Unidad 4. Relacion Entre La Fisiologia Animal y Vegetal en La Biotecnologia

Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado

Ingeniería en Biotecnología

5° cuatrimestre

Programa de la asignatura Fisiología de Plantas y Animales

Información general de la asignatura

Clave: 200920520 / 190920520

Universidad Abierta y a Distancia de México

Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Unidad 4. Relación entre la fisiología animal y vegetal en la Biotecnología Presentación de la unidad Hoy en día, no nos sorprende recibir noticias sobre plantas genéticamente mejoradas, que pueden dar más fruto que una planta normal, o de medicamentos que son producidos por bacterias o derivados de sustancias extraídas de vegetales o venenos de animales, también hemos escuchado sobre procesos de limpieza de agua que emplean algún elemento de la fisiología vegetal. También es muy común, en la industria alimenticia, contar con enzimas extraídas de animales o plantas, ingredientes como azúcares, jarabes y proteínas que fungen como nutrientes en otros alimentos, que han sido purificados a partir de plantas y animales Para todos nosotros resulta tan normal, ir al súper y comprar un kilo de jitomate, o comprar un jarabe para la tos, o fórmula láctea para bebé, un frasco de vitaminas, e infinidad de productos que llevamos a nuestras casas como parte de nuestro consumo diario, sin saber que esos productos, entre otros, existen en su presentación actual gracias a la Biotecnología, esta rama emergente de la ciencia que ha sido capaz de estudiar, identificar, manipular y mejorar procesos tan complicados como los que ocurren dentro de la fisiología animal y vegetal, detrás de esos productos biotecnológicamente mejorados existe un soporte científico importante, producto del estudio e investigación constante realizada por biotecnólogos, personas como tu, que con su trabajo, están cambiando al mundo. En esta unidad podremos integrar la información estudiada a lo largo de las 3 unidades anteriores de esta asignatura estudiando ejemplos concretos en los cuales por medio de la biotecnología se ha podido echar mano de algún proceso fisiológico animal o vegetal para mejorar o innovar en la industria. De esta manera podrás ampliar tu panorama sobre las posibilidades de la aplicación de estos procesos en la rama de la biotecnología que desarrolles en tu vida profesional. Bienvenido

Propósito de la unidad En esta unidad se pretende proveerte de un marco de referencia que te permita integrar la información planteada en las tres unidades anteriores para que puedas, en un futuro contar con las bases que te permitan proponer nuevos usos de los procesos fisiológicos animales y vegetales en la industria en la que te desempeñes profesionalmente.


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Competencia específica Identificar la importancia de la fisiología animal y vegetal mediante el análisis de casos concretos para inferir sus aplicaciones en el campo de la Biotecnología.

4.1. La Fisiología Animal en la Biotecnología Como ahora ya sabes, fisiología de un ser vivo, controla todos sus procesos vitales, en gran medida, a través de elementos como hormonas, proteínas y enzimas, por mencionar algunos; estos elementos resultan de especial interés en la biotecnología, ya que han contribuido al desarrollo y mejora de muchos productos empleados en la industria farmacéutica, en la alimentaria, y hasta en la investigación en varias disciplinas, a continuación abordaremos algunos ejemplos.

