Modulo Biotecnologia Alimentaria A

7/27/2019 Modulo Biotecnologia Alimentaria A

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGA E INGENIERA ECBTI

CONTENIDO DIDCTICO DEL CUSO:211619 BIOTECNOLOGA ALIMENTARIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA (ECBTI)

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

211619 BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA

GLAEHTER YHON FLOREZ GUZMAN(Director Nacional)

FEDRA LORENAAcreditador

BOGOTAEnero 2013


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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El presente mdulo fue diseado en el ao 2012 por el Ing. Glaehter Yhon FlorezGuzman, docente de la UNAD, perteneciente al CEAD Jos Acevedo y Gmez deBogot, el Ing. Glaehter es Ingeniero de Alimentos (I,A), Maestria en Microbiologa(MSc) y candidato a doctor en Biotecnologa (cPhD), con enfasis en tecnologaenzimtica (extraccin, purificacin y caracterizacin de protenas), protemica,bioprocsos (produccin y obtencin de materias primas y productosbiotecnolgicos por fermentacin); se ha desempeado como tutor de la UNADdesde febrero del 2001 hasta la actualidad.


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INTRODUCCIN

La Biotecnologa se puede definir como el desarrollo y produccin racional de

recursos biolgicos destinados a solucionar necesidades especficas de lasociedad. Por ser multisectorial, la biotecnologa alimentaria trabaja para elcontinuo desarrollo de alternativas en seguridad y calidad de los recursosalimentarios del mundo.

En el convenio sobre diversidad biolgica suscrito en Ro de Janeiro hace 20 aos(Junio de 1992), los cinco pases miembros de la comunidad Andina entre ellosColombia, establecieron la definicin de biotecnologa, como toda aplicacintecnolgica que utilice sistemas biolgicos u organismos vivos, parte de ellos osus derivados, para la creacin o modificacin de productos o procesos para usosespecficos. En este marco conceptual, la aplicacin de la Biotecnologa requiereuna participacin conjunta y directa de diversas ciencias bsicas y aplicadas;difcilmente un concepto puede reunir tal conjugacin de elementos,convirtindose en multidisciplinara. Aparte de sus mltiples herramientas, lo quebrinda un mayor alcance e importancia es el amplio espectro de aplicaciones en

todos los campos, para solucionar problemas con una alta calidad.

Al igual que la revolucin informtica, la biotecnologa nos presenta una ampliagama de cambios futuros que estarn presentes en cada una de las cosas con lasque relacionemos nuestras vidas; investigacin bsica, aplicaciones agrcolas,obtencin de productos teraputicos, sistemas de diagnsticos moleculares,biorremediacin y alimentos

La ventaja de Colombia frente a otros pases desarrollados tcnicamente radica ensu infinita biodiversidad, como fuente prolfica y virgen de recursos genticos. Unade estas aplicaciones biotecnolgicas son los usos industriales, especficamenteen alimentos.


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INDICE DE CONTENIDO

UNIDAD 1:GENERALIDADES DE LA BIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA.

Capitulo 1. Contextualizacin PginaLeccin 1. Definicin de biotecnologa alimentaria 9Leccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentaria 10Leccin 3. Antecedentes histricos 11Leccin 4. Investigacin, tecnologa y produccin 38Leccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional 39

Bibliografia 40

Capitulo 2. Bioprospeccin y BionegociosLeccin 6. Definicion de Bionegocios y bioprospeccin 42Leccin 7. Vigilancia tecnolgica 44Leccin 8. Bionegocios: Modelo biotecnolgico tpico 45Leccin 9. Areas biotecnolgicas alimentarias con alto potencial en inversin 46Leccin 10. Perspectivas de mercado 49Bibliografia 57

Capitulo 3. NormatividadLeccin 11. Definicin 59Leccin 12. Antecedentes histricos de la normatividad en Colombia 60Leccin 13. Clases y modelos de normatividad 62Leccin 14. Normatividad Colombiana relacionada a la biotecnologa 63Leccin 15. Entidades ejecutoras 70Bibliografia 72

UNIDAD 2. INGENIERIA GENTICA Y TECNOLOGA ENZIMTICA EN LABIOTECNOLOGIA ALIMENTARIA

Capitulo 4. Ingeniera GenticaLeccin 16. Propiedades y caractersticas del material gentico 73Leccin 17. Replicacin, trascripcin y traduccin en procariotas y eucariotas 75


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Leccin 18. Tcnicas en biologa molecular 88Bibliografia 92

Capitulo 5. Tecnologa Enzimtica

Leccin 19. Nomenclatura y clasificacin 94Leccin 20. Extraccin, purificacin y caracterizacin de protenas 103Leccin 21. Cintica enzimtica 125Leccin 22. Inmovilizacin 128Leccin 23. Enzimas industriales, usos frecuentes y mercado 130Bibliografia 135

UNIDAD 3.TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIABIOTECNOLOGICA

Capitulo 6. Alimentos FuncionalesLeccin 24. Definicin 136Leccin 25. Normatividad 139Leccin 26. Clases y tipos de alimentos funcionales 143Leccin 27. Mercadeo y comercializacin 147Leccin 28. Perspectivas y tendencias 152Bibliografia 156

Capitulo 7. Propensiones de Inters IndustrialLeccin 29. Biopolmeros 157Leccin 30. cidos grasos Omegas 161Leccin 31. Microorganismos Probiticos 165Leccin 32. Prebiticos 170Bibliografia 177


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LISTADO DE TABLAS

Pgina

Tabla 1 Compendio sobre diversos acontecimientos histricos, relevantesa la biotecnologa alimentaria. 26

Tabla 2 Definiciones de bioprospeccin 42

Tabla 3 Eventos en Colombia relacionados con productos genticamentemodificados 48

Tabla 4 Los cultivos transgnicos en el mundo 51

Tabla 5 Estimacin de las ventas anuales de la industria biotecnolgica(reas diferentes a la farmacutica y agricultura) 54

Tabla 6 Antecedentes regulatorios importantes del Estatuto deBioseguridad para Colombia

59

Tabla 7 Alimentos derivados de OGM (organismos genticamentemodificados) aprobados por el Invima 64

Tabla 8 Siembras controladas de algunos productos utilizados enColombia 65

Tabla 9 Resumen normatividad Biotecnolgica en Colombia 67

Tabla 10 Subclases de los diversos tipos de enzimas. 94

Tabla 11 Nomenclatura de aminocidos 97

Tabla 12 Concentracin de azucares reductores totales, producto de lareaccin enzimtica de la invertasa de Aspergillus niger . 100

Tabla 13 Mtodos y principios de ruptura celular 105

Tabla 14 Purification de levanasa de B. suptilis producida en E. coli. 111

Tabla 15 Resultados de la purification de levanasa de B. suptilis producidaen E. coli 113

Tabla 16 Sulfato de amonio requerido para la precipitacin de una protena. 118

Tabla 17 Soluciones de sulfato de amonio saturado a varias temperaturas 119

Tabla 18 Constantes dielctricas o permitividad relativa de solventesorgnicos 119

Tabla 19 Parmetros para el anlisis e identificacin de enzimas 120


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Tabla 20 Variacin de la actividad enzimtica con respecto a laconcentracin de sustrato de dos enzimas invertasa 121

Tabla 21 Enzimas industriales y sus aplicaciones en la industria dealimentos. 126

Tabla 22 Hechos histricos relacionados con la evalucin de alimentosfuncionales. 133

Tabla 23 Reglamentacin mas destacada sobre alimentos funcionales enEuropa 135

Tabla 24 Clases y tipos de alimentos funcionales 138

Tabla 25 Productos FOSHU aprobados y sus principales Ingredientes 140

Tabla 26 Algunos alimentos naturales con propiedades funcionales 141

Tabla 27 Lanzamientos a nivel mundial asociados al aumento en laconcentracin de un componente, beneficios para la salud,eliminacion o disminucion de restrictores de consumo.

142

Tabla 28 Algunas compaias lderes en el mundo relacionadas a laproduccin de alimentos funcionales 146

Tabla 29 Aplicaciones de algunos biopolmeros en la industria de alimentos 164

Tabla 30 Evidencias y beneficios acidos grasos omega 3 167

Tabla 31 Evidencias y beneficios acidos grasos omega 9 168

Tabla 32 Principales microorganismos probiticos y algunos de sus efectosbeneficiosos para la salud. 171

Tabla 33 Especies de microorganismos usados como probiticos 172

Tabla 34 Tipos y clases de prebiticos 176

Tabla 35 Microorganismos productores de FOS 180

Tabla 36 Lista de frutas y vegetales productores de FOS 181


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LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

Pgin

Figura 1 Dibujo realizado por Francesco Redi 20

Figura 2 Busto de Louis Pasteur 22

Figura 3 Fotografa de Erwin Chargaff 23

Figura 4 Breve historia de la gentica y la biologa molecular 24

Figura 5 Thomas Hunt Morgan 28

Figura 6 Alexander Fleming 29

Figura 7 Experimento realizado por Frederick Griffith 3Figura 8 Oswald T. Avery 31

