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La biotecnología (del gr. βίος - "vida", τέχνη - "arte, destreza, habilidad", λόγος - "palabra, significado, pensamiento, concepto") es una disciplina que estudia las posibilidades de utilizar organismos vivos , sus sistemas o productos de su actividad vital para resolver tareas tecnológicas, así como la posibilidad de crear organismos vivos con las propiedades necesarias mediante ingeniería genética .
La biotecnología se refiere a menudo como el uso de la ingeniería genética en los siglos XX y XXI , pero el término también se refiere a una gama más amplia de procesos para modificar organismos biológicos para satisfacer las necesidades humanas, comenzando con la modificación de plantas y animales a través de la selección artificial y hibridación _ Con la ayuda de métodos modernos, la producción biotecnológica tradicional ha podido mejorar la calidad de los productos alimenticios y aumentar la productividad de los organismos vivos.
Hasta 1971, el término "biotecnología" se utilizó principalmente en la industria alimentaria y la agricultura. Desde la década de 1970, los científicos han utilizado el término para referirse a métodos de laboratorio como el uso de ADN recombinante y cultivos celulares in vitro .
La biotecnología se basa en la genética , la biología molecular , la bioquímica , la embriología y la biología celular, así como en las disciplinas aplicadas de la química y la tecnología de la información y la robótica.
Historia de la biotecnología
La elaboración de cerveza fue uno de los primeros usos de la biotecnología.
Artículo principal: Historia de la biotecnología
El término "biotecnología" fue utilizado por primera vez por el ingeniero húngaro Karl Ereki en 1917 .
El uso de microorganismos o sus enzimas en la producción industrial , que proporcionan el proceso tecnológico, se conoce desde la antigüedad, sin embargo, la investigación científica sistemática ha permitido ampliar significativamente el arsenal de métodos y medios de la biotecnología.
Entonces, en 1814, el académico de San Petersburgo K. S. Kirchhoff descubrió el fenómeno de la catálisis biológica e intentó obtener biocatalíticamente azúcar a partir de materias primas domésticas disponibles (hasta mediados del siglo XIX ), el azúcar se obtenía sólo de la caña de azúcar ). En 1891, en Estados Unidos, el bioquímico japonés Dz. Takamine recibió la primera patente para el uso de preparados enzimáticos con fines industriales: el científico propuso el uso de diastasa para la sacarificación de desechos vegetales.
· Diastasa
· La diastasa es una enzima de origen vegetal que se encuentra en determinadas semillas germinadas y otras plantas. Su función es la de catalizar la hidrólisis, primero del almidón en dextrina e inmediatamente después, en azúcar o glucosa
A principios del siglo XX, las industrias de fermentación y microbiológicas se estaban desarrollando activamente . En los mismos años, se hicieron los primeros intentos para establecer la producción de antibióticos, concentrados alimenticios obtenidos de levaduras, para controlar la fermentación de productos de origen vegetal y animal.
El primer antibiótico, la penicilina , fue aislado y purificado a un nivel aceptable en 1940 , lo que planteó nuevos desafíos: la búsqueda y establecimiento de la producción industrial de sustancias medicinales producidas por microorganismos, trabajar para reducir el costo y aumentar el nivel de bioseguridad de nuevos drogas
Tipos de biotecnología
Bioingeniería
Bioingeniería(o ingeniería biomédica) es una disciplina destinada a profundizar el conocimiento en el campo de la ingeniería, la biología y la medicina y mejorar la salud de la humanidad a través de desarrollos interdisciplinarios que combinan enfoques de ingeniería con los logros de la ciencia biomédica y la práctica clínica. La bioingeniería/ingeniería biomédica es la aplicación de enfoques técnicos para resolver problemas médicos con el fin de mejorar la atención médica. Esta disciplina de ingeniería tiene como objetivo utilizar el conocimiento y la experiencia para encontrar y resolver problemas en biología y medicina. Los bioingenieros trabajan en beneficio de la humanidad, se ocupan de los sistemas vivos y aplican tecnologías avanzadas para resolver problemas médicos. Los especialistas en ingeniería biomédica pueden participar en la creación de instrumentos y equipos, en el desarrollo de nuevos procedimientos basados en el conocimiento interdisciplinario, en la investigación dirigida a la obtención de nueva información para resolver nuevos problemas. Entre los logros importantes de la bioingeniería, podemos mencionar el desarrollo de articulaciones artificiales, resonancia magnética , marcapasos , artroscopia , angioplastia, prótesis de piel bioingeniería, diálisis renal, máquinas de circulación extracorpórea. Además, una de las principales áreas de investigación en bioingeniería es el uso de métodos de modelado por computadora para crear proteínas con nuevas propiedades, así como modelar la interacción de varios compuestos con receptores celulares para desarrollar nuevos productos farmacéuticos ("diseño de fármacos").