4.1.1. Principales aplicaciones de la fisiología animal en la biotecnología Las gelatinas existen de mil sabores, formas y colores, es un postre tan versátil que puede engalanar desde una fiesta infantil hasta un evento de la realeza europea, no importa si se es un pequeño, o una persona mayor, si se es hombre o mujer, mucho menos la clase social a la que se pertenezca, a todos nos gusta la gelatina y todos sabemos como se hace! basta con verter el contenido del sobrecito del sabor preferido en un poco de agua hirviendo, incorporar un poco, vaciar la mezcla en un molde, esperar a que cuaje y listo, podremos saborear de un platillo, sencillo, lleno de sabor, rico en proteínas, minerales y agua. Y por si fuera poco, también existen en presentaciones light. La gelatina está hecha de grenetina, todos lo sabemos, pero, ¿qué es la grenetina? De ¿donde se obtiene? Pues bien, la grenetina, componente principal de las gelatinas (y de otras golosinas como las gomitas) un compuesto coloide formado principalmente azúcares y por una proteína que forma parte de la matriz extracelular de los tejidos animales muy conocida, estamos hablando del colágeno, tal vez una de las proteínas más abundantes en el cuerpo de un cordado (existen alrededor de 21 tipos de colágeno), Esta proteína tiene la capacidad de polimerizarse formando redes cuya consistencia está directamente relacionada con la cantidad de agua que presentan (Solomon, 2008). La grenetina (compuesta por colágena) se extrae en condiciones higiénicas de tejidos de animales como vacas y cerdos principalmente, esta proteína forma parte estructural de todos los tejidos, principalmente, piel, cartílago y huesos, y es precisamente de estos tejidos de donde se obtiene, básicamente los tejidos se tratan a altas temperaturas en presencia de proteasas y sustancias ácidas que facilitan la liberación de las proteínas de la matriz extracelular, con lo que se obtiene un líquido espeso que tras filtrarse, Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado deshidratarse al alto vacío y enfriarse se logra su gelificación, esta masa gelificada se muele para obtener la grenetina en polvo, que se mezcla con el resto de los ingredientes de la gelatina comercial como el saborizante y se envasa para su venta. El polvo de grenetina, al entrar en contacto con el agua caliente se disuelve, regresando a su estado sólido cuando pierde calor, por efecto termodinámico. La colágena (o colágeno, ambos nombres son correctos) también es utilizada como ingrediente de cremas y productos de aseo personal como cremas de belleza, entre otros. Por ejemplo, para extraer colágena tipo uno a partir de tendón de mamífero, el procedimiento es como sigue:

Esquema del proceso realizado para obtener colágena tipo 1 a partir de tendón (Gómez-Lizárraga, 2011)


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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado Al igual que el colágeno, la elastina es otra proteína componente de la matriz extracelular de los tejidos animales dándoles elasticidad y resistencia a la tensión mecánica; como tu sabes, esta proteína también es utilizada por la industria cosmética como parte de las cremas y productos dermatológicos para mantener la elasticidad de la piel humana (Audesirk, 2008). Además de los tejidos animales, como el cartílago, tendones, huesos y piel, existen otras fuentes de donde puede extraerse colágeno, se ha podido comprobar que la secreción de algunos gasterópodos como la “baba de caracol” es rica en colágeno de alta calidad, esta situación ha propiciado el desarrollo de criaderos de caracol con la finalidad, en primera instancia, de cultivar a este animal en masa, para poder extraer la proteína de su secreción corporal, se ha demostrado que dicho producto tiene efectos benéficos sobre la piel. La sangre es un tejido que interviene en varios procesos fisiológicos de los cordados, es un fluido compuesto por una fase líquida compuesta por agua, denominada plasma o suero, en la que podemos encontrar en suspensión, lípidos como triglicéridos y colesterol, electrolitos, vitaminas, infinidad de nutrientes y deshechos del metabolismo y desde luego proteínas como albúminas e inmunoglobulinas o anticuerpos, por mencionar algunos. La otra fase de la sangre es la celular, en ella encontramos eritrocitos, células blancas como linfocitos y macrófagos, células dendríticas, megacariocitos, plaquetas, etc. En conjunto, ambas fases componentes de la sangre transportan nutrimentos y deshechos metabólicos, gases como oxígeno y dióxido de carbono, hormonas y en general a todos los mensajeros químicos (Curtis, 2007). La sangre es básicamente un tejido, pero también es un producto del metabolismo, para el caso de los mamíferos, todas las células sanguíneas se producen en la médula ósea de los huesos largos como el fémur, tibia, peroné, cúbito, radio, húmero y costillas.


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B

A

A) Linaje de las células sanguíneas producidas a tr avés de las células madre de la médula espinal (B)

