BFPA_U4_A2 - JESSICA VERONICA MENDOZA PRADO (16)

Vista previa del material en texto

Universidad Abierta y a Distancia de México
División de Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
Ingeniería en Biotecnología
Fisiología de plantas y animales 
Actividad 2
Unidad 4
 
28 de mayo de 2022
Aplicación en salud humana y biomedicina 
Animal: Catgut 
El catgut es una sutura absorbible utilizada cuando no es viable remover los puntos al paciente o cuando se realiza un cierre de alguna estructura interna. Se obtiene de la Bos primigenius o la vaca, específicamente de los intestinos después de ser sacrificada para consumo humano. Se purifica el colágeno de la serosa o submucosa intestinal, se procesa para remover todo patógeno y dejar el colágeno al 90% y se corta finalmente. Tiene la ventaja de ser resistente en el anudado y de no provocar alergia por ser bastante similar al colágeno humano. 
Vegetal 
La cáscara de huevo de gallina Gallus gallus domesticus se compone en 97% de carbonato de calcio y 2% de carbonato de magnesio, que al ser poroso y firme permite el paso de aire y humedad al interior del huevo además de proteger al embrión en su interior, pudiéndose sintetizar a partir de estos hidroxiapatita, que tiene características fisicoquímicas muy similares a la del hueso humano, pudiendo utilizarse en injertos biomédicos o sustitutos para reparación ósea, con una excelente biocompatibilidad inmunológica. En los ensayos consultados, se sintetiza esta hidroxiapatita con ayuda de las cascarás de huevo (carbonato de calcio) más tunicina más ácido fosfórico. Estos fueron combinados en una relación Ca:P de 1.67 en forma líquidas, secados, filtrado y lavados hasta alcanzar un pH neutro. Se secaron nuevamente a 60°C y se añadió tunicina como compuesto natural removible que permitiera la formación de poros en la cerámica para promover la integración ósea para ser prensados finalmente. 
Aplicación en la industria farmacéutica y cosmética
Animal
El escualeno es un hidrocarbono presente en forma concentrada y de alta pureza en el hígado de tiburones Galeorhinus galeus, Centrophorus granulosus y Cetorhinus maximus, siendo un intermediario en la biosíntesis de estructuras esteroideas, incluyendo al colesterol, vitamina D y hormonas esteroideas. Se usa como adyuvante en la aplicación de las vacunas de malaria, VIH, herpes, citomegalovirus, papiloma, gripe, influenza y más recientemente del COVID, estimulando al sistema inmune e incrementando la respuesta del hospedero. Esto es posible gracias al mayor reclutamiento de macrófagos en el sitio de la inyección y por lo tanto la inducción de una fuerte respuesta por parte de células T a los antígenos presentados. 
Vegetal 
La cáscara de Carica papaya es rica en proteasas en su látex, entre ellas la enzima conocida como papaína, que es una cisteína que contiene un grupo tiol que es parte de su sitio catalítico, es activa en un pH de 5-9 y estable hasta los 90°C en presencia de substratos. En la planta cumple la función de defensa contra microorganismos, mientras que en el área cosmética se utiliza como exfoliante para piel delicada. Es purificada de las cáscaras de papayas verdes, donde se encuentra presente a mayor concentración, que son secadas y procesadas con un buffer fosfato que mantiene la actividad proteolítica. 
Aplicación en la producción agropecuaria y agrícola 
Animal
La Eisenia foetida o lombriz californiana es una lombriz de tierra que tiene la capacidad de ingerir varias veces al día su peso en alimento, convirtiéndola en una gran productora de materia fecal conocida como humus de lombriz, que por sus características de ser ricas en colonias microbiológicas tienen el beneficio de ayudar a las plantas en la defensa de enfermedades adquiridas por la raíz así como de repeler insectos. Son ricas en hierro, sulfuro, calcio, nitrógeno, fosforo y potasio, con la particularidad de están inmediatamente disponibles para las plantas. Además, ayudan a que el suelo retenga mayor humedad. La producción de humus es sencilla, solo es necesaria la presencia de la lombriz en un ambiente adecuado: obscuro, cálido, aireado y con cantidades suficientes de desechos vegetales. Tras ser colectado, es necesario secarlo un par de días al sol y puede ser directamente aplicado a las plantas. 