Figura 9 Colin Munro MacLeod y Maclyn McCarty

Figura 10 Alfred D. Hershey y Martha Cowles Chase 33

Figura 11 James D. Watson y Francis Crick 34

Figura 12 Dogma central de la biologa molecular 35

Figura 13 Hargobind Khorana 36

Figura 14 Relacin global entre bionegocios, comercio e industria 42

Figura 15 Madurez tecnolgica y de interez de lineas biotecnolgicas con alto potencial deinversin 46

Figura 16 Madurez tecnolgica y de interez de lineas biotecnolgicas con alto potencial deinversin. 47

Figura 17 Tendencia en ventas de algunas lineas biotecnolgicas 48

Figura 18 Ramas del poder pblico 60

Figura 19 Procedimiento para el trmite de solicitudes de los organismos vivos modificados -OVM 66

Figura 20 Bases nitrogenadas: Adenina A, Guanina G, Timina T, Citosina C, y Uracilo U 7

Figura 21 Molecula de ADN, mostrando sus bases apareadas A-T y G-C, y los surcosmayores y menores 73


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Figura 22 Cdigo gentico 77

Figura 23 Dogma central de la biologa molecular 78

Figura 24 Esquema general de la unidad de la expression y regulacin gentica bacteriana(opern). 81

Figura 25 Regulacin negativa del opern lac 84

Figura 26 Clasificacin de las protenas 98

Figura 27 Relacin entre la concentracin de azucares reductores totales como producto dela reaccin enzimtica en funcin del tiempo 101

Figura 28 Diferencias entre la pared bacteriana de Gram positivas y Gram negativas 103

Figura 29 Caracteristicas generales de una purificacin enzimtica 111

Figura 30 Cromatograma de exclusin por tamao 112Figura 31 Cromatografia de intercambio aninico 11

Figura 32 Verificacin de la purificacin por electroforesis de protenas 11

Figura 33 Saturacin del sulfato de amonio en la presipitacin de una proteina 119

Figura 34 Linealizacin de la curva micheliana utilizando el mtodo de Lineweaver Burk 1

Figura 35 Clasificacin de enzimas inmovilizadas 12

Figura 36 Aplicacin de enzimas inmovilizadas en la fabricacin de jarabes glucosados apartir del almidn de maz 127

Figura 37 Obra: El comedor de judas 13

Figura 38 Mapa conceptual Alimentos Funcionales, definiciones de diversas organizaciones. 134

Figura 39 Fuentes de produccin de biopolmeros 154

Figura 40 Clases de cidos grasos 158

Figura 41 Funcionalidad de los probiticos 16

Figura 42 Fuctooligosacridos (FOS) 170


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UNIDAD 1Nombre de la Unidad GENERALIDADES DE LA BIOTECNOLOGIA ALIMENTARI Intencionalidades Formativas

Presentar al estudiante en forma clara y precisa los conceptos bsicos de la

Biotecnologa Alimentaria. Proporcionar conceptos especficos y concretos de su historia y desarrollotecnolgico.

Describir la aplicacin de la Biotecnologa en el contexto nacional. Establecer los diferentes modelos y tendencias relacionados a los bionegocios

y perspectivas del mercado.Denominacin de captulos

Leccin 1. Definicin de biotecnologa alimentariaLeccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentariaLeccin 3. Antecedentes histricosLeccin 4. Investigacin, tecnologa y produccinLeccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional Leccin 6. Definicion de Bionegocios y bioprospeccin Leccin 7. Vigilancia tecnolgica Leccin 8. Bionegocios: Modelo biotecnolgico tpico Leccin 9. Areas biotecnolgicas alimentarias con alto potencial en inversin Leccin 10. Perspectivas de mercado Leccin 11. Definicin Leccin 12. Antecedentes histricos de la normatividad en Colombia

Leccin 13. Clases y modelos de normatividad Leccin 14. Normatividad Colombiana relacionada a la biotecnologa Leccin 15. Entidades ejecutoras


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CAPITULO 1: CONTEXTUALIZACION

Leccin 1. Definicin de biotecnologa alimentaria

Biotecnologa alimentaria

La aplicacin de la biotecnologa para la produccin de alimentos, le ofrece alconsumidor ventajas potenciales tanto en trminos de nutricin, salud y costos.

La construccin y uso de organismos genticamente modificados (OGM) en laalimentacin, es un aspecto importante tanto para el consumidor y el fabricanteincentivando la preocupacin por la tica, el medio ambiente y la seguridad

alimentaria. Avances como la modificacin gentica de plantas, hongos y bacterias del cidolctico muy utilizados en la produccin de alimentos y empleados en la industriaalimentaria, ya sea como alimentos directos (especialmente plantas), o como unafuente de ingredientes susceptibles de modificacin gentica.

La biotecnologa alimentaria tambin se preocupa para realizar de manera maseficiente y rpida la comparacin y seguridad de los alimentos modificadosgenticamente.

Definicin

En el convenio sobre diversidad biolgica suscrito en Ro de Janeiro en Junio de1992, los cinco pases miembros de la comunidad Andina entre ellos Colombia,establecieron la definicin de biotecnologa, como toda aplicacin tecnolgica queutilice sistemas biolgicos u organismos vivos, parte de ellos o sus derivados, para

la creacin o modificacin de productos o procesos para usos especficos. Eneste marco conceptual, la aplicacin de la Biotecnologa requiere una participacinconjunta y directa de diversas ciencias bsicas y aplicadas; difcilmente unconcepto puede reunir tal conjugacin de elementos, convirtindose enmultidisciplinara. Aparte de sus mltiples herramientas, lo que brinda un mayor


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alcance e importancia es el amplio espectro de aplicaciones en todos los campos,para solucionar problemas con alta calidad.

Leccin 2. Divisin y tipos de Biotecnologa alimentaria

La biotecnologa de alimentos se encuentra incluida en las reas de inters de labiotecnologa general, como son: Biotecnologa Humana, Animal, Alimentos,Industrial, Vegetal y Ambiental.

En la actualidad se consideran cinco agrupaciones fundamentales de los usosbiotecnolgicos, que han sido identificadas mediante un sistema de colores.

(I) Biotecnologa Blanca : Esta biotecnologa engloba todos aquellos procesosindustriales. De tal manera es tambin conocida como biotecnologa industrial,presta especial atencin al diseo de procesos y productos.

(II) Biotecnologa Roja : Esta biotecnologa relaciona todos los procesosimplicados con la medicina, incluye la obtencin de vacunas, antibiticos, y eldesarrollo de frmacos.

(iii)Biotecnologa Verde : se centra en la agricultura como campo de explotacin,incluyen la creacin de nuevas variedades de plantas de inters agropecuario, laproduccin de biofertilizantes y biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonacin devegetales.

(iv)Biotecnologa azul : se basa en la explotacin de los recursos del mar para lageneracin de productos y aplicaciones de inters industrial.

(v) Biotecnologa gris : est constituida por todas aquellas aplicaciones directasde la biotecnologa al medio ambiente. Podemos subdividir dichas aplicaciones endos grandes ramas de actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y laeliminacin de contaminantes.


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Leccin 3. Antecedentes histricos

Los procesos para la preparacin, transformacin y conservacin de alimentos

poseen a lo largo del tiempo un camino ligado intrnsecamente a la evolucinhumana, implicando variaciones en su entorno natural, fsico y mental; latransicin y adaptacin de su vida arbrea por el homnido1Ramapithecus hace 14crones2 atrs hacia las planicies, implic un cambio de dieta vegetal a lacarnvora, experimentando un aumento en el tamao de su cerebro; lo que produjoun salto evolutivo marcado por la sobrevivencia basada en el intelecto mas que enel instinto; esto tan solo es un ejemplo de las transformaciones en la disposicin ycomposicin de la dieta durante la evolucin de los homnidos que crean unafuerte presin selectiva en mltiples procesos biolgicos, entre otros podemosmencionar: cambios en el metabolismo, agudeza en la percepcin sensorial,capacidad del control del apetito y desarrollos morfolgicos del sistema digestivo.Entre los factores mas destacados que incidieron en los cambios presionados por la dieta son los siguientes: (i) cambio de la dieta vegetal a la carnvora, (ii) coccinde los alimentos, (iii) cambios asociados a las plantas y la (iv) domesticacinanimal(F. Luca, 2010).

Son muchos los mtodos tcnicos que por necesidad el hombre a perfeccionado alo largo de su historia para producir, transformar y conservar los alimentos. Elhombre primitivo ocupa los primeros puestos de este proceso con el manejo delhielo, fuego, humo y sal. Una nueva especie del gnero Homo: el Homo erectushace su aparicin en la era cuaternaria cuyo primer periodo se conoce comopleistoceno, el cual se caracteriza por cuatro glaciaciones, siendo la primera unade las mas fuertes, entre 1 a 0.7 crones atrs.

En esta poca el Homo erectus aprende a generar y dominar el fuego,permitindole la supervivencia; este hombre de nariz ancha, pmulo salientes,

1 La especie humana, pertenece a la familia Hominidae , la cual se caracteriza por presentar las extremidadesanteriores menores que las posteriores junto con su marcha bpeda. Esta a su vez comprende los gneros

Australopithecus y Homo .2 Cron : unidad de tiempo geolgica que equivale a un milln de aos.