La sangre, como tejido resulta de vital importancia para mantener el metabolismo de un ser vivo, sin embargo, este precioso fluido también es de sumo interés en la investigación en diferentes ramas de la biología, por ejemplo, en el estudio del cáncer, para el cultivo de tejidos o líneas celulares animales, e incluso en el área de la farmacología donde se cultivan, protozoarios patógenos como E n t a m o e b a h i s t o l y t i c a , Pl a s m o d i u m s p , T r y p a n o s o m a s p , G i ar d i a l a m b l i a , entre otros. En estás áreas de investigación, un elemento de la sangre es indispensable vital para poder llevar a cabo los experimentos, estamos hablando del suero. El suero, como ya mencionamos, es la fracción líquida libre de células de la sangre, esta contiene una enorme cantidad de nutrimentos, minerales, proteínas y factores de crecimiento celular, en conjunto, estos elementos, al ser agregados a un medio de cultivo donde se propagarán células eucariontes (células de la piel, cartílago, musculares y hasta protozoarios) favorecen el crecimiento de dichas células en cultivo, situación que sería muy difícil de mantener sin agregar este aditivo tan eficaz y ampliamente usado por toda la comunidad científica internacional. El suero más utilizado es el de bovino, puede ser de un animal adulto o de un feto, la composición varía entre ambos tipos y su elección dependerá del tipo de investigación a realizar; existen ranchos y criaderos dedicados a la producción de este recurso que cuentan con toda la infraestructura necesaria para extraer, purificar, y garantizar la esterilidad del suero con los más altos estándares de calidad. Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Imagen de una presentación comercial de suero fetal bovino ocupado para enriquecer medios de cultivo celular de diferentes especies, el suero también puede provenir de animales adultos.

Otro elemento de la sangre ampliamente utilizado en la investigación científica son los anticuerpos. Estos elementos son proteínas, los linfocitos B se encargan de su producción como respuesta a una infección por un patógeno o por el ingreso de una sustancia extraña, como una toxina hacia el organismo (Campbell, 2007). Los anticuerpos tienen la enorme ventaja de ser específicos, esto quiere decir que solo reconocen al agente patógeno que originó su producción, por ejemplo, imagina que eres picado por una abeja, su veneno contiene sustancias que son tóxicas para el organismo, el sistema inmune es capaz de detectarlas y como respuesta se induce la producción de anticuerpos específicos anti veneno de abeja por parte de los linfocitos B. Si eres picado por un mosco o un alacrán o avispa, estos anticuerpos anti veneno no servirán contra estos venenos ya que son específicos contra el veneno de la abeja, si vuelves a ser picado por una abeja los anticuerpos entrarán en acción desencadenando una respuesta inmune muy fuerte, orientada a la eliminación del veneno. En la investigación científica se explota la capacidad que tiene el sistema inmune de producir anticuerpos específicos contra cualquier sustancia deseada, por ejemplo. Imagina que tu eres un investigador que estudia la neumonía y deseas hacer una vacuna, para lograrlo cultivas en tu laboratorio al estreptococo causante de dicha enfermedad, cuando tienes una cantidad considerable del estreptococo, lo fraccionas en pedazos microscópicos y lo inyectas a una animal, por ejemplo, un cerdo, un caballo o un bovino, estos animales pueden responder a la inyección de estreptococo produciendo millones de anticuerpos específicos contra el patógeno, estos anticuerpos se pueden recuperar Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado recolectando y filtrando la sangre del animal para purificar los anticuerpos que te van a servir para el estudio de la neumonía.

Especificidad de los anticuerpos, como puedes ver un mismo organismo, como el ser humano puede producir infinidad de anticuerpos como los específicos para los venenos de algunos insectos, el caballo de tu experimento también es capaz de producir anticuerpos específicos contra el estreptococo causante de la neumonía (imagen desarrollada por el experto).

En la industria alimenticia, también se emplean este tipo de productos, un caso con impacto a nivel mundial es el de la producción de fórmulas lácteas infantiles. En este caso, la materia prima que sirve como base para la fabricación de estos productos es la leche de vaca. Esta, contiene agua, proteínas, grasas, minerales como el calcio, entre otros nutrientes. La leche de vaca, evidentemente sirve para nutrir a un becerro, y es muy diferente en su composición a la leche materna humana, principalmente difieren en la concentración de grasas y la relación entre caseína (una proteína de peso molecular mediano) y proteínas del suero de la leche. De las proteínas totales de la leche materna, la caseína abarca alrededor del 40%, mientras que en la leche de vaca, la caseína ocupa un 80%. Esta relación proteínas-caseína resulta de vital importancia para la salud de un neonato, ya que si es alimentado con leche de vaca, su carga renal (que es la capacidad que tiene el riñón para filtrar) aumenta, a causa de la mayor cantidad de caseína, forzando los riñones y esto puede ocasionar un daño serio si la salud del pequeño no es la óptima. Para evitar este problema, el suero de la leche de vaca es manipulado y filtrado para invertir esta relación de proteínas hasta hacerla igual a la de la leche materna, de este modo, el neonato recibirá la cantidad y el tipo de proteínas adecuadas para su edad y su fisiología renal.


