1. Metagenómica: biodiversidad y
nuevos productos biotecnológicos
CHANCHAMAYO - PERU
2013
ALUMNO:
Helmer Arturo Ramirez Vega

2. INTRODUCCION
La metagenómica es una ciencia que surge como una rama de las ciencias genómicas, la cual
se refiere al estudio del metagenomas de un nicho en particular. Se puede definir como el total
de ADN de una muestra ambiental. Hasta el momento, se han investigado metagenomas de
diversos ambientes, incluyendo ecosistemas acuáticos, minas, suelos agrícolas y
forestales, entre otros. Lo relevante de estos estudios es que cada uno de ellos ha mostrado
diferentes aspectos para estudiar y analizar.
JUSTIFICACION E IMPORTANCIA
 Hoy en día las industrias poseen distintas motivaciones para probar el enorme recurso que
es la diversidad microbiana no cultivable.
 Diversas industrias están interesadas en explorar el recurso de los microorganismos no
cultivables que han sido identificados a través de ambientes genómicos a grandes escalas.
 Existe una política global para promover la biotenologia industrial como el futuro de las
sociedades modernas industrializadas.

3. OBJETIVO GENERAL
Conocer la metagenómica, sus aplicaciones, su biodiversidad, sus nuevos productos biotecnológicos y la
metogenomica microbiana para darle su debida aplicación en el curso de microbiología de
alimentos, además de analizar los aspectos beneficiosos en la industria alimentaria como recurso
microbiano no cultivable que se encuentra en ambientes genómicos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Conocer la importancia de la metogenomica en la ecología microbiana, moléculas, enzimas y
ambientes nuevos para los diferentes productos biotecnológicos que se pueda aplicar en la industria
alimentaria.
 Conocer la aplicación tecnológica de la biotecnología para sistemas biológicos, en seres vivos y
productos para uso especifico.
 Identificar parte de la biodiversidad en las diferentes formas de vida que existe sobre la tierra.
 Conocer como se trabaja la metogenomica, y asu amplia variedad de técnicas y estrategias de
trabajo, para llegar a conocer los productos que producen microorganismos en comunidad natural.
OBJETIVOS

4. Como manifestara el investigador estadounidense Stephen Jay Gould (1941-2002): “En la Tierra
no vivimos en la Era del Hombre o de los humanos, vivimos hoy, y siempre, en la Era de la
Bacterias”.
Las bacterias (Reino procariota) son, y
siempre han sido, la forma de vida
predominante en la Tierra. Se cree que
fueron los primeros habitantes del
planeta, hace 3.500 millones de años, lo
que significa que son 2.000 millones de
años más antiguos que los organismos
eucariotas.
Los procariotas son fundamentales para
el planeta porque fabrican y mantienen
la composición de la atmósfera y del
suelo, convierten elementos clave como
carbón, nitrógeno, y azufre en formas
accesibles para otros seres vivos
y, contribuyen a formar la mayor
biomasa del planeta.
MARCO TEORICO
HISTORIA:

5. la metagenómica es un conjunto de técnicas de
investigación, con muchos enfoques y métodos
relacionados, y un campo de investigación. En
griego, meta significa “trascendente”. En su enfoque y
métodos, la metagenómica supera el doble problema
del cultivo y la diversidad genómica de la mayoría de
los microbios,
LOS ESTUDIOS
METAGENOMICOS
La extracción del ADN directamente de los
microbios viviendo en un ambiente particular. La
muestra mixta de ADN se puede analizar
directamente, o clonado en una forma sostenible en
bacterias de laboratorio,
Es una ciencia muy nueva, pero ya ha
producido una riqueza de conocimiento acerca
del mundo microbiano debido a sus
radicalmente nuevas formas de realizar la
microbiología.
LA METAGENOMICA
DEFINICION:

6. LA METAGENOMICA SE ENCARGA
DEL ESTUDIO DE:
Estudio de genes:
Celulosas, proteasas,et
c. Rutas metabólicas.
Análisis de
organismos y
comunidades.

