ingeniería genética

Eduardo Gómez Tema 4: La revolución genética 1

Ingeniería genéticaSe puede definir como la formación in vitro de nuevas combinaciones de material genético, por medio de la inserción de un ADN de interés en un vehículo genético (vector), de modo que tras su introducción en un organismo huésped, el ADN híbrido (recombinante) se pueda multiplicar, propagar, y eventualmente expresarse.

Lo que se pretende mediante la ingeniería genética es lograr ciertos fines tanto en la ciencia pura como en la aplicada (producción microbiana de productos, plantas y animales transgénicos, nuevos diagnósticos).


ADN recombinante

El ADN recombinante es aquel que tiene fragmentos de distinta procedencia.

De forma natural existen ADN recombinantes, cuando los virus insertan su ADN en el ADN de la célula huésped.

Se pensó hacer lo mismo de manera artificial en el laboratorio utilizando enzimas de restricción.

Enzimas de restricción


1. Estas enzimas, procedentes de bacterias, tienen la capacidad de reconocer una secuencia determinada de nucleótidos y extraerla del resto de la cadena.

2. Esta secuencia puede volver a colocarse con la ayuda de otra clase de enzimas, las ligasas.

3. La enzima de restricción actúa como una "tijera de ADN", y la ligasa en el "pegamento". Por lo tanto, es posible quitar un gen de la cadena principal y en su lugar colocar otro.

Vectores génicos


Son elementos móviles, en los que se inserta el gen a transferir.

Son fácilmente manipulables y pueden transferirse hasta la célula huésped para obtener las células transgénicas.

Los principales vectores utilizados son:

1. Plásmidos2. Bacteriófagos3. Cósmidos4. Cromosomas artificiales de levaduras (YAC)

Amplificación del ADN


El estudio y manipulación del ADN requiere muchas copias de los fragmentos de ADN que se quieren estudiar.

El método clásico de obtención de copias era la clonación mediante bacterias. Era un proceso lento y costoso.

En 1983, Mullis diseño un mecanismo para obtener múltiples copias de forma mucho más sencilla. Este método denominado PCR (Polimerasa Chain Reaction) ha sido determinante en multiples areas del conocimiento que utilizan ADN

PCR



Clonación

Es la obtención de copias (ADN, células u organismos) genéticamente iguales.

Las primeras clonaciones de organismos se hicieron por fisión de embriones tempranos.

Un embrión, obtenido por procedimientos normales, se dividía, y los embriones resultantes eran genéticamente idénticos, pero no se sabía las características que iban a tener.

Esto ya se puede saber a partir de la primera clonación por transferencia de núcleos de células de individuos adultos. Los embriones resultantes eran genéticamente idénticos al donante del núcleo.

Dolly


La primera clonación de mamíferos fue realizada por Ian Wilmut en 1996 utilizando tres ovejas, la donadora de la información (núcleo) la donadora del ovulo y la “madre de alquiler” (oveja nodriza). El resultado fue la oveja Dolly

Aplicaciones


• Obtención de animales que contengan y produzcan proteínas de interés médico.

• Mejora controlada del ganado

• Recuperación de especies extintas o en peligro de extinción.

Problemas• Éxito de clonación muy bajo

• Individuos clonados con problemas

Obtener medicinas• Insulina: necesaria en diabéticos• Factor VIII de coagulación; personas con problemas de coagulación en la sangre; tipo de hemofilia.

Test de paternidad

Las bandas comunes entre elBebé y el padre muestran laPosible paternidadEl bebé tendrá bandas comunes A la madre y al padre biológico

Identificar criminales

Determinación de enfermedades


Consiste en poner en contacto ADN de un individuo con secuencias de genes responsables de una determinada enfermedad.

Las hebras del ADN del paciente se separan y si hibridan con el ADN de la enfermedad, es que el paciente tiene ese gen.

Terapia génica


• Consiste en modificar los genes anómalos para impedir que se manifieste la enfermedad o curarla una vez manifestada.

• En las células afectadas se puede introducir una copia correcta del gen defectuoso mediante vectores (infección vírica), corrigiendo el problema.

• El proceso se podría hacer incluso en las células germinales, pero esto plantea problemas éticos.

• Es una técnica prometedora pero aún en una fase muy temprana, con todavía muy pocos logros significativos.

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Biotecnología agrícola


Se basa en la modificación de plantas por IG para que generen proteínas de interés. Son las plantas transgénicas.