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Las fórmulas infantiles emplean como materia prima la leche de vaca, la cual modifican en su concentración proteica para hacerla accesible a la fisiología del neonato.

De unos años a la fecha, en todos los medios de comunicación, así como en libros, revistas y material de divulgación de la ciencia, se habla sobre los ácidos grasos omegas, como elementos importantes en la nutrición humana, principalmente como antioxidantes, aunque como ácidos grasos, también pueden intervenir en otros procesos, como en la formación de las membranas celulares, al ingerir estos ácidos, el metabolismo celular los incluye en la membrana celular dándole mayor fluidez y resistencia, principalmente a la oxidación por radicales libres a la membrana celular. Entre los ácidos omegas más importantes a nivel nutrimental, encontramos al ácido docohexanóico o DHA y al ácido araquidónico o ARA. Gracias a la biotecnología estos ácidos grasos tan importantes se pueden extraer en cantidades industriales a partir del metabolismo de organismo como C r y p t h ec o d i n i u m c o h n i i un protozoario dinoflagelado del que se extrae DHA (recordarás que los protozoarios son animales unicelulares, aunque difieren mucho de los cordados, en los cuales nos hemos centrado, resulta interesante conocer el alcance que la biotecnología ha tenido en cuanto a la manipulación o aprovechamiento de procesos fisiológicos animales se trata). En la nutrición infantil el DHA es de vital importancia para el adecuado desarrollo del sistema nervioso central del neonato, se ha demostrado que dicho proceso se lleva a cabo de mejor forma cuando se adicionan estos elementos a la dieta, mejorándose procesos como el aprendizaje y la memoria ( Sanhueza, et. al 2004) Es por esto que las fórmulas infantiles para neonatos incluyen importantes cantidades de este ácido extraído Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado del dinoflagelado anteriormente mencionado para reforzar el desarrollo del cerebro de los bebés. Obviamente, la leche materna siempre será una mejor opción para alimentar a un neonato. A manera de breviario cultural y con la finalidad de enriquecer tu conocimiento sobre la importancia de los ácidos grasos en la dieta humana, se ha observado que el ARA influye de manera importante en el desarrollo de la vista (Pinazo-Durán, 2008), en este sentido el ácido araquidónico con el que se suplementan algunas fórmulas infantiles se extrae del hongo Morti erella alpina .

Actividad 1. Reciclaje extremo Todos saben que los abonos son utilizados para las plantas, algo contienen que resulta benéfico a las plantas, pero ¿Sabes a ciencia cierta que es? ¿Por qué una planta abonada crece mejor que una no abonada? Existen varios tipos de abono, algunos son producidos industrialmente pero también existen abonos orgánicos. ¿Cuál crees que sea mas eficiente y porqué? Con esta actividad podrás conocer una vertiente comercial sobre el uso de productos del metabolismo animal aplicados en la industria, para llevarla a cabo se te pide lo siguiente. 1. Realiza una investigación bibliográfica, basándote en al menos tres bibliografías especializadas sobre la generación de abonos orgánicos Haz énfasis en los siguientes puntos:  

 

Características de un abono Diferencias (en su producción, composición, calidad, usos), entre un abono industrial y uno orgánico. Origen de los abonos orgánicos Aplicaciones de los abonos orgánicos

2. Con la información obtenida ingresa a la base de datos y atiende lo que se te pide 3. Participa en el foro titulado Reciclaje extremo donde se abordará la relación entre los componentes de la materia fecal de los consejos en la industria del abono y atiende a lo que se te solicita. Se te recomienda que previo a tu ingreso al foro consultes la Rúbrica de participación en foros, que se encuentra en la pestaña Material de apoyo.