Vegetal
 La especie de maíz Zea mays cuenta con un intrón en el gen de la ubiquitina (una proteína que señala productos de desecho celular) llamado Ubi1, cuya secuencia ha sido investigada por ser un gen de interés en organismos genéticamente modificados por su capacidad de aumentar la expresión de genes añadidos en los cultivos, específicamente en plantas monocotiledóneas. Aumenta significativamente la transcripción del promotor Ubi1 ha sido usado en plantas de caña de azúcar, arroz, sorgo etc. Se utiliza para la inserción un plásmido que contiene al promotor CaMV35S, la secuencia codificadora y el terminador nopalina sintasa. 
Aplicación en la producción de energía
Animal
La anguila eléctrica Electrophorus electricus es capaz de generar diferencias de potencial de hasta 600 voltios y corrientes de 1 amperio para aturdir a sus presas durante la caza, con ayuda de electrocitos que son células en forma de disco que bombean iones como sodio y potasio fuera de la célula que al ser despolarizadas en conjunto con la liberación de acetilcolina, comportándose como baterías. Este comportamiento celular ha sido imitado por investigadores con el propósito de desarrollar un hidrogel capaz de generar descargas eléctricas que podría ser aplicado en el desarrollo de órganos artificiales, robots blandos e implantes como marcapasos. 
Vegetal 
El carbón vegetal, a pesar de ser un objeto de uso común y que pasa fácilmente desapercibido, ciertamente tiene su origen en la fisiología de las plantas. Durante la fotosíntesis, las plantas fijan carbono atmosférico a través del cual forman azúcares que tienen un papel funcional y estructural. El carbón para quemar se compone entre 60 a 90% de carbono, hidrógeno, oxígeno y pequeñas cantidades de nitrógeno y sulfuro. Se elabora en un tiempo de aproximadamente tres meses en que la leña es colocada en una fosa para arder de forma casi constante. Finalmente, la energía se produce cuando el carbón es quemado, alcanza altas temperaturas e interactúa con el O2 convirtiéndose en una forma volátil, en CO2, CO, energía lumínica y energía térmica. 
Aplicación en química industrial 
Animal 
La vaca Bos primigenius al ser un mamífero, produce leche que nutre a sus crías hasta que alcanzan la madurez para alimentarse así mismos. Esta leche puede ser aprovechada por el ser humano como materia prima para la elaboración de distintos alimentos de alto valor nutricional, particularmente en países en desarrollo. Se compone en un 87.7% de agua, 4.9% de lactosa, 3.4% de grasa, 3.3% de proteína y 0.7% de minerales. Además, las características de su composición permiten que sea descompuesto por diversas bacterias que aumentan la biodisponibilidad de sus componentes, por ejemplo, en el yogur, donde la fermentación lleva a la lactosa a la formación de acido láctico, reduciendo el pH, añadiendo grupos carbonilo, acetaldehído, acetona, acetoina, diacetil y acetato que le dan su sabor característico. 
Vegetal 
Las necesidades actuales de adaptar nuestra alimentación a una menos agresiva con el medio ambiente han llevado a empresas como Impossible Foods a crear alternativas vegetales a la carne sustentables y a nivel industrial. La mioglobina, el equivalente de la hemoglobina (transporte de oxígeno) a nivel muscular, es la responsable del sabor a “carne” en la proteína de origen animal, particularmente el grupo hemo que es liberado al desnaturalizarse la mioglobina cuando la carne es cocinada. También hierro es liberado, catalizando el proceso responsable del sabor y aroma, así como el cambio de color. El grupo hemo también es producido por las plantas, especialmente en la raíz de la soya Glycine max pero al ser baja la concentración para la cantidad necesaria para una hamburguesa, producen el grupo hemo en escala industrial con ayuda de la levadura P. pastorisa quien le fue insertado el gen de la molécula hemo, para ser cultivada y purificada a partir de centrifugación y microfiltración. 