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frente hundida, con cejas en forma de visera y con un metro cuarenta de estaturallamado hombre de Pekin (Homo erectuspekinensis cuyos restos fuerondescubiertos por el arquelogo Otto Zdansky en 1921 en una cueva llamada

Zhoukoudian al suroeste de Pekn) (Lanpo, 1976; Otto, 1930) gracias al fuego,poda frenar en parte la descomposicin de sus provisiones, mejorar lapresentacin y el sabor, obteniendo un alimento menos duro y mas asimilable. Enla actualidad existen nuevas evidencias incontrovertibles del control del fuego por los humanos que datan de 0,8 crones atrs, como por ejemplo los hallazgos deGesherBenotYaaqov, en el norte del valle de Jordan en Israel (Goren-Inbar N,2004).

Como consecuencia del descubrimiento y dominio del fuego aparece por primeravez el asado de los alimentos, el hombre primitivo cocinaba la carne sobre piedraslisas calentadas previamente encendiendo una hoguera sobre ellas, secaban yahumaban la carne al fuego, se ha establecido la hechura de algunos tipos desopas, las cuales preparaban en pieles o intestinos de animales apoyndolos enpalos, formando una especie de recipiente (SR., 1989). Los orgenes evolutivos yla transicin de formas arcaicas del Homo sapiens al hombre actual, transcurreentre 200.000 y 10.000 aos atrs, en la cual aparecen cambios tecnolgicos en laalimentacin, producto de la expansin geogrfica, aparicin de sociedades,colonizacin, entre otras(Stiner M. C., 1993). Un cambio significativo del hombrees la independencia de la caza para su alimentacin gracias al uso de la tierrapara producir sus propias formas de sustento, lo cual ocurri entre 15.000 y10.000 aos atrs en pequeas parcelas o territorios como se ha sugerido queaconteci en Italia (Stiner M. , 1990), as mismo en el prximo oriente, Siria,Kurdistan y Mas.dAzil aparecen las primeras formas de protocultivo de cebada y

trigo; en el nuevo continente la labranza del maz, juda y calabaza en Mxico sonpracticas comunes. La ganadera se da inicio con la domesticacin de la cabra enPersia hace 9.000 aos atrs (Teaford MF, 2000) en esta poca la carne sesazonaba y se guardaba en cestos con ajo (Alliumsativum), comino(Cuminumcyminum), perejil (Petroselinumcrispum), olivo (Olea europea) entre


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otros, dando lugar a los primeros adobos; en este mismo periodo aparece latcnica para la conservacin del grano de trigo y cebada, la cual consista enesparcir sobre un lecho de piedras o ladrillos que previamente se calentaban con

hogueras, abrazando, tostando y estallando el grano y almacenndolo encanastas con una humedad relativamente baja; para comerlo lo molan yadicionaban agua formando las primeras pastas.

Desde el 7.000 a los 4.000 aos antes de cristo (a. de C.) en la tercera etapa de laprehistoria (neoltico) los cambios fueron transcendentales, la revolucin neolticase caracteriz por el conocimiento y dominio de la agricultura y crianza animal, atal punto que las sociedades pasan del nomadismo hortense al sedentarismo lo

que implica los primeros poblados estables basados en una economa productivay aumento de la demografa; como consecuencia, en el oriente prximo surge elprensado del aceite, los zumos de frutas se extraen en suiza, en Turqua se creael vino de cerezas y se fabrica por primera vez la cerveza desarrollada por losantiguos pueblos elamitas, egipcios y sumerios. La antecesora de la cervezatambin la elaboraban los chinos a base de trigo (Polygonum fagopyrum), espelta(Triticum spelta), mijo (Panicum miliaceum) y arroz (bebida llamada Kiu), mientrasque las civilizaciones precolombinas de Amrica, utilizaban maz (Hough., 2001);los romanos utilizaban el acanto (Acanthus mollis) en una especie de mezclacomo cerveza primitiva hasta ser sustituida por la cebada.

En Sumaria y Egipto nacen los productos derivados de la leche como lamantequilla y el queso; este descubierto segn una antigua leyenda rabe por unmercader del desierto cuando coloc leche de camello en una bolsa hecha con elestmago de un cordero (Martinez, 2005). En el periodo dinstico 3.400 al 2.475 ade C en Egipto, se utilizaban varias sustancias concentradas para la conservacinde alimentos como: vinagre, soluciones dulces de miel, aceite animal y jugos defrutas.

Los egipcios son consientes que entre menor humedad mayor tiempo dealmacenamiento, de tal manera que aprovechaban el ardiente calor del sol en el


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desierto para deshidratar especies y granos para acopiarlas. En la isla de Creta enlas ruinas del palacio de Knossos, que data de 1.500 a. de C. se encontrarongrandes tinajas de barro (llamadas: phythoi) alojadas en varias galeras

subterrneas, las cuales se utilizaban para almacenar diversos tipos decomestibles; el procedimiento consista en introducir el alimento an caliente por elsol o llamas directas en el recipiente, formando un vaco parcial desalojando elaire interior y cerrndolas hermticamente embadurnando sus orillas con cera oaceite (Vanoyeke, 2008) convirtindose en el primer ejemplo de exausting.

Para los judos la palabra pirmide proceda de otra de origen hebreo que significatrigo (del griego puros: trigo y metron: medida) y era aplicada a los graneros de

piedra que Jos utiliz para alojar las cosechas en poca de escases,3 efectuandouna de las primeras conservaciones a gran escala por la acumulacin de dixidode carbono (CO2).

En la poca romana se manejaba cabalmente el arte fermentativo; el vino fue labebida productora de placer, felicidad, esperanza, como tambin de salvajismo ylocura, personificadas en las fiestas bacanales (eleuterias u orgias dionisiacas) enhonor a Baco, Dios del vino y la fertilidad; los romanos no aportaron a la

humanidad grandes avances tecnolgicos, polticos y fundamentos cientficoscomo los griegos, puesto que se destacaron mas por sus expansiones y victoriasblicas y el conformar estados muy bien estructurados (Finley, 1983), muchos delos legados griegos fueron acogidos por los romanos como la manera de preparar y conservar diversos alimentos, entre estas las mas destacadas fueron lasindustrias crnicas. Los griegos preparaban diversos tipos de embutidos y eranexcelentes para ello; la comedia de Aristfanes titulada los caballeros presentadaen el 424 a. de C, como una stira contra Clen y los demagogos, da a conocer unpersonaje popular de aquella poca: el morcillero, el cual aparece en escena conun dornajo lleno de embutidos, el cual posee un papel protagnico como:

3Pasaje referenciado en la biblia: Gnesis, captulo 41 versculo 35.


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agoraios, hombre de mercado (G., 1995). Los embutidos eran sazonados ycondimentados, prolongando su vida comestible junto con tcnicas como elsecado y ahumado.

Los embutidos romanos reciban diversos nombres: farcimia (rellenar o embutir)parecido al salchichn y chorizo actual, hillac, circelle y spirulac se asemejabanmas a una salchicha (Cecilia., 1985). En la poca romana por primera vez seinspeccionaban las ventas de carne y otros alimentos a cargo de personasllamadas: curatores o praefectus urbi nombrados por el mismo senado, loscuales reconocan sensorialmente los alimentos; los defectuosos o impropios eranconfiscados y arrojados por decreto a las aguas del Tiber. La higiene en la

preparacin de alimentos se le atribuye al emperador Carlomagno (742-814, reyde los francos y emperador romano) en su soberana ense la forma higinica depreparar carnes secas, cerveza, mantequilla, queso roquefort y harina, a demsprohbe pisar la uva en la fabricacin del vino.

Los alquimistas orientales desarrollaron tecnologas encaminadas a la produccinde etanol; en los tratados de los alquimistas bizantinos datados del siglo X de laera cristiana, se encontraron planos de fabricacin de calderas y alambiques; la

primera destilacin (del latn de-stillare que significa: gotear) reportada dealcohol se llev acabo en Iran en el siglo VIII de nuestra era, y la primeradestilacin oficial de whisky se llev acabo en Irlanda en el ao 1276.

En Arabia y la India se ide el mtodo de reducir el jugo de la caa de azcar (saccharum officinarum) por evaporacin hasta obtener un producto slido: elazcar; se tienen evidencias escritas incontrovertibles sobre la fabricacin deazcar, en un tratado hind que data de 500 aos despus de cristo llamado el

Buddhagosa o discurso sobre la conciencia del mal, en el se describe por mediode una analoga el procedimiento de hervir el jugo de caa y formar esferas decristal de azcar (Mintz, 1996), aun que la capacidad de cristalizarla hasta unasmasas transportables (parecida a nuestra panela actual) para una mayor comercializacin, se realizaba mediante un producto mas parecido a un jarabe


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concentrado, llamado por los ingleses: El jarabe dorado; los mtodos derefinacin y los diversos grados de azcar fueron desarrollos tecnolgicosposteriores de la edad media.

Las primeras conservas comercializadas con frutas frescas en almbar procedendel ao 1560 como innovacin extranjera en los puertos europeos.

La edad media se caracteriz por sus largos viajes martimos, conquistas ydescubrimientos dando pautas para la tecnificacin y produccin destinada a laconservacin de comestibles; el alimentarse en estas travesas era una tareaardua y pocas veces a acepcin del pescado se poda disfrutar de comida fresca.Los buques eran cargados con recipientes de cermica donde se introducanmariscos y mejillones vivos intercambindoles agua de mar para mantenerlosfrescos(Woolgar, 2010), se desarrollaron tcnicas de deshidratacin de hortalizasy verduras, sopas a base de harinas compactadas en forma de galletas, carneseca con sal, entre otros, los alimentos frescos deban aprovecharse lo mas prontoposible o de lo contrario, por el olor y sabor ftido de la podredumbre se volvanincomibles.