Biomedicina
Rama de la medicina que estudia el cuerpo humano desde un punto de vista teórico , su estructura y función en condiciones normales y patológicas , condiciones patológicas, métodos para su diagnóstico , corrección y tratamiento. La biomedicina incluye el conocimiento acumulado y la investigación, la medicina más o menos general , la medicina veterinaria , la odontología y las ciencias biológicas básicas, como la química , la química biológica , la biología , la histología , la genética , la embriología ., anatomía , fisiología , patología , ingeniería biomédica, zoología , botánica y microbiología.
Nanomedicina
Seguimiento, fijación, diseño y control de sistemas biológicos humanos a nivel molecular, utilizando nano dispositivos y nanoestructuras. Ya se han creado en el mundo una serie de tecnologías para la industria nanomédica. Estos incluyen la entrega dirigida de medicamentos a las células enferma, laboratorios en un chip y nuevos agentes bactericidas.
Biofarmacología
Rama de la farmacología que estudia los efectos fisiológicos que producen las sustancias de origen biológico y biotecnológico. De hecho, la biofarmacología es el fruto de la convergencia de dos ciencias tradicionales: la biotecnología, a saber, esa rama de la misma, que se llama "roja", la biotecnología médica, y la farmacología , que antes solo se interesaba por los químicos de pequeño peso molecular, como resultado de la interacción mutua.
Los objetos de la investigación biofarmacológica son el estudio de los productos biofarmacéuticos , la planificación de su producción, la organización de la producción. Los agentes terapéuticos biofarmacológicos y los agentes para la prevención de enfermedades se obtienen utilizando sistemas biológicos vivos, tejidos de organismos y sus derivados, utilizando medios biotecnológicos, es decir, sustancias medicinales de origen biológico y biotecnológico.
Bioinformática
Un conjunto de métodos y enfoques, que incluyen:
· métodos matemáticos de análisis informático en genómica comparativa (bioinformática genómica);
· desarrollo de algoritmos y programas para predecir la estructura espacial de proteínas ( bioinformática estructural );
· estudio de estrategias, metodologías computacionales apropiadas y manejo general de la complejidad de la información de los sistemas biológicos.
La bioinformática utiliza métodos de las matemáticas aplicadas , la estadística y la informática . La bioinformática se utiliza en bioquímica , biofísica , ecología y otros campos.
Alineación de secuencias
Un método bioinformático basado en la colocación de dos o más secuencias de monómeros de proteínas , ADN o ARN uno debajo del otro de tal manera que las áreas similares en estas secuencias sean fácilmente visibles. La similitud de las estructuras primarias de dos moléculas puede reflejar sus relaciones funcionales, estructurales o evolutivas.
Biónica
Ciencia aplicada sobre la aplicación en dispositivos y sistemas técnicos de los principios de organización, propiedades, funciones y estructuras de la naturaleza viva, es decir, las formas de los seres vivos en la naturaleza y sus contrapartes industriales. En pocas palabras, la biónica es una combinación de biología y tecnología. Bionics considera la biología y la tecnología desde una perspectiva completamente nueva, explicando qué características comunes y qué diferencias existen en la naturaleza y la tecnología.
Distinguir:
· la biónica biológica , que estudia los procesos que ocurren en los sistemas biológicos;
· la biónica teórica , que construye modelos matemáticos de estos procesos;
· biónica técnica , que utiliza modelos de biónica teórica para resolver problemas de ingeniería.
La biónica está íntimamente relacionada con la biología , la física , la química , la cibernética y las ciencias de la ingeniería: electrónica , navegación , comunicaciones , ciencias marítimas y otras.
Biorremediación
Un complejo de métodos para purificar el agua, el suelo y la atmósfera utilizando el potencial metabólico de objetos biológicos: plantas , hongos , insectos , gusanos y otros organismos .