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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado 4.2. La fisiología vegetal en la biotecnología Desde siempre, las plantas han sido nuestras grandes proveedoras; de alimento, materias primas para construcción, como combustible, como medio de transporte, entre otros, nuestras vidas, nuestra supervivencia está estrechamente ligada a las plantas, a lo que hacen por nosotros y a lo que nos dan. El avance de la ciencia nos ha permitido explotar y manipular a las plantas y su fisiología, hoy en día, somos capaces de extraer metabolitos secundarios con diferentes aplicaciones, principalmente médicas, incluso hasta hemos sido capaces de modificar su genoma incorporando a su genoma, genes de otras especies convirtiéndolos en transgénicos, o modificando la expresión de sus propios genes para hacer más efectiva su producción, algo muy útil en el caso de las plantas comestibles. El provecho que los avances biotecnológicos nos ha permitido obtener de las plantas ha sido simplemente increíble, a continuación abordaremos algunos ejemplos que gracias a la biotecnología han cambiado nuestra vida.

4.2.1. Principales la Biotecnología

aplicaciones

de

la fisiología vegetal e n

Si e pregunto, menciona algún fármaco para eliminar el dolor de cabeza, seguramente pensaste en la aspirina. En el Egipto antiguo ya se utilizaba la aspirina para aliviar algunos dolores y fiebre, desde luego, esta aspirina se utilizaba en su presentación más primitiva, la corteza del sauce blanco Salix alba. Este árbol de amplia distribución, en su corteza concentra cantidades importantes de un metabolito secundario que hoy conocemos como ácido salicílico, en cantidades suficientes como para aliviar algunas neuralgias si se tomaba el producto de la decocción de su corteza, un tecito te aspirina. El ácido salicílico, como se le llamó por primera vez fue aislado de la corteza del sauce blanco en 1828 por el químico alemán Johann Buchner. Hoy en día el ácido acetilsalicílico, comercializado bajo el nombre de marca Aspirina de la farmacéutica Bayer es el analgésico más usado en el mundo, no solo por su potencia para aliviar la fiebre y dolor, además de su capacidad como analgésico se ha descubierto que el ácido acetilsalicílico es capaz de inhibir la agregación plaquetaria, es decir impide que las plaquetas se aglutinen para formar coágulos, esta capacidad ha servido para fortalecer las terapias de pacientes con afecciones cardiacas, así como de pacientes que han sufrido infartos cerebrales ocasionados por la obstrucción del flujo sanguíneo a causa de un coágulo, por mencionar algunas patologías.


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A

B A) Reacción química que se lleva a cabo para producir á cido acetil salicílico de manera sintética. B) Estructura tridimensional del ácido acetil salicílico.

(5α,6α)-7,8-didehidro-4,5-epoxi-17-metilmorfinan-3,6-diol. Este complicado nombre químico no te dice nada, sin embargo hace referencia a un metabolito de una planta conocida como dormidera ( P a p av e r s o m n i f e r u m ) de esta planta se extrae una mezcla de metabolitos vegetales conocida como opio, que contiene altas concentraciones de morfina, un alcaloide producido por esta planta. Los alcaloides son metabolitos secundarios vegetales producidos a través de la modificación de aminoácidos por parte de la propia planta, el tener como base un aminoácido les confiere la capacidad de tener efectos potentes a bajas concentraciones en la fisiología del ser humano. La morfina, nombrada así haciendo alusión al dios de sueño Morfeo, tiene un potente efecto analgésico y sedante, efectos ampliamente utilizados en la medicina en la profilaxis de padecimientos como el cáncer y afecciones cardiacas, y otras enfermedades terminales.

Actividad 2. Aceite de plantas

Entre los metabolitos secundarios de las plantas más explotados desde hace siglos se encuentran los aceites esenciales, básicamente se componen de elementos aromáticos, es por esta característica que este producto ha llamado tanto la atención del ser humano, desde la era sumeria del año 3500 A.C. pasando por el antiguo Egipto, la Francia del siglo XVI hasta nuestros días, los aceites esenciales han sido de particular interés para la industria del perfume. ¿Te has preguntado, como es que un perfume puede oler a lavanda, rosa o a maderas? Con esta actividad podrás responder esta pregunta, a la par de que conocerás el proceso de extracción de este producto vegetal, que es, en realidad más sencillo de lo que te imaginas.