Las bodegas de los navos no eran higinicas, los gorgojos atacaban los cereales,el queso se llenaba de gusanos, la mantequilla se volva rancia, las ratas erancomunes en los barriles de comida, el agua dulce se llenaba de insectos; por estemotivo era comn llevar en las embarcaciones ganado y aves con el objeto detener leche, huevos y carne fresca; esta practica no se perdi hasta el siglo XIX;existen relatos escritos sobre algunos de estos acontecimientos como lo describeEdward Barlow, quien viaj a bordo de los navos de guerra y mercantes entreoriente y occidente, en los aos 1659 a 1703, en su diario a bordo del barco

mercante: Wentworth de la compaa de las indias, el 22 de noviembre de 1699escriba:

contbamos con provisiones frescas, tales como aves, cerdos,corderos, gansos, pavos y un par de bueyes vivos. En una tempestad enel canal de la mancha se nos ahogaron cien pollos, gallinas, gansos,


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pavos y murieron los bueyes que tenamos a bordo corrompindose sucarne

La mayor mortalidad en altamar era atribuida no tanto a acciones blicas ni

accidentes laborales como se podra pensar, estas venan dadas por doscircunstancias relacionadas entre si: las condiciones de vida en el barco y lasenfermedades; la mas temida y frecuente de ellas era el escorbuto (avitaminosisproducida por la insuficiencia de cido ascrbico: vitamina C); era tal la magnituddel problema que en un registro martimo de los barcos de la Real ArmadaEspaola entre 1776 y 1779 de los 1190 tripulantes embarcados se reportaron untotal de 1033 (86.8%) fallecimientos por enfermedades como el escorbuto (garca,1999); solo hasta el ao 1795 el Almirantazgo britnico impuso el consumo dezumo de limn previniendo esta enfermedad, gracias a la accin demostrada del

jugo de esta fruta en reducir la afeccin por un mdico ingls, el doctor James Lind

en 1757 (Barker, 1992 ).

El marino y explorador ingles James Cook (1728-1779) lleg a ser oficial de lamarina britnica; a parte de descubrir Hawi, medir la costa de Nueva Zelanda yrealizar mapas de 3000 millas de la costa oeste de Norte Amrica, se destac por tener la mejor tripulacin en salud de la poca, debido a ciertos alimentos bienconservados como: la col escabechada y envasada con sal, el zumo de frutaembotellado, harina y especies secas pulverizadas y comprimidas en forma depastillas y conservas en salmueras.

As como la conservacin de alimentos abre en cierto modo camino a lacolonizacin de Austria; un poeta y naturalista italiano llamado Francesco Redi(Arezzo 1626-Pisa 1698) hace tambalear la teora de la generacin espontnea4con un sencillo experimento: coloc carne vacuna en varios frascos, unos los tapcon un cedazo de tal manera que los insectos no pudieran penetrar, los restantessin la tela abiertos al entorno; ambos conjuntos los dej por varios das a

4 La teora de la generacin espontnea, conocida tambin como autognesis se basaba en que la vida como animales y plantas podan surgir de la materia inerte, es as como seis siglos antes de cristo los filsofos jnicos crean que losanimales se creaban a la orilla del mar; el filsofo griego Aristteles (384-322 a. de C) afianz dicha teora sustentndolacon los cuatro elementos (agua, tierra, fuego y aire).


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temperatura ambiente; luego de este periodo observ la carne putrefacta enambos recipientes, pero la diferencia radicaba en que los abiertos en su totalidadcontenan larvas de moscas, mientras que los resguardados por la tela carecan

de ellas; una simple conclusin saltaba a la vista: las larvas no crecieron en losfrascos protegidos por que las moscas no penetraron; la interpretacin delresultado de tan modesto ensayo catapult en la mente de Redi una conclusinfascinante que sent las bases para la creacin en siglos posteriores de labiognesis; la teora de Redi proclamaba:tutti gli organismi viventi, da un altroessere vivente: todo organismo vivo, proviene de otro ser vivo, se le considera elpadre de la helmintologa (ciencia que estudia a los helmintos o gusanos), su obramas importante llamada Esperienze Intorno alla Generazione degl' Insetti:experiencia en torno a la generacin de insectos la cual escribi y public en1668 donde expuso sus observaciones y resultados.

El holands comerciante e inventor del microscopio Antoni Van Leeuwenhook(Delft 1632-1723) fue el pionero de la exploracin celular gracias a losmicroscopios desarrollados por el, los cuales eran simples y de construccinprimitiva, pero sin embargo sin igual en esos das5; mediante un flujo de cartasque inici en 1673 y dur 50 aos dirigidas a la Royal Society de Londres,descubri y describi la existencia de diminutos seres los cuales el llam:animculos (Rooseboom, Oct., 1950); en 1674 realiz la primera descripcinprecisa de los glbulos rojos, diversas clases de protozoos, espermatozoos deinsectos y humanos al igual que tres tipos de bacterias: bacilos, cocos y espirilos.Poco a poco el hombre iba descubriendo una conexin entre la vida cotidiana y elmicro mundo.

En 1748 un sacerdote y bilogo ingles llamado John Turberville Needham(Londres 1713- Bruselas 1781) pretendi demostrar la teora de la generacin

5 Consistan en una pequea tablilla en la cual se insertaba un lente, el enfoque se realizaba gracias a untornillo graduable el que se ajustaba segn el observador y se ubicaba la muestra. Mas de 350 de estosmicroscopios fueron vendidos por audicin publica en 1747, veintisiete aos despus de su muerte. En laactualidad se exhibe en el museo de la Universidad de Utrech (Holanda) un microscopio original con lenteesfrica que alcanza los 295 aumentos.


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espontanea, de hecho fue uno de los mas fervientes defensores; para elloexperimento con varios tubos de ensayo que contenan extracto de carnedebidamente hervido, lo cual destruira los microorganismos preexistentes, los

almacen y destap con la justificacin que el aire era esencial para la generacinde la vida, das posteriores observ la proliferacin de animculos; lo cual hizopensar en la aparicin de la vida aparentemente sin la intromisin de insectos uotros animales; estas observaciones las plasm en el ao de 1749 en un ensayotitulado: Observation supon the generation, composition, and decomposition of animal and vegetable substances: observaciones acerca de la generacin,composicin y descomposicin de las substancias animales y vegetales.

Aunque la teora de Needham de la generacin fue fundamentada casiexclusivamente en los fenmenos revelados por el microscopio6, trat degeneralizar por medio de sus conclusiones una teora universal de la epignesis,rechazando las ideas tradicionales mecanicistas de la naturaleza de la materia(Roe, 1983).

Un profesor y sacerdote italiano de fsica y matemticas contemporneo deNeedham, llamado: Lazzaro Pudding Spallanzani (Reggio, Italia 1729- Pavia,

Filipinas 1799), es considerado el padre de la biologa experimental, sus estudiosse encaminaron a diversas corrientes como: la generacin espontnea, larespiracin, circulacin y reproduccin de mltiples especies.

Fue el primer ser humano en realizar una inseminacin artificial en un can (estoimplica 243 aos atrs), demostrando la importancia de los espermatozoides en lafecundacin, lo cual plasm en 1768 en su obra titulada: Prdromo di un opera daimprimersisopra le riproduzionianimali: Prdromo de una obra notable antes de la

reproduccin animal(Adams, 1929).

La controversia cientfica de la espontaneidad de la vida en esa poca estaraexperimentalmente surgiendo hacia una carrera lenta a ser confirmada o refutada.

6 De hecho su primera publicacin a la edad de 32 aos en 1745 se llam: un relato de algunosdescubrimientos nuevos al microscopio .


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Mas adelante en el siglo XIX se realizaron descubrimientos y avancessignificativos en la tecnologa asociada a la conservacin y transformacin dealimentos; Napolen Bonaparte (Ajaccio, 1769 Santa Elena, 1821) estimul la

investigacin en tecnologa alimentaria como muy pocas figuras lo han hecho; en1811 por medio de un decreto ofrece 42000 hectreas de terreno cultivable paraincentivar el cultivo de remolacha azucarera (Beta vulgaris var. Conditiva) yconcede crditos por 1.000.000 de francos franceses (FRF) (160.000 actualesaproximadamente) para estudiar la extraccin industrial del azcar exentos deimpuestos y derechos durante cuatro aos para el azcar fabricado en ese pas.

Figura 1. Dibujo realizado por Francesco Redi en su libro: Esperienze intornoalla generazion edegl' insetti: experiencia en torno a la generacin de insectospublicada en 1668; la titula: gusanos y moscas de huevos encontrado en hojasviejas, Redi dice de ellos: debido a que mi cerebro me da escasa ayuda en

describir exactamente estos pequeos animales, les enviar un escrito detalladoen su tamao natural y ampliada por un microscopio ordinario de un solo cristal.