Selección artificial
Admisión selectiva a la reproducción de animales, plantas u otros organismos con el fin de obtener nuevas variedades y razas. El método precursor y principal de la cría moderna . El resultado de la selección artificial es la diversidad de variedades vegetales y razas animales.
Clonación
Se refiere a la aparición de forma natural o la obtención de varios organismos genéticamente idénticos a través de la reproducción asexual (incluida la vegetativa ). El término "clonación" en el mismo sentido se usa a menudo en relación con las células de organismos multicelulares. La clonación también se denomina obtención de varias copias idénticas de moléculas hereditarias (clonación molecular). Finalmente, la clonación también suele denominarse métodos biotecnológicos utilizados para obtener artificialmente clones de organismos, células o moléculas. Un grupo de organismos o células genéticamente idénticos es un clon.
Dolly es una oveja hembra, el primer mamífero clonado con éxito a partir de la célula de otro adulto.
Clonación humana
Una metodología predictiva que consiste en crear un embrión y luego hacer crecer a partir del embrión personas que tengan el genotipo de un individuo en particular, existente actualmente o previamente existente. Hasta el momento, la tecnología de clonación humana no se ha desarrollado. Actualmente, no se ha registrado de forma fiable ni un solo caso de clonación humana. Y aquí surgen una serie de cuestiones tanto teóricas como técnicas. Sin embargo, hoy en día existen métodos que nos permiten decir con un alto grado de confianza que el problema principal de la tecnología se ha resuelto. Los temores son causados por momentos como un alto porcentaje de fallas en la clonación y la posibilidad asociada de la aparición de personas imperfectas. Así como cuestiones de paternidad, maternidad, herencia, matrimonio y muchas otras. Desde el punto de vista de las principales religiones del mundo (cristianismo , islamismo , judaísmo ), la clonación humana es un acto problemático o un acto que va más allá del ámbito del dogma y requiere que los teólogos justifiquen claramente una u otra posición de los jerarcas religiosos . En algunos estados , el uso de estas tecnologías en relación con humanos está oficialmente prohibido: Francia , Alemania , Japón . Estas prohibiciones, sin embargo, no indican la intención de los legisladores de estos estados a abstenerse de utilizar la clonación humana en el futuro, tras un estudio detallado de los mecanismos moleculares de interacción entre el citoplasma del ovocito - receptor y el núcleo de la célula somática - donante , así como la mejora de la técnica de clonación misma
Biotecnología Educativa
La biotecnología educativa se aplica a la difusión de la biotecnología y a la formación en este campo. Desarrolla materiales interdisciplinarios y estrategias educativas relacionadas con la biotecnología (por ejemplo, la producción de proteínas recombinantes) accesibles a toda la sociedad, incluidas las personas con necesidades especiales, como deficiencias auditivas y/o visuales.
Hibridación (biología)
El proceso de formación o producción de híbridos , que se basa en la combinación del material genético de diferentes células en una sola célula. Puede llevarse a cabo dentro de una misma especie (hibridación intraespecífica) y entre diferentes grupos sistemáticos (hibridación a distancia, en la que se combinan diferentes genomas ). La primera generación de híbridos se caracteriza a menudo por la heterosis , que se expresa en una mejor adaptabilidad, mayor fecundidad y viabilidad de los organismos. Con la hibridación a distancia, los híbridos suelen ser estériles .
Ingeniería genética
A pesar de que los primeros experimentos exitosos sobre la transformación de células con ADN exógeno fueron realizados en la década de 1940 por Avery , McLeod y McCarthy , la primera preparación comercial de insulina humana recombinante se obtuvo a principios de 1980s. La introducción de genes ajenos al genoma de las células bacterianas se lleva a cabo utilizando los llamados. ADN vectorial , como plásmidos presentes en células bacterianas, así como bacteriófagos y otros elementos genéticos móviles pueden usarse como vectores para transferir ADN exógeno a la célula del receptor.
· Plásmido
· Los plásmidos son moléculas de ADN en forma de anillo, presentes principalmente en bacterias, que se replican de manera autónoma. No son infecciosos.