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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado 1.- Realiza una investigación bibliográfica, basándote en al menos, tres bibliografías científicas (libros especializados en química, o artículos científicos formales) Sobre los aceites esenciales vegetales y su proceso de extracción tomando en cuenta los siguientes puntos. a) Definición de aceite esencial. b) Composición química de un aceite esencial. c) Proceso de extracción de un aceite esencial (recolección de las plantas, tratamientos, consideraciones a observar de la técnica). d) Fundamento de la técnica de extracción (relación entre la estructura química de los componentes del aceite y la técnica utilizada).

2.- Con la información obtenida, en un documento de Word con extensión .doc elabora un diagrama de flujo sobre la extracción de aceites vegetales explicado a profundidad dicho proceso, desde la cosecha de las plantas hasta su obtención final abarcando los puntos mencionados en los incisos a, b, c y d. 3.-Puedes r eforzar tu trabajo con imágenes y ejemplos que enriquezcan tu contenido Guarda tu trabajo con la nomenclatura FPA_U4_A2_XXYZ Envía el archivo a tu Facilitador(a) mediante la sección de Tareas para su revisión y retroalimentación.

Papaver somniferum

Estructura química de la morfina


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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado La morfina, por su potencia y los efectos que ocasiona sobre el sistema nervioso central ha sido empleada como droga, es por esta situación que su manejo está restringida solo para personal médico altamente calificado. A lo largo de tu vida, seguramente has consumido varios gramos de otro alcaloide, la 1,3,7-trimetil- 1H -purina- 2,6(3 H ,7H )-diona 1,3,7-trimetilxantina, mejor conocida como cafeína, producida por Coffea arabica o cafeto. Sus efectos estimulantes y vigorizantes son bien conocidos, actualmente, la industria alimenticia produce grandes cantidades de este alcaloide para adicionarlo a productos como las bebidas energetizantes entre otros. La industria farmacéutica también emplea a la cafeína como potencializador de los efectos de algunos fármacos, el ejemplo más claro es la combinación de cafeína con ácido acetilsalicílico para incrementar el efecto analgésico de este fármaco, algunos medicamentos antihistamínicos incluyen dentro de su formulación a la cafeína para fortalecer el efecto de los analgésicos que contienen. Existen otros alcaloides consumidos en masa por el ser humano como la nicotina, proveniente del tabaco y el tetrahidrocannabinol alcaloide presente en la marihuana, ambos con efectos dañinos sobre la salud humana.

Se refiere a la aparente compatibilidad de una dieta elevada en grasas con una reducida incidencia de la ateroesclerosis coronaria, lo cual se atribuye al consumo regular por los franceses de vino tinto o jugo de uvas, productos con un elevado contenido de flavonoides. A estos flavonoides y taninos como el resveratrol, entre otras sustancias fenólicas que contiene el vino tinto se le atribuyen propiedades antioxidantes, que reducen la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y con ello la disminución del riesgo de enfermedades aterogénicas.Otros ejemplos son el proceso de envejecimiento del organismo humano y las correlaciones halladas entre los procesos de iniciación, promoción y progresión del cáncer, con el incremento de la generación de radicales libres y sus metabolitos, lo que ha inducido el consumo de productos antioxidantes como agentes quimiopreventivos” (Núñez, 2011). ¿Has oído hablar a cerca de la paradoja francesa?