En enero de 1812 Benjamn Delessert logra extraer el azcar de la remolachablanca en su refinera de Passy (Paris), esto induce rpidamente la creacin deescuelas en qumica azucarera, cuatro en Francia y una en Baviera. Bonaparte


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condujo sus ejrcitos victoriosos por Europa, pero las fuerzas, el rendimiento y laactitud de los soldados disminua proporcionalmente al ir escaseando losalimentos en las campaas; en esta poca no se conoca un mtodo eficaz de

preservacin alimentaria y mas aun, que se ajustara a los rigores de la guerra; por ello en 1795 el gobierno ofreci 12.000 francos a la persona que hallara unmtodo de conservacin de alimentos para soldados y marinos.

Quien reclamara el premio seria un fabricante de cerveza llamado Nicols Appert(Chlons 1749-1841) hijo de un mesonero, logr calentar alimentos en recipientesde latn, sellndolos y empacndolos realizando los primeros enlatados; an queestos no posean un periodo de vida largo (hasta que su sobrino cre el autoclave)

logr llevar alimentos conservados a las tropas de ocupacin. El procedimiento sebasaba en la esterilizacin de los articulos alimenticios - carne, pescados, frutas,verduras - calentndolos durante varias horas al bao maria en botellas flojamentetaponadas. Luego las botellas se cerraban hermticamente forzando los tapones ysujetndolos con alambres. Merced a su descubrimiento, Appert gan en 1809 elpremio ofrecido por Napolen al que suministrara un rancho variado a sus tropas.Con su importe fund en Paris la fbrica de conservas Appert. Dio a conocer sumtodo en El libro de todos los hogares o El arte de preservar durante varios aostoda clase de substancias animales y vegetales. Los franceses perpetuaron sunombre denominando appertisation al sistema de conservacin por l ideado.

Louis Pasteur nacido en 1822 en Dole (Francia) es el padre de la higiene actual, lasalud publica y la moderna medicina; adelantado 100 aos a su poca implementprocesos que en la actualidad llevan su nombre como el termino pasterizacin. Ala edad de 26 aos en Estrasburgo, fue reconocido por su trabajo de actividadptica con esteroismeros de los cristales de cido tartrico provenientes del vino,el cual present a la Academia de Ciencias de Paris. El descubrimiento de laasimetra de molculas orgnicas de acido tartrico hiso posible estudiosposteriores de la fermentacin alcohlica. Descubri que las clulas de levaduraseran las responsables del proceso de fermentacin del vino, cuyos procesosmetablicos se podan comparar con la produccin lctica y actica (Ligon., 2002).


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Gracias a sus investigaciones elimin la teora de la generacin espontanea yobtuvo la primera vacuna contra la rabia. Muri el 28 de septiembre de 1895 enParis.

Figura 2. Busto de Louis Pasteur , ubicado en la entrada del Instituto Pasteur enParis, donde se exhiben objetos utilizados en sus investigaciones y reposan susrestos mortales. Fotografa del autor.

Heinrich Hermann Robert Koch (Clausthal, Alemania 1843 - Baden-Baden, Alemania 1910) fue un mdico alemn considerado el fundador de labacteriologa, aisl el bacilo de la tuberculosis en 1882 y el del clera en 1883.Escribi cinco postulados7 los cuales permiten el aislamiento e identificacin deagentes causantes de enfermedades infecciosas (Cohen, 1994). Por susdescubrimientos recibi el premio novel de medicina en 1905.

7Los cinco postulados de Robert Koch son: (i) el agente patgeno debe estar presente en cada caso de laenfermedad en las condiciones apropiadas y ausente en las personas sanas, (ii) el agente no debe aparecer enotra enfermedad de manera fortuita o saprfita, (iii) el agente debe ser aislado del cuerpo en un cultivo puro a

partir de las lesiones de la enfermedad, (iv) el agente debe provocar la enfermedad en un animal susceptible alser inoculado, y (v) el agente debe ser aislado de nuevo de las lesiones producidas en los animales deexperimentacin.


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A partir de experimentos de cruzamientos con guisantes efectuados en el jardn deun monasterio en1856 un sacerdote y cientfico ingles desarrollar una serie deleyes destinadas a la explicacin del comportamiento reproductivo llamado Gregor

Mendel, (Hyncice, Moravia,1822 Brnn, Repblica Checa1884) conocido como elpadre de la gentica. leyes de Mendel, gracias a las cuales es posible describir losmecanismos de la herencia y que fueron explicadas con posterioridad por el padrede la gentica experimental moderna, el bilogo estadounidense Thomas HuntMorgan (1866-1945). Las tres leyes de Mendel son (i) uniformidad, (ii) segregaciny (iii) independencia. Un cientfico Austriaco llamado Erwin Chargaff (Czernowitz,1905 New York City, USA, 2002) propuso el la dcada de los aos 20 dos leyesque implic el desarrollo de las bases fundamentales del descubrimiento de laestructura molecular del ADN aos mas tarde.

Figura 3. Fotografa de Erwin Chargaff en 1978, en su oficina de la universidadde Rockefeller Estados Unidos. Tomado de: Annals of the New York Academy of Sciences (1979) 325, 345-360.

Chargaff propuso la combinacin y el contenido de las bases nitrogenadas A(adenina), G (guanina), C (citosina) y T (timina) presentes en el ADN (desoxirribonucleico) tal cual las conocemos hoy en da. Sus dos leyes manifiestan:


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(i) el contenido de adenina (A) es igual al de timina (T) y a su ves el contenido deguanina (G) es igual al de citosina (C). (ii) esto implica que el contenido de purinas(A+ G) es igual al contenido de pirimidinas (T+ C).

La revolucin molecular poco a poco se gestaba; no tanto por la fisiologa (cienciaque estudia las funciones de los seres orgnicos) si no por dos ramas de labiologa: la inmunologa (rama de la biologa que estudia las alteraciones en lasfunciones del sistema inmunitario) y la microbiologa (rama de la biologaencargada del estudio de los microorganismos) que emprendieron su compromisointrnseco con la beneficiaria: la gentica (es el campo8 de la biologa que buscacomprender la herencia biolgica que se transmite de generacin en generacin);

esta palabra fue utilizada por primera vez en 1905 por el ingles William Bateson,cuando las observaciones de Mendel fueron redescubiertas.

8La ciencia es el conjunto de conocimientos sistemticamente estructurados, y susceptibles de ser articulados unos con otros; un campo de estudio tambin llamado disciplina acadmica soncaracterizados por los diversas estrategias tcnicas e intelectuales que delimitan zonas deconocimientos, estos a su vez poseen diversas ramas o sub-disciplinas.


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Sociedades

900 A.C. (Paleoltica)Sociedades humanas

primitivas

Domesticacin de plantas y animales,inicindose el desarrollo de la agricultura,seleccin artificial

6000-4000 A.C.Sumerios, babilonios,

asirios y egipcios.

Bebidas alcohlicas (cerveza y vino)productos fermentados (levaduras, vinagre

IV D.C. Sociedades de China odel Medio Oriente.

Destilacin de bebidas alcohlicas a partir degrano fermentado. Productos lcteos (queso,yogurt)

1200-1521 D.C. Mexicas (Mesoamrica)

Bebidas alcohlicas (pulque, pozol y tequila),tecuitlatl alimento elaborado a base de algaSpirulina platensis, cuitlacochin alimento dehongo Ustilago maydis

1680 LeeuwenhoekInvencin del microscopio, descripcin deanimculos responsables de grandeseventos en la fermentacin.

1857 Louis Pasteur

Establece las bases cientficas de labiotecnologa. Pasteurizacin del vino concalor al detectar que el vino contenamicroorganismos.

1860 Gregor MendelPrueba que la transmisin de los caractereshereditarios obedece reglas precisas. Nace la

idea de los genes.1869 Miescher Aisla el ADN por primera vez

1877 Khn Acuo el trmino enzima

1905Erwin Chargaff

propuso el la decda de los aos 20 dos leyesque implic el desarrollo de las basesfundamentales del descubrimiento de laestructura molecular del ADN aos mas tarde;Chargaff propuso la combinacin y elcontenido de las bases nitrogenadas.

1919 Karl Ereky

ingeniero hngaro, utiliza por primera vez lapalabra biotecnologa

1920 Thomas Hunt Morgan Demuestra que los genes se hallan en loscromosomas.


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1928 Alexander Fleming Descubrimiento de la penicilina.

1944 AveryProporciona evidencias de que el DNA, portala informacin gentica durante latransformacin bacteriana.

1953 James Watson y FrancisCrickdescriben la estructura doble hlice de lamolcula de ADN.

1965 R. W. Holley

El bilogo norteamericano R. ley por primera vez la informacin total de un gen dela levadura compuesta por 77 bases, lo que levali el Premio Nobel.

1970 Har Gobind Khoranael cientfico estadounidense Har GobindKhorana consigui reconstruir en ellaboratorio todo un gen.

1973Stanley Cohen

Herbert W. Boyer

Se desarrolla la tecnologa de recombinacindel ADN por Stanley Cohen, de la Universidadde Stanford, y Herbert W. Boyer, de laUniversidad de California, San Francisco.

1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molcula de cido nucleicocompuesta por 206 bases.

1976 Robert Swanson y Dr.Herbert Boyer crean Genentech, la primera compaa debiotecnologa.

1982 . Se produce insulina para humanos, la primera

droga derivada de la biotecnologa.