7. • Identificar los diversos microorganismos que habitan en un ambiente dado.
• Reconstruir los caminos metabólicos, para ayudar a predecir la función de
microorganismos no cultivados.
• Hallar nuevas enzimas y compuestos bioactivos.
OBJETIVOS DE LOS ESTUDIOS
METAGENOMICOS:

8. 1. Ecología microbiana - fisiología, ciclos de nutrientes
2. Nuevos moléculas - importancia global (Proteorodopsinas)
3. Interacción hospedero – microorganismo (simbiosis /
patogenicidad)
4. Acceder a ambientes nuevos / difíciles (extremos)
5. Nuevas enzimas / productos biotecnológicos
IMPORTANCIA DE LA METOGENOMICA

9. CÓMO SE TRABAJA EN METAGENÓMICA:
Se obtienen una muestra de un
ambiente particular (suelo, agua de
mar, la boca de un ser
humano, etc.) y se realiza una
extracción de ADN de todos los
microbios presentes en la muestra.
Una vez que el ADN es
extraído se lo secuencia para
estudios comparativos o
para búsquedas de genes en
particular. Se induce una
replicación de ADN del
microorganismo para crear
una “Biblioteca”
Luego, el tratamiento de la biblioteca
de genomas (metagenoma), depende
del objetivo de búsqueda basado en la
secuencia genética completa -el
patrón de bases nitrogenadas
(A, C, G, T) en las cadenas de ADN – de
los microorganismos descubiertos en
la muestra.
Los proyectos de metagenómica
basados en la función, exploran los
productos que producen los
microorganismos en una comunidad
natural. De esta forma es posible
extraer directamente ADN a partir de
una comunidad microbiana e
identificar nuevas proteínas y meta
bolitos.

10. Es la variación de todas las formas de vida sobre la tierra. Las diferentes plantas, animales y
microorganismos que conforman la vida. Los genes de estos organismos La naturaleza y su
biodiversidad son una fuente excepcional de actividades beneficiosas para la salud, la industria y
el ambiente.
 Los ecosistemas de nuestro planeta albergan una gran diversidad biológica que aún no ha
sido evaluada. El número de especies descritas está en torno a 2 millones, pero se estima
que quedan por descubrir como mínimo otros 50 millones.
 La mayor parte de esta biodiversidad reside en los bosques tropicales.
BIODIVERSIDAD
BIODIVERSIDAD Y BIOTECNOLOGIA

11. La potencia de los productos biotecnológicos radica
en su efecto de acción después de la limpieza, lo cual
le permite continuar biodegradando por un largo
periodo de tiempo.
El desarrollo de productos biotecnológicos supone
fuertes inversiones en material de última tecnología
y en formación del personal adecuándolo a estas
tecnologías, mientras que la aceptación de los
productos desarrollados es muy lenta por el
mercado frente a los productos "clásicos".
Normalmente cualquier producto en base a química
clásica es mucho más barato que uno basado en
enzimas y/o microorganismos, aunque el producto
químico clásico es mucho más contaminante y nocivo
tanto a nivel de personas como de medioambiente.
PRODUCTOS BIOTECNOLOGICOS

12. APLICACIONES INDUSTRIALES EN LA METOGENOMICA:
La metagenómica tiene el potencial para impactar substancialmente la
producción industrial ya que actualmente cuenta con las herramientas
disponibles para monitorear la biodiversidad de los linajes bacterianos.
 Industria de detergentes
 Procesamiento de
textiles
 Cuero
 Alimentos
 Hornear
 Jugos de frutas
 Carnes
 Bebidas alcohólicas
 Papel
 Medicina
 Pruebas analíticas
 Enzimas terapéuticas
 Limpieza de heridas
 Fabricación de drogas

13.  Biocatalítico ideal
Las enzimas necesitan
funcionar eficientemente de
acuerdo a parámetros de
rendimiento.
Cualquier aplicación
industrial tiene que
ser designada con
ciertas limitaciones
enzimáticas en mente.
En vez de diseñar un proceso
para adaptarlo a una enzima
mediocre, se utilizan
microorganismos no
cultivables junto a tecnologías
in vitro.
BIOCATALITICO IDEAL:

14. Novedad
• Industrias que fabrican productos básicos a granel, poseen la necesidad de
encontrar nuevas secuencias enzimáticas para evitar infringir los derechos
de propiedad intelectual.
Diversidad
máxima
• Las industrias farmaceúticas y de productos químicos están enfocadas en
buscar conjuntos de múltiples biocatalíticos para construir una caja de
herramientas para biotransformaciones.
Reducción de
costos
• Aumenta eficiencia de proceso.
• Mejora la recuperación de productos.
• Reduce el uso y eliminación de químicos tóxicos.
FORTALEZA Y DEBILIDADES DE CADA ENZIMA:

15. Enzimas que hidrolizan proteínas en pequeños péptidos y amino ácidos.
Recursos donde se obtienen:
PROTEASAS:
Plantas
Animales
Microorganismos
Bacillus licheniformis, o B.
Amyloliquefaciens
Aspergillus flavus
Las proteasas representan el porciento más
alto del mercado de enzimas mundial.
1959 : se mercadea la
primera proteasa bacteriana.
1965: comienzan a utilizarlas las principales
fábricas de detergentes.