Los principales objetivos son:

1.Lograr plantas resistentes a herbicidas, bacterias, virus e insectos2.Aumentar el rendimiento fotosintético (más producción)3.Fijación del nitrógeno atmosférico4.Mayor calidad de los productos5.Obtener plantas con proteínas de interés comercial (vacunas, interferones, vitaminas…)

Plantas transgénicas

tumores

célula vegetal

Proliferación de hormonas crecimiento. Se forman tumores en las zonas de la lesión

Plásmido Ti

núcleo

cromosoma

cromosoma

Agrobacterium

inductor de tumorescontiene oncogenes(genes onc)

Ingeniero genético natural tras sutitución de genes onc por genes de interés

Transgénesis= introducción de ADN extraño en un genoma, de modo que se mantenga estable de forma hereditaria y afecte a todas las células en los organismos multicelulares.

Agrobacterium tumefaciens es patógena de plantas. Produce tumores

Efectos negativos


1. El uso masivo de cultivos transgénicos representa riesgos potenciales desde un punto de vista ecológico.

2. Los efectos ecológicos no están limitados a la resistencia en las plagas o a la creación de nuevas variedades de malezas o de virus.

3. Los cultivos transgénicos pueden producir toxinas ambientales que se mueven a través de las cadenas tróficas y que también pueden llegar al suelo y al agua, afectando así a los invertebrados y probablemente a procesos tales como el ciclo de nutrientes.

4. En realidad, nadie puede predecir los impactos a largo plazo que pueden resultar de la diseminación masiva de estos cultivos.


Biotecnología ganadera Consiste en la alteración genética de animales para mejorar el rendimiento que de ellos se obtiene.

La investigación se centra en la obtención de animales que produzcan proteínas y compuestos de interés farmacológico y a obtener órganos destinados a trasplantes humanos (fundamentalmente a partir de cerdos)


BiorremediaciónLa naturaleza tiene una cierta capacidad de limpieza de los elementos contaminantes. Microorganismos como levaduras, hongos o bacterias degradan una gran cantidad de sustancias tóxicas, reduciendo su carácter nocivo o incluso volviéndolas inocuas para el medio ambiente y la salud humana.

La biorremediación consiste en acelerar este proceso natural

para mitigar la contaminación

ambiental.

Sus detractores advierten de sus posibles efectos secundarios sobre el medio ambiente, por lo que deben hacer frente a importantes restricciones legales, y recuerdan que en la mayoría de los casos los organismos naturales pueden servir igualmente.


BiolixiviaciónTambién denominada lixiviación bacteriana, consiste en el ataque químico de distintas materias primas naturales, de residuos o de productos reciclados mediante la participación directa o indirecta de bacterias.

Estas son generalmente mesófilas, como la Thiobacillus ferrooxidans, aunque cada vez se utilizan más las de naturaleza termófila con temperaturas de crecimiento de hasta 80 ºC.


Células madre

• La clonación humana con fines reproductivos está prohibida, pero la clonación terapéutica si es legal en muchos países.

• Consiste en implantar, en un óvulo, material genético de un individuo, y del embrión obtenido sacar células madre embrionarias, que podrían dar lugar a los diferentes tejidos, y por lo tanto evitar los problemas de rechazo en los trasplantes.

• Además se podrían ensayar tratamientos médicos sobre estas células antes de dar los medicamentos al paciente, para conocer la respuesta.

Son aquellas que tienen capacidad de multiplicarse y la posibilidad de desarrollarse y diferenciarse dando lugar a células especializadas

Tipos de células madre


Embrionarias o troncalesSe obtienen de embriones de menos de 14 días. Pueden generar un organismo completo (totipotentes).

Adultas o somáticasEstán en los adultos. Pueden generar células especializadas de diferentes tejidos (no son totipotentes)

Controversia


¿Qué tipo de célula madre es más conveniente usar (embrionaria o adulta)?, y sobre todo el estatus de un embrión humano, aunque tenga menos de 14 días y haya sido obtenido “in vitro” y esté congelado.

Hay un importante debate (político, ético y científico) sobre el uso de las células madre.

La solución puede venir de los últimos avances científicos. Se ha logrado obtener células madre pluripotenciales a partir de células adultas (se comportar como células madre embrionarias)

MEDICINA REGENERATIVA

Reemplazar células dañadas por enfermedades que no se pueden curar como el Parkinson, enfermedad cardiaca o la diabetes.

El transplante de médula ósea es un ejemplo de medicina regenerativa

El transplante deMédula ósea esEl tratamientoPor excelencia enMuchos tipos decáncer

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