1983

Se aprueban los alimentos trasgnicosproducidos por Calgene. Es la primera vezque se autorizan alimentos transgnicos enEstados Unidos.

2003Cincuenta aos despus del descubrimientode la estructura del ADN, se completa lasecuencia del genoma humano.

2004

La ONU y el Gobierno de Chile organizan elPrimer Foro Global de Biotecnologa, en laCiudad de Concepcin, Chile (2 al 5 demarzo).

La FAO aprueba los cultivos GM e indica queestos ayudarn a los agricultores pobres y alos consumidores de pases en desarrollo.

2005 Los cultivos GM han aumentado en US$


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27.000 millones las ganancias agrcolas, yhan reducido los impactos de la agriculturasobre el ambiente.

2006La American Dietetic Association publica quelos cultivos GM mejoran la calidad, valor,variedad y produccin de alimentos.

2007 2 millones de agricultores en 23 pasescultivan plantas transgnicas.

20083% del maz y 91% de la soya cultivada enEEUU son variedades GM capaces de tolerar mejor malezas e insectos.

200914 millones de agricultores en 25 pasescultivan 134 millones de ha con plantastransgnicas

En 1920 el bilogo norteamericano Thomas Hunt Morgan (Lexington, EUA 1866 -Pasadena, EUA 1945) reconoci la presencia de los cromosomas sexuales y de loque se conoce en gentica como herencia ligada al sexo. Demostr que losfactores mendelianos (los genes) se disponan de forma lineal sobre loscromosomas. Los experimentos realizados por Morgan y colaboradores revelaron

tambin la base gentica de la determinacin del sexo. Morgan continu susexperimentos y demostr en su "Teora de los genes" que estos se encuentranunidos en diferentes grupos de encadenamiento, y que los alelos (pares de genesque afectan al mismo carcter) se intercambian o entrecruzan dentro del mismogrupo.

En 1928 El cientfico escocs Alexander Fleming descubre la enzimaantimicrobiana lisozima y a partir del hongo Pelicilium chrysogenum obtiene la

penicilina, antibitico que cambiar la historia de la medicina y la biotecnologa. Eldescubrimiento, inicialmente desestimado por sus colegas, fue comunicado por Fleming a la British Journal of Experimental Pathology.


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Figura 5 . Thomas Hunt Morgan ; fue galardonado con el premio nobel defisiologa o medicina en 1933 por la demostracin de que los cromosomas sonportadores de los genes, lo que se conoce como la teora cromosmica de Suttony Boveri.

La penicilina comenz a fabricarse en plena II Guerra Mundial, como resultado deavances importantes en tcnicas de esterilizacin a gran escala, mejora de lasinstalaciones de fermentacin (incluyendo la aireacin), cultivo del hongo, etc. Sedisean estrategias para mejorar genticamente las cepas microbianasindustriales.


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Figura 6. Alexander Fleming , descubridor de la cepa Pelicilium chrysogenum,productora de la penicilina.

Frederick Griffith (Cheshire, Inglaterra, 1881 Londres, Inglaterra, 1941) en ladcada de 1920 descubri que al inyectar a ratones con pequeas dosis deneumococos no virulentos junto con grandes cantidades de neumococospatgenos pero muertos por calentamiento, los animales no slo mueren deneumona sino que muestran en su sangre bacterias encapsuladas viables; esdecir, en estas condiciones experimentales el neumococo no virulento adquiere lainformacin para sintetizar la cpsula (se transforma, dira Griffith) en el cuerpo delratn y, con ella, la capacidad de producir enfermedad. Griffith concluy que habaalgn principio que transform las cepas rugosas (R) en lisas (S) con unacubierta de azcares. Estos resultados junto con su teora los expone en lapublicacin: The significance of pneumococcal types. Journal of Hygiene 27,113159 (1928). De esta manera se iniciaba la gestacin del principio detransformacin.

En 1941 el medico Oswald T. Avery (Halifax, Nova Scotia, Canada, 1877 Nashville, USA, 1955) en la universidad de Rockefeller en Nueva York se interesen los resultados de Griffith y se propuso identificar la molcula responsable deeste principio transformador, Avery junto con Colin MacLeod (Port Hastings,Nova Scotia, Canada 1905 USA, 1972) y Maclyn McCarty (South Bend, IndianaUSA, 1911 New York 2005) iniciaron experimentos in-vitro descomponiendo lasclulas muertas por calor en sus componentes mas importantes; con los cualesrealizaron estudios de transformacin. Dichos ensayos mostraron que la lisis delas clulas (S) muertas por calor podran cambiar las otras clulas Rugosas (R) en

lisas (S). La molcula transformadora estaba en algn lugar de la lisis.


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Figura 7 . Experimento realizado por Frederick Griffith , en 1928, Utilizando dosserotipos de cepas de neumocococatalogadas como R de rugosa(por la apariencia de las coloniasen medio de cultivo con agar) y S(lisas), de las cuales el serotipo Smostraba una alta virulencia,mientras la R no; esto implicabaque si se inoculaba un roedor conel serotipo R este no presentabasntomas ni enfermaba (figura A);lo contrario ocurra con la cepa Sla cual causaba la muerte a launidad experimental (figura B);luego se paso por calor unasuspensin de la cepa S,ocasionndoles la muerte a latotalidad de las clulas yeliminando la caractersticavirulenta de la misma; lo cualimplicaba que un ratn inoculadocon esta suspensin no lecausara enfermedad alguna nimucho menos morira (figura C).Una mezcla de una suspensinde clulas R (no virulentas) y las

S pasadas por calor (no virulentas tambin) debera de esperarse que un ratn

inoculado con esta no enfermase ni mucho menos muriera, algo similar a la figura A, pero los resultados fueron contrarios (figura D) el roedor enferm y pereci. Laexplicacin de este resultado conllev al concepto de transformacin bacterianapor parte de Griffith. Figura tomada de:http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Griffith.

Probaron cada uno de los componentes de la lisis para la actividadtransformadora. Primero incubaron la lisisde cepa lisa muerta por calor con una enzima,SIII, que consume completamente la cubiertade azcar. La lisis de cepa lisa sin cubiertasegua siendo til para transformar. Esto lesrevel que las cepas R no creaban unanueva capa a partir de las partes de lacubierta de cepa lisa. Luego incubaron la


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lisis de cepa lisa sin cubierta con protenas que digieren enzimas (tripsina yquimotripsina) y despus probaron la habilidad de esta lisis para transformar. Estalisis sin protenas segua trasformando, as que el principio trasformador no era

protena. Cuando queran probar y purificar la lisis, precipitaron los cidosnucleicos ADN y ARN- con alcohol.

Figura 8 . Oswald T. Avery en 1941, en un laboratorio de la universidad deRockefeller USA; en 1944 Avery junto con los doctores: Maclyn McCarty y ColinMunro MacLeod publican una serie de trabajos en el Journal of ExperimentalMedicine, resultados conducentes a demostrar que el ADN era la molculaencargada del principio de transformacin en bacterias9. A pesar de la enormeimportancia y tracendencia de estos descubrimientos, ninguno de los autores fuegalardonado con un novel. Fotografia tomada de:http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/ResourceMetadata/CCGMDY .

9 El artculo publicado es: Avery, Oswald T., Colin M. MacLeod, and Maclyn McCarty. " Studies onthe Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Inductionof Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III ."Journal of Experimental Medicine 79, 2 (February 1944): 137-158.


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En 1952 el cientfico estadounidense Alfred D. Hershey (Owosso, 1908 - NuevaYork, 1997) y Martha Cowles Chase, (Cleveland USA 1927 USA 2003)realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las

protenas eran el material hereditario. Marcaron el ADN del fago T2 con fosfororadioactivo (P-32) e infectando la bacteria E.coli, estableciendo que el marcaje (P-32) estaba presente en el interior de las bacterias. En un segundo experimentomarcaron la capside de los bacterifagos con azufre radiactivo (S-35) ynuevamente infectando dichas bacterias; esta vez no hubo presencia de azufreradiactivo dentro del E.coli, estableciendo de esta manera que el ADN es lamacromolcula que posee la informacin gentica (Hershey, et al 1952). Esteexperimento se conoce como: el experimento de Hershey y Chase10. El doctor Hershey fue galardonado con el premio novel en Fisiologa o Medicina en el aode 1969.

Figura 10 . Alfred D. Hershey y Martha Cowles Chase , autores del experimento

que dilucid al ADN y no la protena, como la molcula encargada de transportar la informacin gentica.

10 Estos resultados fueron publicados el 20 de septiembre de 1952 en el Journal of GeneralPhysiology , Independent Functions Of Viral Protein And Nucleic Acid In Growth Of

Bacteriophage.


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Figura 11 . James D. Watson y Francis Crick , en la famosa fotografa tomada en1953 por Antony Barrington en la universidad , cerca de un modelo estructural delacido desoxirribonucleico propuesto por ellos; tomado del libro: The Double Helix(1968) [Plaza & Jans 1970] Penguin Books, 1999.

En 1965 Robert William Holley (Urbana Illinois, EUA 1922- EUA 1993) obtiene laestructura primaria completa de un RNA natural (el tRNA de la alanina delevadura) y se sugiere su posible estructura secundaria11 ( Holliday, R, 1964).

