participan2
