mutaciones y manipulaciones genÉticas (ii) .degradación de residuos contaminantes. mediante cepas

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  • MUTACIONES Y MANIPULACIONES

    GENTICAS (II)

    TEMA 16

  • INGENIERA GENTICA Desde el neoltico, en el que la especie humana se dedic a la agricultura y a la ganadera, al hombre y a la mujer les ha interesado manipular genticamente a las especies domesticadas con la finalidad de obtener variedades de plantas y animales con mejores caractersticas.

  • MANIPULACIN GENTICA: TCNICAS CLSICAS

    Hasta el siglo XX, la manipulacin gentica de las especies animales y vegetales siempre se hizo utilizando los mismos mtodos que empleaba la naturaleza: Seleccin de variedades con mutaciones aparecidas al azar. Cruces, para unir caractersticas que aparecen en dos individuos.

  • ORGANISMOS MODIFICADOS GENTICAMENTE

    En el siglo XX, el conocimiento de los mecanismos de la gentica molecular, ha permitido manipular el genoma de especies de inters econmico y obtener as plantas y animales transgnicos, tambin llamados OGM (Organismos Genticamente Modificados).

    La ingeniera gentica consiste en el uso de tcnicas que permiten manipular el DNA de los organismos, bsicamente mediante la transferencia de DNA de unos organismos a otros.

  • TECNOLOGA DEL DNA RECOMBINANTE

    Estas tcnicas comprenden varios procesos: La identificacin y obtencin del fragmento de DNA que interesa A continuacin este DNA se inserta en otro fragmento de DNA, generalmente

    un plsmido bacteriano. Ms tarde este DNA se introduce en el organismo receptor.

    Los organismos que contienen DNA de un ser vivo diferente se denominan transgnicos.

    La ingeniera gentica tambin se conoce como la tecnologa del DNA recombinante (DNA obtenido en el laboratorio que incluye fragmentos de distintas procedencias).

  • TECNOLOGA DEL DNA RECOMBINANTE

    Comprende tcnicas sofisticadas: Secuenciacin gentica PCR (Reaccin en cadena de la polimerasa). Obtencin de DNAc Enzimas de restriccin Clonacin (Utilizacin de vectores de clonacin)

  • SECUENCIADORES DE DNA

    Proporcionan rpidamente la secuencia de bases nitrogenadas de un fragmento de DNA.

    Se basan en la introduccin de bases nitrogenadas marcadas en una cadena de DNA que se est replicando de forma que posteriormente se puede determinar la base aadida en cada posicin.

  • OBTENCIN DE DNAc

    Uno de los principales objetivos de la ingeniera gentica es introducir en bacterias genes de inters para poder obtener grandes cantidades de la protena que interesa.

    Esto plantea problemas en el caso de genes eucariotas que poseen intrones que no pueden eliminar las bacterias procariotas.

    Gracias a la transcriptasa inversa de los retrovirus se puede obtener un DNA complementario a partir del mRNA (que es abundante en las clulas donde los genes estn activos).

  • REACCIN EN CADENA DE LA POLIMERASA

    Se emplea para conseguir grandes cantidades de DNA a partir de cantidades minsculas.

    Se emplean DNApol I de bacterias termfilas, Taq (no se desnaturalizan por calor)

    La PCR consiste en la repeticin de un ciclo que consta de tres etapas: Desnaturalizacin del DNA Hibridacin de los cebadores Elongacin de la cadena.

  • POLIMERASE CHAIN REACTION

    Sin esta tcnica seran imposibles los estudios de ADN, pues dada la cantidad de ADN presente en las clulas, del orden de picogramos, se necesitara una gran cantidad de material celular para aislar una cantidad apreciable de ADN

  • ENZIMAS DE RESTRICCIN

    Los enzimas de restriccin pueden cortar el DNA por lugares especficos

    Cortan el DNA por secuencias palindrmicas especficas y producen bordes cohesivos que permiten unir el fragmento de DNA a un cromosoma bacteriano.

  • VECTORES DE CLONACIN PARA PROCARIOTAS

    Para multiplicar los genes seleccionados se clonan los fragmentos de DNA en los vectores de clonacin.

    Son los medios biolgicos que se emplean para introducir el material gentico en una clula: plsmidos y virus bacterifagos. Plsmidos: Molculas de DNA circular de doble hlice. Fagos: Pueden manipularse de forma que al infectar una bacteria le

    introducen el DNA recombinante.

  • PLSMIDOS

    Poseen su propio origen de replicacin de forma que se replican independientemente del cromosoma bacteriano y se reparten entre las clulas hijas.

    En una clula puede haber entre 20 y 50. Muchos de ellos contienen genes de resistencia a antibiticos. Los plsmidos bacterianos pasan fcilmente de una clula a

    otras. En algunos casos la bacteria (Agrobacterium tumefaciens) puede

    incluso, introducir los plsmidos en clulas eucariotas.

  • CLONACIN DE GENES

    La clonacin de un gen permite obtener numerosas copias de l.

    Para insertar el gen en un plsmido se corta este con el mismo enzima de restriccin que se ha empleado para obtener el DNA que se quiere clonar.