Hargobind Khorana (Raipur Multan, Pakistn 1922- Massachusetts, USA 2011)en1970 descubri las asignaciones del cdigo gentico para distintos aminocidosy sintetiz, artificialmente, un gen por primera vez; este avance implic laelaboracin del cdigo gentico, y ello gracias a su labor realizada en la sntesisde 64 codones. Con este descubrimiento la biologa molecular dio un gran saltoadelante en su evolucin, por primera vez se conoca la transferencia y traduccinde la informacin contenida en las secuencias de nucletidos a aminocidos; el

11 Robert William Holley fue galardonado con el premio novel de Fisiologia o Medicina en 1968,gracias a su artculo publicado en 1962: Purification of the Alanine-, Valine-, Histidine-, andTyrosine-acceptor Ribonucleic Acids from Yeast


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dogma central de la biologa molecular se estaba gestando; ya se conoca el flujode la informacin gentica:

Figura 12 . Dogma central de la biologa molecular . En el proceso de replicacininterfiere la ADNpolimerasa, en la traduccin la ARNpolimerasa y en latranscripcin inversa la enzima transcriptasa reversa.

Khorana continu trabajando sobre el ADN y el ARN de la E. Coli, un gen queposee 126 pares de bases nucletidas, esto lo convirti en el primer cientfico quesintetiz oligonucletidos. Estos descubrimientos le valieron el premio novel demedicina en 1968.

Stanley Cohen y Herbert Boyer en 1973 de la Universidad de California en SanFrancisco cortaron el gen de un virus y lo pegaron en una bacteria. Cuando labacteria se reprodujo, hizo copias del gen del virus. Los investigadoresdemostraron que las bacterias podan convertirse en fbricas de protenas. Alrecombinar genes de esta manera, Cohen y Boyer fundaron la tecnologa derecombinacin del ADN.

Avanzado el siglo XX, las posibilidades para actuar sobre la seleccin genticaeran limitadas: cruces entre plantas y animales de la misma especie (o deespecies similares), seleccin de los individuos con rasgos deseados,retrocruzamientos (un proceso largo y lento), mutaciones con agentes fsicos


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(rayos UV, rayos X) o qumicos, con ulterior bsqueda (seleccin o rastreo -screening) de alguna variante de inters (algo tedioso y frecuentementeinfructuoso), etc.

Figura 13 . Hargobind Khorana , descubri las asignaciones del cdigo genticopara distintos aminocidos y sintetiz, artificialmente, un gen por primera vez;galardonado con el premio novel de medicina en 1968.

Recin en la dcada de los 70 se consolida un conjunto de tcnicas de laboratoriorevolucionarias que por primera vez permiten "manipular" de modo racional elncleo informativo vital. Son tcnicas y herramientas con las que se puedemodificar el ADN de acuerdo a diseos previos y objetivos concretos (de ah elnombre popular de Ingeniera Gentica).

La Ingeniera Gentica (I.G.), mejor llamada tecnologa del ADN recombinante invitro, se caracteriza por su capacidad de cortar y empalmar genes o fragmentos de

ADN de organismos distintos, creando nuevas combinaciones no existentes en laNaturaleza, combinaciones que ponemos a trabajar en el interior de una variedadde organismos hospederos, para nuestro provecho.


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Leccin 4. Investigacin, tecnologa y produccin

Al igual que la revolucin informtica, la biotecnologa nos presenta una amplia

gama de cambios futuros que estarn presentes en cada una de las cosas con lasque relacionemos nuestras vidas; investigacin bsica, aplicaciones agrcolas,obtencin de productos teraputicos, sistemas de diagnsticos moleculares,biorremediacin y alimentos

La ventaja de Colombia frente a otros pases desarrollados tcnicamente radica ensu infinita biodiversidad, como fuente prolfica y virgen de recursos genticos. Unade estas aplicaciones biotecnolgicas son los usos industriales, especficamente

en alimentos.El profesional en alimentos para generar y ejecutar ideas en la transformacin dematerias destinadas a la alimentacin, que requieran procesos llevados a cabo por microorganismos, clulas anmales o molculas orgnicas provenientes de rutasmetablicas, debe estar preparado en el lenguaje multidisciplinario manejado por la biotecnologa. El ingeniero de Alimentos debe estar en la capacidad de adaptar la tecnologa a nuestras necesidades, con el objeto de una explotacin racional y

accesible a todos en el territorio nacional. En el manejo de bioindustrias, debeoptimizar la produccin y modificacin de alimentos y manejar las operacionescomo fermentaciones, transformacin de sustratos a productos, extraccin ypurificacin, lo cual implica la columna vertebral de cualquier bioproceso.

Por medio de la biologa molecular, se manipulan genticamente tanto clulaseucariotas como procariotas, permitiendo transformar desde una bacteria queproduzca un metabolito en menor tiempo requerido para la hidrlisis del almidn,

hasta la clonacin de ganado vacuno (en febrero o marzo del 2002 se obtuvieronlos primeros porcinos clonados en Colombia) que produzca leche con bajo omayor porcentaje de grasa o para extraer de ella algn componente requeridopara la nutricin.


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Leccin 5. Desarrollo de la Biotecnologa alimentaria en el contexto nacional

Por tal motivo existe una simbiosis permanente entre la biotecnologa y lainvestigacin, ya que la primera se comporta como un puente entre la

investigacin aplicada o bsica con su aplicacin industrial. No se puede concebir la biotecnologa sin una investigacin permanente que aumente la calidad delproducto final.

Segn Colciencias en Colombia actualmente existen 74 grupos de investigacinrelacionados con biotecnologa, de los cuales el 35% son universidades, 33%pertenecen al sector productivo, 27% a centros de investigacin privados y elrestante a no formales. Lo interesante de estas estadsticas es que de esos 74

grupos el 57% su campo de aplicacin es vegetal y agrcola, el 17% en saludhumana, el 14% en ambiental, el 7% en animal y tan solo el 5% del total es unaaplicacin directa industrial.

Las universidades colombianas estn investigando o estn entrando en esecampo, prueba de ello es que del periodo comprendido entre 1991 y 1996 elgobierno nacional suministr becas de doctorado relacionadas con biotecnologarepresentando un 4.6% del total.

Con respecto a la financiacin en investigacin, los entes universitarios ocupan elsegundo lugar despus de los centros de investigacin12, en el suministro derecursos destinados a la Biotecnologa.

Los entes educativos deben (y el plan nacional de educacin as lo exige) realizar investigacin para aumentar su calidad acadmica, y la biotecnologa es un mediode cultivo propicio para este fin; pero se debe fomentar vnculos de unin con la

industria para su aplicacin.

12 Muchos de estos centros de investigacin se encuentran ubicados en campus de universidades.


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El ingeniero de alimentos no debe poseer un perfil esttico, si no dinmicoadecuado a las necesidades del pas; a su permanente cambio; de tal manera quepueda proyectar se a la par con el curso continuo de la ciencia.

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CAPITULO 2: BIOPROSPECCIN Y BIONEGOCIOS

Leccin 6. Definicin de bioprospeccin y bionegocios

Existen varias definiciones de bioprospeccin, la tabla 2 resume algunaspropuestas al respecto:

Tabla 2 . Definiciones de bioprospeccin. Autor y ao Definicin

Sittenfeld y Gmez,1993.

Investigacin realizada para identificar especies, variedades, genes y productos conusos actuales o potenciales por parte de lahumanidad. Juega un papel fundamental parael uso y proteccin racional de la biodiversidad

RAFI, 1993

Bsqueda de recursos qumicos y genticosde valor comercial a travs de la investigaciny anlisis de la diversidad biolgica y delconocimiento tradicional indgena

Carrizosa, 2002

Bsqueda de materia viva con propiedadesmedicinales, industriales, farmacolgicas ybiotecnolgicas, con marcadas implicacionessociales, culturales, econmicas, jurdicas ypolticas

Alatorre, 1995Bsqueda de informacin a partir de especiesbiolgicas para su uso posterior en procesosde produccin en diversos sectores

Chapela, 1996

Bsqueda intensa de metabolitos secundariosnovedosos a partir de fuentes naturales,tradicionalmente de microorganismos, perotambin se extiende a plantas y animales

Melgarejo et al, 2002.

Temtica y trabajo colectivo orientados a la

bsqueda, conocimiento y seleccin deorganismos o productos derivados, con usoactual o potencial en salud, alimentacin,industria y medio ambiente, entre otros y suaprovechamiento sostenible en procesosproductivos a escala industrial o artesanal, conaplicacin nacional o internacional de losproductos o servicios generados


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Bionegocios

Los Bionegocios son un tipo de aprovechamiento rentable pero adems

sustentable de diversos productos biolgicos como la agroindustria, loseconegocios, la bioindustria y otros sistemas que incorporan el uso sostenible delos recursos, reconociendo los derechos de las comunidades ah vivientes, hanabierto nuevas posibilidades para generar actividades econmicas en base a labiodiversidad. En la figura 14 se reflejan las inter-conexiones entre bionegocios,comercio e industria.

con

Figura 14. Relacin global entre bionegocios, comercio e industria.