Se puede obtener un nuevo gen:
Cortarlo del ADN genómico del huésped usando una endonucleasa de restricción, que cataliza la ruptura de los enlaces fosfodiéster entre ciertas bases nitrogenadas en el ADN en regiones con una determinada secuencia de nucleótidos ;
Síntesis químico-enzimática;
Síntesis de ADNc basada en ARN mensajero aislado de una célula utilizando las enzimas reversetasa y ADN polimerasa , mientras se aísla un gen que no contiene secuencias insignificantes y es capaz de expresarse siempre que se seleccione una secuencia promotora adecuada en sistemas procarióticos sin modificaciones posteriores, que es más a menudo necesario para la transformación de sistemas de genes procarióticos y eucarióticos que contienen intrones y exones .
Después de eso, la molécula de ADN del vector se trata con una enzima de restricción para formar una ruptura de doble cadena, y el gen se "pega" en el vector en el "espacio" resultante usando la enzima ADN ligasa , y luego las células receptoras se transforman con tales moléculas recombinantes, por ejemplo, células de E. coli . Cuando se transforma utilizando, por ejemplo, ADN plasmídico como vector, es necesario que las células sean competentes para la penetración de ADN exógeno en la célula, para lo cual, por ejemplo, se utiliza la electroporación de las células receptoras. Después de entrar con éxito en la célula, el ADN exógeno comienza a replicarse y expresarse en la célula.
Plantas transgénicas
Las plantas transgénicas son plantas que han sido "trasplantadas" con los genes de otros organismos.
Se creó una papa resistente al escarabajo de la papa de Colorado introduciendo un gen aislado del genoma del bacilo de Turingia del suelo Bacillus thuringiensis que produce la proteína Cry , que es una protoxina, en los intestinos de los insectos esta proteína se disuelve y se activa a una verdadera toxina que tiene un efecto perjudicial sobre las larvas y adultos la Pulverización con esporas de Bacillus thuringiensis se utilizó para la protección de plantas antes de la producción de la primera planta transgénica, pero con baja eficiencia, la producción de endotoxina dentro de los tejidos vegetales aumentó significativamente la efectividad de la protección y también aumentó la eficiencia económica debido al hecho de que la planta misma comenzó a producir una proteína protectora. Al transformar una planta de papa con la ayuda de Agrobacterium tumefaciens , se obtuvieron plantas que sintetizan esta proteína en el mesófilo de la hoja y otros tejidos vegetales y, por lo tanto, no son afectadas por el escarabajo de la papa de Colorado. Este enfoque también se usa para crear otras plantas agrícolas que son resistentes a varios tipos de insectos.
Animales transgénicos
Los animales transgénicos más utilizados son los cerdos . Por ejemplo, hay cerdos con genes humanos: fueron criados como donantes de órganos humanos.
Ingenieros genéticos japoneses han introducido el gen de la espinaca en el genoma de los cerdos , que produce la enzima FAD2, que puede convertir los ácidos grasos saturados en linoleico , un ácido graso insaturado. Los cerdos modificados tienen 1/5 más ácidos grasos insaturados que los cerdos normales.
Los cerdos verdes que brillan intensamente son cerdos transgénicos criados por un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Taiwán introduciendo en el ADN embrionario el gen de la proteína verde fluorescente , tomado de la medusa fluorescente Aequorea victoria . Luego, el embrión se implantó en el útero de una cerda. Los lechones brillan de color verde en la oscuridad y tienen un tinte verdoso en la piel y los ojos a la luz del día. El objetivo principal de criar tales cerdos, según los investigadores, es la posibilidad de observar visualmente el desarrollo de tejidos durante el trasplante de células madre.
Aspecto moral
Muchas figuras religiosas modernas y algunos científicos advierten a la comunidad científica contra el entusiasmo excesivo por biotecnologías (en particular, tecnologías biomédicas) como la ingeniería genética , la clonación y varios métodos de reproducción artificial
Como era de esperar, pronto las decisiones en torno a la biotecnología dejaron de ser solo técnicas, pasando a ser jurídicas, porque se trata de “una materia de carácter multidisciplinar y los márgenes que trazan su desarrollo no son un camino en línea recta, sino el entramado de complejas relaciones de carácter social, científico y político”. De hecho, reconociendo que la complejidad del tema abarca diversas áreas del conocimiento, algunos han propuesto que los regímenes regulatorios de éstas y otras nuevas tecnologías deben ser también integrales, es decir, compuestos tanto por instrumentos jurídicos y sociales-morales, como tecnológicos; todos ellos establecido.