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El resveratrol es uno de los metabolitos secundarios de las plantas que más ha cobrado auge entre las industrias alimenticia, farmacéutica y en la investigación científica, se sabe que tiene importantes efectos como potente antioxidante, además de intervenir en el metabolismo energético y de asimilación de ácidos grasos, se ha comprobado que tienen efectos como agente anticancerígeno y como cardio protector, como antibacteriano y como antiprotozoario, cada día hay más científicos interesados en descubrir nuevos efectos para esta droga, al parecer, la industria farmacéutica y la investigación científica y biotecnológica orientadas a la salud han centrado su atención en los metabolitos secundarios de las plantas ya que tanto alcaloides, como taninos y polifenoles como el Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado resveratrol ejercen muchos efectos interesantes para combatir algunas enfermedades como el cáncer, infecciones bacterianas, padecimientos metabólicos, procesos neurodegenerativos, entre otros. Además del resveratrol, existen otros compuestos polifenólicos que han despertado el interés de los investigadores y biotecnólogos, los flavonoides son compuestos polifenólicos presentes en todas las plantas y comprenden la familia más grande de metabolitos secundarios vegetales. Al igual que los alcaloides, los flavonoides son derivados de aminoácidos, en particular de aminoácidos aromáticos como el triptófano y la fenilalanina. Estos compuestos entre los que se encuentran, la epicatequina, kaempferol, quercetina, han demostrado tener potentes efectos como antioxidantes, anitibacterianos, antiprotozoarios, en particular contra patógenos como P l a s m o d i u m s p . G i a r d i a l a m b l i a , T r y p a n o s o m a s p , E n t a m o e b a h i s t o l y t i c a , entre otros (Ramírez M, 2010). También se ha demostrado que son potentes agentes anticancerígenos, en este sentido, los esfuerzos de los investigadores se han enfocado en estudiar este último efecto de los flavonoides por el impacto a nivel de salud mundial que podrían tener.

Actividad 3. Fábrica de medicamentos

Como pudiste apreciar, las plantas se han convertido en una basta fuente de sustancias con potencial curativo, en este sentido la biotecnología ha producido nuevas alternativas para atender desde un dolor de muelas hasta el Cáncer y el SIDA. Las plantas son, hoy en día, verdaderas fábricas de medicamentos, muchos de ellos están a la espera de ser descubiertos, tal vez por ti. En esta actividad podrás ampliar tu conocimiento sobre los metabolitos secundarios vegetales y su uso en la medicina, para lo cual se te pide lo siguiente. 1.- Realiza una investigación bibliográfica, basándote en al menos 4 bibliografías especializadas en fisiología vegetal, farmacología, fitoterapia o medicina sobre los flavonoides y alcaloides tomando en cuenta lo siguiente: 

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Definición de flavonoide y alcaloide (clasificación de cada uno y estructura química principal) Semejanzas y diferencias entre flavonoides y alcaloides Flavonoides y alcaloides utilizados en la medicina con fines terapéuticos (al menos 5 ejemplos de cada uno sin contemplar en tu trabajo los ejemplos abordados en esta unidad) Planta de donde se obtiene Efecto terapéutico que presentan que ha sido de interés por la comunidad médica Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado 2.- Con la información que has obtenido elabora un resumen de al menos 3 cuartillas en formato WORD con letra arial tamaño 11 con interlineado 1.5. Sobre la aplicación de metabolitos de plantas en la industria farmacéutica tomando en cuenta los puntos señalados anteriormente para cada ejemplo que utilices (tipo de metabolito, estructura química, planta de origen, efecto terapéutico, patologías en las que se emplea), recuerda incluir la bibliografía que utilizaste. 3.- Guarda tu trabajo con la nomenclatura FPA_U4_A3_XXYZ 4.- Envía el archivo a tu Facilitador(a) mediante la sección de Tareas para su revisión y retroalimentación.

Autoevaluación En esta actividad pondrás a prueba los conocimientos adquiridos durante la unidad resolviendo un crucigrama que te ayudará a afirmar algunos conceptos clave .


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Evidencia de aprendizaje. Reciclaje extremo II

Como producto de la alimentación de los cordados y posterior metabolismo de los alimentos se generan grandes cantidades de Nitrógeno que deben ser excretadas en forma de ácido úrico ó urea, este nitrógeno resulta ser un nutrimento esencial para las plantas quienes tienen mecanismos especiales de fijación de este elemento químico. Este proceso de reciclaje químico que inicia con la ingesta de alimentos, pasando por su digestión, excreción y asimilación por parte de las plantas tiene también implicaciones ecológicas, además de metabólicas. Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado Con esta actividad podrás identificar la relación ecológica que existe entre el metabolismo de los mamíferos y el metabolismo del nitrógeno de las plantas, para ello se te pide lo siguiente. 1.- Realiza una investigación bibliográfica basándote en 3 bibliografías especializadas sobre fisiología animal y vegetal sobre los siguientes aspectos. 