16. La metagenómica es un campo nuevo en el que se persigue obtener secuencias del
genoma de los diferentes microorganismos, bacterias en este caso, que componen una
comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. La posibilidad de secuenciar
directamente los genomas de microbios, sin necesidad de cultivarlos abre nuevas
posibilidades que suponen un cambio de rumbo en la Microbiología. Este hecho es una
revolución científica debido a su alto rendimiento y el bajo coste. Permite acceder al
genoma sin ver a los microorganismos ni cultivarlos.
Microbiología del futuro:
Lo interesante de este estudio es que el hecho de obtener la secuencia de una gran
cantidad de microorganismos de medios no impactados por los humanos. Así se puede
lograr estudiar y almacenar el ADN de estos microorganismos en bibliotecas de ADN
donde está toda la información genética constituyendo una reserva genética de gran
interés.
Microorganismos “puros”:

17. La metagenómica persigue obtener secuencias del genoma de los diferentes
microorganismos, bacterias en este caso, que componen una comunidad, extrayendo y
analizando su ADN de forma global. Este ADN del metagenoma representa a todos los
genomas de las bacterias que conforman la población.
Banco de ADN:
Una vez que el ADN de dichas células se encuentra libre, se debe separar del resto de la
muestra.
Una vez aislado, hay que manipular este ADN genómico que es relativamente grande. Se
debe cortar en fragmentos más pequeños mediante el empleo de unas enzimas conocidas
como endonucleasas de restricción. Posteriormente, los fragmentos se ligan a los
vectores. Estos vectores, que portan los fragmentos de ADN metagenómico, se introducen
en organismos de fácil cultivo y expresión.

18. BIOTECNOLOGIA ROJA
BIOTECNOLOGIA BLANCA
BIOTECNOLOGIA VERDE
• Se aplica a la utilización de biotecnología
en procesos médicos. Algunos ejemplos
son el diseño de organismos para producir
Antibióticos, el desarrollo de vacunas más
seguras y nuevos fármacos.
• Se aplica a los usos de la biotecnología en
la industria textil, en la creación de nuevos
materiales, como plásticos biodegradables
y en la producción de biocombustibles. Su
principal objetivo es la creación de
productos fácilmente degradables.
• Un ejemplo de esto es la ingeniería genética
en plantas para expresar plaguicidas, con lo
que se elimina la necesidad de la aplicación
externa de los mismos, como es el caso del
Maíz Bt.
APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGIA:

19.  Se conoció la Metagenómica: biodiversidad y nuevos productos biotecnológicos
aunque esta es aun una ciencia muy nueva, pero ya ha producido una riqueza de
conocimiento acerca del mundo microbiano debido a sus radicalmente nuevas formas
de realizar la microbiología.
 Se conoció el campo de estudio de la metagenómica, el cual se refiere al estudio de
genes, tales como la celulosas, proteasas, etc. asimismo también se encarga de las
rutas metabólicas y el análisis de organismos y comunidades.
 Se analizo la importancia de los productos biotecnológicos el cual es que estos se
caracterizan por su seguridad, ya que sustituyen a los productos químicos cáusticos y
peligrosos convencionales, no emite vapores tóxicos, no contiene ningún producto
ácido ni alcalino ni disolventes derivados del petróleo o clorados, es de pH neutro y
por tanto no es irritante ni corrosivo y no es nocivo para el medioambiente.
CONCLUSIONES

20.  Borderies P. Pharmacogenetics. BioImpact February 2005. Available at:
http://www.bioimpact.org/ (access verified 04.07.2006) .
 BIRTRIM 2007. Microbiología De Los Alimentos. 1ra Edición. Editorial Acribia. S.A. 81-92 pp.
 GARRETT 2007. Microbiología De Los Alimentos. 3ra Edición. Editorial. Acribia. S.A Zaragoza
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 HANDELSMAN, J. (2004). Metagenomics: application of genomics to uncultured
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 RONDON, M., M. GOODMAN Y J. HANDELSMAN (1999). The earth's bounty: assessing and
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 Tyson, G.W., J. Chapman, P. Hugenholtz, E.E. Allen, R.J. Ram, P.M. Richardson, V.V. Solovyev, E.M.
Rubin, D.S. Rokhsar y J.F. Banfield (2004). Community structure. Nature 428: 37-43.
BIBLIOGRAFIA