Principios

En el 2004 por la Iniciativa Biotrade de la UNCTAD se determinaron criterios yprincipios para lograr consolidar programas en el logro de la comercializacin deproductos derivados de la biodiversidad y el biocomercio. Estos principios son:

1. Conservacin de la biodiversidad2. El uso sostenible de la biodiversidad

BIONEGOCIOS

SOSTENIBLES

SISTEMAS

SUSTENTABLES

PRODUCCIONES LIMPIAS


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3. La distribucin equitativa de beneficios derivados del uso de labiodiversidad

4. Sostenibilidad socio-econmica (de gestin, produccin y mercados).

5. Cumplimiento de la legislacin nacional e internacional y los acuerdos.6. El respeto de los derechos de los actores involucrados en el Biocomercio7. Claridad sobre la tenencia de la tierra, el uso y acceso a los recursos

naturales y el conocimiento

Productos y servicios del biocomercio

Las actividades de Biocomercio en general se orientan hacia la produccin,

transformacin y comercializacin de productos derivados de la utilizacinsostenible de los recursos biolgicos, o la prestacin de los servicios derivados detales recursos. Dentro de los productos de Biocomercio se puede incluir a losprovenientes de la recoleccin silvestre o de las prcticas de cultivo. El ltimo serefiere a los productos derivados del cultivo de especies nativas (domsticos yvariedades silvestres) a travs de actividades como la agricultura o la acuicultura.En este caso, el cultivo se considera como una estrategia para asegurar la

conservacin de especies en peligro de extincin y sus ecosistemas.Los productos derivados de la recoleccin silvestre incluyen productos tales comola fauna (por ejemplo, peces ornamentales), derivados de la fauna (por ejemplo,piel de cocodrilo o de carne) y flora (plantas medicinales).

Leccin 7. Vigilancia tecnolgica

Segn Jakobiak, la vigilancia tecnolgica consiste en la observacin y el anlisisdel entorno cientfico, tecnolgico y de los impactos econmicos presentes yfuturos, para identificar las amenazas y oportunidades. Para Jakobiaky Dou es laobservacin y el anlisis del entorno seguidos por la difusin de las informacionesseleccionadas y analizadas, tiles para la toma de decisiones estratgicas.


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En el Decreto xx del xx de 2011, en el artculo 52 se promuebe el uso de lavigilancia tecnolgica para el seguimiento al acceso y uso de los recursosgenticos, los productos derivados o los conocimientos tradicionales asociados:

El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible implementar un programa de

vigilancia tecnolgica para identificar las solicitudes de patentes y las patentes

otorgadas en oficinas de propiedad industrial de otros pases que involucren

acceso a recursos genticos y conocimientos tradicionales asociados de origen

colombiano, los datos de identificacin y ubicacin de los solicitantes y cualquier

otra informacin que permita identificar la apropiacin ilegal y la utilizacin no

autorizada de recursos genticos, productos derivados o conocimientos

tradicionales asociados de origen colombiano con el fin de tomar las medidascorrespondientes en cuanto a evitar el otorgamiento de patentes con violacin al

rgimen de acceso a recursos genticos y conocimientos tradicionales asociados

de origen colombiano e identificar la generacin de beneficios derivados de la

explotacin de estos recursos y conocimientos.

Leccin 8. Bionegocios: modelo biotecnologico tipico

El modelo biotecnolgico tpico, se basa fundamentalmente en los siguientesaspectos:

1. Concepcin de la idea.

2. Planeacin y concrecin de la idea.

3. Desarrollo tecnolgico.

3.1. Investigacin en laboratorio.

3.2. Investigacin en planta piloto.3.3. Planta industrial.

4. Produccin y comercializacin.

El desarrollo tecnolgico se debe iniciar fundamentalmente con una escala menor,lo que implica bajos volmenes, baja capacidad y directamente costos bajos


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(laboratorio). En esta fase se puede cometer errores experiementales y probar diversas alternativas, con el nico propsito de producir informacin confiable quepermita el escalado a planta piloto. En esta ltima los volmenes son mayores al

laboratorio, e igual el objetivo ltimo es experimentar y producir informacin paraescalar a nivel industrial. En la ltima etapa la experimentacin no existe y elperfeccionamiento del producto final es el objetivo ltimo.

Leccin 9. Areas biotecnologicas alimentarias con alto potencial deinversion

Existen diversas lneas con un alto potencial de inversin y desarrollo, la figura 16

muestra las mas importantes.

Entre las reas que siempre se han destacado por su rentabilidad y utilidad directaes la agricultura, en la tabla 3 se muestran algunos eventos en Colombiarelacionados con productos genticamente manipulados (GM). Con respecto a ellodesde el 2002, ao en que Colombia empez a cultivar semillas biotecnolgicas,hasta ahora el nmero de hectreas de cultivos GM ha aumentadosignificativamente. Ocho aos despus de la implementacin de esta tecnologa,el incremento en la adopcin de estos cultivos refleja los grandes beneficios quehan aportado al sector agrcola.

En el 2010, se sembraron 37.657 hectreas de algodn GM. Los aos anteriores,el algodn haba sido el principal cultivo genticamente modificado que se siembraen el pas, sin embargo, en el 2010 fue superado en nmero de hectreas por elmaz. En el 2009 se sembraron 18.784 hectreas, lo que representa un aumentode ms de 18 mil hectreas para 2010.

El cultivo de maz GM aument con respecto al 2009. En el 2010 se sembraron38.896 hectreas, lo que signific un aumento de 22.103hectreas con respecto al2009 (cuando se sembraron 1 mil hectreas). Sin embargo, este producto se


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cultiva bajo el esquema de 'siembras controladas' y todava no est aprobado paracomercializacin.

En 2009, Colombia aprob la siembra comercial de rosas azules genticamentemodificadas, las cuales estarn destinadas exclusivamente para exportacin.

Alimentos GM aprobados en Colombia

En Colombia, se ha aprobado el uso de semillas genticamente modificadas decultivos de maz, clavel y algodn las cuales expresan diferentes genes. ElInstituto Colombiano Agropecuario, con el asesoramiento del Comit TcnicoNacional de Bioseguridad agrcola, es el encargado de otorgar, despus de una

rigurosa evaluacin caso por caso, la autorizacin para el uso semillas GM en lasdiferentes zonas agrcolas del pas. En Colombia, existen diecisiete alimentosderivados de plantas genticamente modificadas (GM) que se encuentranaprobados para el consumo humano.

Figura 16. Madurez tecnolgica y de interez de lineas biotecnolgicas conalto potencial de inversin.


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Figura 17. Tendencia en ventas de algunas lineas biotecnolgicas.

El Ministerio de la Proteccin Social a travs del asesoramiento del ComitTcnico Nacional de Bioseguridad en salud es el encargado de otorgar, despusde una rigurosa evaluacin caso por caso, la aprobacin del uso de alimentos GMpara consumo humano en el pas.

Tabla 3. Eventos en Colombia relacionados con productos genticamentemodificados

Ao Evento

2002Colombia ingres a la lista de los pases que utilizan los cultivosGenticamente Modificados, con la siembra del clavel azul. A partir deese ao, nuestro pas dio un salto hacia la modernidad y comenz su

recorrido por el camino de la biotecnologa.

2003 Fue aprobado el algodn GM. Tolerante al herbicida glifosato o RR.

Resistente a insectos o Bt. Bt/RR


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2007

Maz GM fue sembrado por primera vez en el pas bajo el esquema desiembras controladas.

Resistente a insectos o Bt, Tolerante a herbicida glifosfato o RR , Bt/RR

2009 Colombia aprob la siembra comercial de rosas azules genticamentemodificadas.Fuente: www.agrobio.org

El pas cuenta con una importante tradicin y una infraestructura de investigacinbsica, especialmente en los campos de la agricultura y la salud humana.

Actualmente existen grupos de investigacin estructurados que se han idofortaleciendo en trminos de capacidad acadmica e infraestructura desde hacems de 10 aos.

La investigacin en biotecnologa tom un gran impulso a partir de la creacin delPrograma Nacional de Biotecnologa (PNB) en 1991, a travs del cual se havenido realizando un acompaamiento, monitoreo y financiacin a la formacin derecursos humanos y proyectos de investigacin relacionados con esta nueva

tecnologa.

De esta manera en la actualidad Colombia ya cuenta con 138 grupos deinvestigacin en biotecnologa de los cuales la gran mayoria pertenecen a lasuniversidades pblicas del pais.

Leccin 10. Perspectivas de mercado

En la actualidad colombia se inicia en la produccin y el consumo de alimentos

genticamente modificados (GM). El rea sembrada en el mundo con GM nosmuestra un crecimiento exponencial abarcando grandes reas del globo. El reamundial sembrada en el ao 1996 fue de 2300.000 Ha. y pas a 27.800.000 Ha.en 1998, esperando que cada ao la cifra se duplique. Los cultivos con mayor rea son la soya y el maz.


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Amrica Latina es la segunda regin con mayor rea sembrada, tan solo en Argentina se establecieron mas de cuatro millones de Has. principalmente consoya y maz; en Brasil se inician los cultivos comerciales a gran escala con soya

resistente a herbicidas y en pases como Colombia, Ecuador y Bolivia desde hacevarios aos se vienen haciendo ensayos de campo con varios cultivostransgnicos, con miras a lograr prximamente su liberacin comercial.

Tabla 4. Los cultivos transgnicos en el mundo

Ao Evento

1996 2300.000 de Has en el mundo decultivos transgnicos



(EEUU: 20500.000 de has )Soya,maz,

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Modulo Biotecnologia Alimentaria A