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Metabolismo de nitrógeno en mamíferos (puedes tomar como ejemplo un herbívoro como una vaca y un carnívoro como un león, un perro o al ser humano) Excreción de nitrógeno en las especies que hayas elegido Aspectos ecológicos de la fijación de nitrógeno

2.- Con la información que has obtenido elabora un resumen de al menos 3 cuartillas en formato WORD con letra arial tamaño 11 con interlineado 1.5 sobre la relación entre el proceso de excreción de nitrógeno de mamíferos en la fabricación de abonos y el proceso de fijación de nitrógeno en las plantas con la información que has leído formula una conclusión sobre las implicaciones ecológicas de ambos procesos. 3.- Guarda tu trabajo con la nomenclatura FPA_U4_EA_XXYZ 4.- Envía el archivo a tu Facilitador(a) mediante la sección de Tareas para su revisión y retroalimentación.

Autorreflexiones

Además de enviar tu evidencia de aprendizaje, ingresa al foro Preguntas de auto reflexión y consulta la actividad que tu facilitador(a) te presente, realiza la actividad y a partir de esta, elabora tu auto reflexión en un archivo de texto llamado FPA_U4_ATR_XXYZ donde complementarás la actividad realizada. Posteriormente envía tu archivo mediante la herramienta Auto reflexiones

Cierre de unidad Felicitaciones, acabas de concluir la cuarta unidad y la materia de Fisiología de plantas y animales, a lo largo de esta asignatura pudiste adentrarte en el estudio de los principales procesos fisiológicos de estos organismos, apreciaste las semejanzas y diferencias entre estos y el impacto que la evolución ha tenido en el modelado de estas estrategias de sobrevivencia. Resulta imposible abarcar el estudio fisiológico de plantas y animales en Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado una unidad, sin embargo ahora cuentas con bases sólidas que te permitirán profundizar en el estudio de los procesos fisiológicos que te interesen profesionalmente con una visión crítica y contractiva. Este estudio te habilitará para formular hipótesis y nuevas aplicaciones de estos procesos en las diversas ramas de la biotecnología que abordes a lo largo de tu vida profesional, existen muchos aspectos fisiológicos ya descritos, sin embargo, no son nada comparado con los descubrimientos que faltan por hacer, los cimientos están construidos, sobre ellos, con base en tus investigaciones contribuirás con el crecimiento de esta rama de la cienca, te exhortamos a que continúes esforzándote, preparándote, pero sobre todo, a cuestionarte, a plantearte preguntas y problemas que podrán culminar, cuando las respondas en grandes descubrimientos. Adelante.

Para saber más

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Para conocer otros aspectos sobre la fisiología vegetal puedes leer el artículo que a continuación se te presenta y comentar tus puntos de vista con tus compañeros en un blog. Pardo A., Giménez M., Perona A y Pardo J. (2008). Utilización de fibra de kenaf Hibiscus cannabinus L.) en la elaboración de sustratos específicos para cultivo de Pleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Rev Iberoam Micol 2008; 25: 57-61

González S.,. Junquera L.M., Peña I., García V.,Gallego L., García E., Meana E. Cultivo in vitro con colágeno y fibroblastos humanos de un equivalente de mucosa oral de espesor total Rev Esp Cir Oral y Maxilofac 2009;31,2 (marzo-abril):98-106, 2009

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Marti A., Moreno-Aliaga M., Zulet M. y Martínez J. Avances en nutrición molecular: nutrigenómica y/o nutrigenética. Nutr. Hosp. (2005) XX (3) 157-164 Bradbury J. Docosahexaenoic Acid (DHA): An Ancient Nutrient for the Modern Human Brain. Nutrients 2011, 3, 529-554

Fuentes de consulta

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Gómez-Lizárraga K., Piña-Barba C y Rodríguez-Fuentes N. Obtención y caracterización de colágena tipo I a partir de tendón bovino . Superficies y Vacío

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Sanhueza J., Nieto S., y Valenzuela A. ACIDO DOCOSAHEXAENOICO (DHA),

DESARROLLO CEREBRAL, MEMORIA Y APRENDIZAJE: LA IMPORTANCIA DE LA SUPLEMENTACIÓN PERINATAL. Revista chilena de nutrición. v.31 n.2 Santiago ago. 2004 Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Biotecnología

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Fisiología de Plantas y Animales Programa desarrollado 

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Unidad 4. Relacion Entre La Fisiologia Animal y Vegetal en La Biotecnologia

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