    De este modo los extremos del DNA y del plsmido tienden a unirse.

  • GENES MARCADORES

    Son genes que se colocan en los vectores para identificar las clulas que han incorporado el ADN del vector.

    Generalmente confieren resistencia a antibiticos.

    Si cultivamos las clulas en un medio con antibitico slo las que han incorporado el plsmido, y por tanto el gen de resistencia al antibitico crecern.

  • VECTORES DE CLONACIN EN EUCARIOTAS

    La bacteria Agrobacterium tumefaciens induce tumores en las races de las plantas.

    Contiene un plsmido que puede introducirse en las clulas vegetales e insertarse en un cromosoma.

    Se emplea como vector para introducir genes en ellas. Tambin se utilizan micropoyectiles recubiertos con DNA. Para introducir genes en las clulas animales se pueden

    emplear retrovirus modificados o bien la inyeccin directa de DNA en los ncleos de los ovocitos.

  • TRANSFERENCIA DE GENES POR MEDIO DE UN VECTOR (PLSMIDO O VIRUS)

    1.1. Extraccin de un plsmido de una bacteria.

    2.2. Unin del plsmido y el gen de otra especie que se quiere introducir.

    3.3. Introduccin del gen en clulas del organismo receptor usando el plsmido como vector.

    4.4. Transferencia de las clulas con el nuevo gen al organismo receptor.

  • INGENIERA GENTICA EN BACTERIAS

    Presentan enormes ventajas a la hora de su manipulacin gentica: Slo poseen un cromosoma, por lo que las propiedades de

    un gen dependen de una copia nica. Se reproducen rpidamente Se reproducen asexualmente por biparticin, Se cultivan, almacenan y trasladan con gran facilidad.

    Las levaduras, organismos eucariotas, comparten algunas de estas caractersticas con las bacterias, organismos procariotas .

  • APLICACIONES INGENIERA GENTICA EN MICROORGANISMOS

    Produccin de protenas teraputicas: Insulina Hormona del crecimiento Eritropoyetina (EPO) Factor VII de la coagulacin Interfern: protena producida por el sistema inmunitario y que resulta til

    en el tratamiento de infecciones vricas y algunos tipos de cncer.

    Produccin de enzimas. La ingeniera gentica permite obtener enzimas modificados y mejorados para su utilizacin en la industria alimentaria y en la produccin de detergentes.

  • Produccin de vacunas recombinantes. Slo se inoculan las protenas. De este modo las vacunas son ms seguras y tienen menos efectos adversos.

    Produccin de anticuerpos monoclonales de forma recombinante.

    APLICACIONES INGENIERA GENTICA EN MICROORGANISMOS

  • Produccin masiva de antibiticos.

    Degradacin de residuos contaminantes. Mediante cepas bacterianas recombinantes que degraden estos compuestos o los inmovilicen en el suelo a partir de los genes de otros organismos con estas propiedades. Biorremediacin: utilizacin de seres vivos para eliminar la contaminacin.

    APLICACIONES INGENIERA GENTICA EN MICROORGANISMOS

  • DIFICULTADES DE LA INGENIERA GENTICA EN EUCARIOTAS

    Tiene dotacin diploide por lo que el gen insertado puede ser recesivo.

    Se reproducen sexualmente.

    Durante la meiosis se produce la recombinacin de la informacin gentica al formarse los gametos con lo que los genes insertados pueden no transmitirse a toda la descendencia.

  • APLICACIONES DE LA INGENIERA GENTICA EN EUCARIOTAS

    Terapia gnica. Consiste en la introduccin de genes en seres humanos para corregir alguna enfermedad gentica. Terapia de clulas germinales: se introduce el gen en los gametos o en el

    zigoto de forma que todas las clulas del organismo quedan modificadas. No est autorizado en ningn pas.

    Terapia de clulas somticas: se introduce el gen en un grupo ms o menos amplio de clulas de forma que la correccin no pasa a la descendencia.

    Para la introduccin de los genes se emplean retrovirus modificados que se insertan al azar en el genoma.

    En algunos casos se ha relacionado la tcnica con la aparicin de tumores.

  • Tcnica in vivo Tcnica ex vivo

    TERAPIA GNICA

  • TERAPIA GNICA

  • APLICACIONES EN AGRICULTURA: PLANTAS TRANSGNICAS

  • APLICACIONES EN AGRICULTURA: PLANTAS TRANSGNICAS

    Las plantas transgnicas se pueden reproducir fcilmente por reproduccin vegetativa.

    Para la introduccin de genes se utiliza: Plsmido de Agrobacterium tumefaciens. Micropoyectiles recubiertos de DNA.

    Se persigue obtener variedades: Resistentes a herbicidas. Soja Resistentes a plagas insectos. Maz Bt Mejorar resistencia a cambios ambientales. Modificar o mejorar caractersticas de las plantas. Tomate de maduracin

    tarda Mejorar caractersticas nutritivas del producto. Arroz dorado (vit A)

  • PLANTAS TRANSGNICAS

  • CULTIVOS TRANSGNICOS EN ESPAA

    El maz transgnico de Monsanto