Cabe precisar que la biotecnología no es una “nueva ciencia”, es decir, no existe una ciencia denominada biotecnología, sino que es la aplicación de conocimientos de muchos campos de la ciencia, La complejidad no sólo es técnica, en el sentido de que su práctica y estudio dependen del manejo y aplicación de ciencias como lo son la biología, la ingeniería y la química, entre otras.
La principal característica de la biotecnología –y de las nuevas tecnologías en general– es la incertidumbre acerca de las consecuencias de su práctica y utilización. Dicha falta de certeza, el temor por las eventualidades, por aquello que no se puede prever objetivamente y que se desconoce, es la principal justificación para que se regulen (directa o indirectamente) las nuevas tecnologías.
En el caso de la biotecnología y los productos que se obtienen de ella, la justificación es aún más sólida puesto que la incertidumbre sobre las consecuencias de su aplicación dice relación con la utilización de seres vivos y su material genético. Pero además porque la interacción genética en la naturaleza es constante, no sólo en cada organismo respecto de su material genético, sino también con el resto de las especies, y todas estas a su vez, con el ecosistema que conforman.
Por ello, en virtud de las infinitas cadenas de interacciones y los imprevisibles resultados de las mismas es que la incertidumbre acerca de los riesgos se incrementa, lo cual justifica una particular atención y análisis sobre la forma de regular la biotecnología.
Son varias y diversas las razones que hacen procedente la intervención del Derecho en la regulación de la biotecnología.
La justificación no está en la biotecnología misma, ni tampoco en los recursos genéticos, sino en ambos conjuntamente. En efecto, la razón que fundamenta la regulación radica principalmente en los resultados que se obtienen de los dos (recursos y tecnología), porque desde que la técnica permite extraer y modificar los genes –entendiéndolos como fuentes de información–, estos pasan a gozar de un valor que no proviene de su materialidad misma, sino de su importancia práctica y comercial como materia prima para el desarrollo de nuevos productos, lo cual es posible únicamente gracias al desarrollo de la tecnología.
De hecho, no es sino gracias a la tecnología que el material genético se explota y considera como un recurso natural (el recurso genético) al cual se le pueden dar diversos usos prácticos y comerciales. De esa forma, el recurso natural comienza a percibirse y tratarse como un recurso económico de gran valor que es explotado por una industria y un mercado constituidos exclusivamente en torno a éste cambio de paradigma.
En virtud de que la biotecnología es una disciplina que elabora nuevos productos a partir de un recurso natural mediante la aplicación de nuevas tecnologías, que los tres grandes temas que son objeto de regulación son precisamente aquéllos, es decir: los recursos genéticos que se extraen y manipulan para la elaboración de los nuevos productos; las técnicas y procedimientos utilizados; y, finalmente, los productos o resultados obtenidos por la manipulación de la materia prima, así como los efectos de estos en el medio ambiente y la salud humana. Así, se forma una cadena de tres eslabones interdependientes que presentan particulares desafíos jurídicos.
1. El primer eslabón de la cadena consiste en la regulación de los recursos genéticos por sí mismos, es decir, en cuanto son recursos naturales apreciables como recursos económicos. Los aspectos a regular son diversos y los desafíos jurídicos son tremendos.
2. El segundo eslabón regulatorio en la relación Derecho-Biotecnología contempla las cuestiones relativas a la tecnología, procesos y técnicas involucradas en la extracción del material genético y la producción de nuevos productos a partir del mismo. Aquí, nuevamente el tema principal se refiere a la propiedad sobre dichos procesos y técnicas, pero también se relaciona con una cuestión epistemológica transversal y particularmente compleja, que es la protección y respeto por los conocimientos tradicionales o ancestrales que las comunidades indígenas locales han utilizado en la obtención de alimentos y medicamentos para su propio provecho a partir de dichos recursos.
3. El tercer eslabón, el que concierne a los productos de la biotecnología moderna, y específicamente a los problemas jurídico-ambientales que derivan de la liberación al medio ambiente de los OGM. En concreto, el desafío jurídico-ambiental más importante, y sobre el cual la doctrina comparada se ha mostrado más interesada es el de los riesgos de las nuevas tecnologías, en particular de aquellos que se presentan por la liberación de OGM –los productos finales– al medio ambiente.
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