Referencias 
American Chemical Society (2020) Squalene. American Chemical Society. Recuperado de https://www.acs.org/content/acs/en/molecule-of-the-week/archive/s/squalene.html
Arboleda, Alejandro, Franco, Manuel, Caicedo, Julio, Tirado, Liliana, & Goyes, Clara. (2016). Synthesis and chemical and structural characterization of hydroxyapatite obtained from eggshell and tricalcium phosphate. Ingeniería y competitividad, 18(1), 71-78. Retrieved May 28, 2022, from http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-30332016000100007&lng=en&tlng=.
Basso Marcos Fernando, Arraes Fabrício Barbosa Monteiro, Grossi-de-Sa Maíra, Moreira Valdeir Junio Vaz, Alves-Ferreira Marcio, Grossi-de-Sa Maria Fatima, Insights Into Genetic and Molecular Elements for Transgenic Crop Development, Frontiers in Plant Science,11, 2020, https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2020.00509 
Bomgardner, M. (2020) On the hunt for alternatives to shark squalene for vaccines. Chemical & Engineering News. Recuperado de https://cen.acs.org/pharmaceuticals/vaccines/hunt-alternatives-shark-squalene-vaccines/98/i47
Brown, P. (2018) Heme, health and the plant based diet. Impossible Foods. Recuperado de https://impossiblefoods.com/blog/heme-health-the-essentials
Exploratorium (2022) Anatomy o fan egg. The accidental scientist. Recuperado de https://www.exploratorium.edu/cooking/eggs/eggcomposition.html
FAO (S.f.) Fosas de tierra para fabricaar carbón vegetal. FAO. Recuperado de https://www.fao.org/3/x5328s/X5328S06.htm
Jiménes, S. (2012) Combustión de carbon. Recuperado de http://www.energia2012.es/sites/default/files/Combustion_de_carbon.pdf
Lippi, G., Targher, G., & Franchini, M. (2010). Vaccination, squalene and anti-squalene antibodies: Facts or fiction? European Journal of Internal Medicine, 21(2), 70–73. doi:10.1016/j.ejim.2009.12.001 
Nagaoka, S. (2018). Yogurt Production. Methods in Molecular Biology, 45–54. doi:10.1007/978-1-4939-8907-2_5 
Michael Mayer et al. “An electric-eel-inspired soft power source from stacked hydrogels”. Nature, 13 de diciembre de 2017. Doi: 10.1038/nature24670.
Phanuphong Chaiwut, Punyawatt Pintathong, Saroat Rawdkuen (2010) Extraction and three-phase partitioning behavior of proteases from papaya peels,Process Biochemistry,Volume 45, Issue 7,
Pociask, S. (2019) What is catgut really made from? Forbes. Recuperado de https://www.forbes.com/sites/quora/2018/09/26/what-is-catgut-really-made-from/?sh=3da8c1867fce
ScienceDirect (2022) Papain. ScienceDirect. Recuperado de https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/papain
Supta, S. (2021) The impossible Burger. Agriculture & food 3(12) Recuperado de https://www.researchgate.net/profile/Supta-Sarkar/publication/356664184_The_Impossible_Burger/links/61a6fb916864311d938e4f43/The-Impossible-Burger.pdf
Torres Fuentes, J. (2010).Obtención y caracterización de hidroxiapatita porosa a partir de cáscara de huevo y tunicina. Disponible en https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/131392
University of California (2019) About worm castings (worm poop). UCCE Master Gardener Program. Recuperado https://ucanr.edu/sites/mgfresno/files/262372.pdf
Yang-yang PAN, Rui CHEN, Li ZHU, Hai WANG, Da-fang HUANG, Zhi-hong LANG, Utilizing modified ubi1 introns to enhance exogenous gene expression in maize (Zea mays L.) and rice (Oryza sativa L.), Journal of Integrative Agriculture, Volume 15, Issue 8, 2016,Pages 1716-1726,