Ingeniera gentica

Manipulacin gentica.

La ingeniera gentica es la tecnologa del control y transferencia de ADN de un

organismo a otro, lo que posibilita la creacin de nuevas especies, la correccin de los

defectos genticos y la fabricacin de numerosos compuestos.

ndice

1 Tcnicas

o 1.1 La tecnologa del ADN recombinante

o 1.2 La secuenciacin del ADN

o 1.3 La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR)

2 Biotecnologa gentica

o 2.1 Terapia gentica

o 2.2 Implicaciones ticas

3 Ingeniera gentica en seres vivos

o 3.1 Ingeniera gentica en bacterias

o 3.2 Ingeniera gentica en levaduras y hongos

o 3.3 Ingeniera Gentica en animales

o 3.4 Ingeniera Gentica en plantas

4 Aplicaciones de la Ingeniera Gentica en medicina e industria farmacutica

o 4.1 Obtencin de protenas de mamferos

o 4.2 Obtencin de vacunas recombinantes

o 4.3 Diagnstico de enfermedades de origen gentico

o 4.4 Obtencin de anticuerpos monoclonales

5 Vase tambin

6 Bibliografa relacionada

7 Enlaces externos

Tcnicas

La ingeniera gentica incluye un conjunto de tcnicas biotecnolgicas, entre las que

destacan:

La tecnologa del ADN recombinante;

La secuenciacin del ADN;

La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR).

Plasmotosis

Clonacin molecular

Mutacin excepcional

Transgnesis

Bloqueo gnico

La tecnologa del ADN recombinante

Artculo principal: ADN recombinante

A. tumefaciens adhirindose a una clula de zanahoria.

La tecnologa del ADN recombinante consiste en aislar y manipular un fragmento de ADN

de un organismo para "recombinarlo" con el de otro organismo.

Generalmente se trata el ADN con una endonucleasa de restriccin que origina en este caso

un corte escalonado en las dos hebras dobles de ADN. Los extremos escalonados de ambas

hebras de ADN son complementarios, una condicin que tienen que tener si se quieren unir.

Los dos ADNs as cortados se mezclan, se calientan y s enfran suavemente. Sus extremos

cohesivos se aparearn dando lugar a un nuevo ADN recombinado, con uniones no

covalentes. Las uniones covalentes se forman aadiendo ADN ligasa y una fuente

energtica para formar los enlaces.

Otra enzima clave para unir ADNs es la transferencia terminal, que puede adicionar

muchos residuos de desoxirribonucletidos sucesivos al extremo 3de las hebras del ADN.

De este modo pueden construirse colas de poli Guanina en los extremos 3 de una de las

hebras de ADN y colas de poli Citosina en los extremos de la otra cadena. Como estas colas

son complementarias, permitirn que los dos ADNs se unan por complementariedad.

Posteriormente, se forman los enlaces covalentes por la ADN ligasa.

El ADN recombinado se inserta en un ADN vector que acte como vehculo para

introducirlo en una clula hospedadora que lo replique, los vectores o transportadores ms

utilizados son los plsmidos y el ADN del fago lambda.

La secuenciacin del ADN

Artculo principal: Secuenciacin del ADN

Es un conjunto de tcnicas que permiten conocer el orden en que aparecen los nucletidos

en el ADN, que es la base de la informacin gentica de los organismos . Mediante esta

tcnica tiene aplicaciones mdicas, como la bsqueda de algn polimorfismo gentico que

se asocie con una enfermedad; bsicas: comparar la historia evolutiva de un organismo; o

forenses.

La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR)

Artculo principal: Reaccin en cadena de la polimerasa

La tcnica de la PCR aprovecha la actividad enzimtica por la que se replica el ADN en las

clulas para conseguir una gran cantidad de copias de ADN a partir de cantidades

pequeas. Se utiliza una polimerasa o una mezcla de varias que puedan resistir

temperaturas elevadas, siendo la ms comn la polimerasa taq.

La tcnica consiste en realizar varios ciclos de temperaturas elevadas para conseguir la

desnaturalizacin del ADN y temperaturas ms bajas para la amplificacin del ADN

desnaturalizado mediante la polimerasa.

Biotecnologa gentica

En la dcada de 1970 se abrieron nuevas perspectivas en el campo de las biotecnologas

gracias a la elaboracin de nuevas tcnicas que permiten llegar directamente al material que

est en el origen de todas las caractersticas y procesos vitales, es decir, el ADN. Este

conjunto de tcnicas moleculares de manipulacin gentica recibe el nombre de ingeniera

gentica.

Su objetivo es la manipulacin in Vitro del ADN, la introduccin de este ADN as

modificado en clulas vivas y la incorporacin del mismo como parte del material

hereditario de dichas clulas. De este modo, ADN de diversas procedencias, por ejemplo, la

fraccin de ADN humano regula la sntesis de insulina, puede introducirse en bacterias de

manera que pasa a formar parte de su genoma y lograr as que la bacteria adquiera la

capacidad de elaborar insulina.

Terapia gentica

La terapia gentica consiste en sustituir o aadir, segn el caso, una copia normal de la

regin defectuosa del ADN para poder solucionar y restablecer la funcin alterada,

evitando el desarrollo de enfermedades de origen gentico, como por ejemplo la facultad

defensiva ante las enfermedades infecciosas. Las enfermedades con las que se ha empezado

a trabajar son, entre otras, la deficiencia de la enzima ADA (adenosina desaminasa),

conocida como la de los nios burbuja y la DMD o distrofia muscular de Duchenne.

La posibilidad de curar las enfermedades genticas con un tratamiento especfico justifica

lo esfuerzos que se estn realizando en este sentido.

Implicaciones ticas

La ingeniera tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los ms importantes son la

medicina y la creacin de nuevas especies o mejora de las existentes. El progreso en estos

mbitos puede aportar resultados capaces de aliviar algunos problemas de gran importancia,

pero no se debe olvidar que la explotacin comercial de las tecnologas requeridas slo est

al alcance de unas pocas empresas multinacionales. Como era de esperar, la tradicional

dependencia econmica de los pases subdesarrollados tiene en la ingeniera gentica un

nuevo elemento de desequilibrio. En otro orden de cosas, la ingeniera gentica puede

plantear graves problemas ticos. Hay opiniones muy diversas sobre dnde han de situarse

los lmites de manipulacin del material que est en la base de todos los procesos vitales.

Al inicio de los experimentos del ADN recombinante, varios investigadores mostraron su

preocupacin por los riesgo que se pueden realizar con dichas tcnicas. En varios pases se

crearon comits para discutir el uso y la aplicacin de tcnicas de ingeniera gentica.

Ingeniera gentica en seres vivos

Ingeniera gentica en bacterias

Son los seres vivos ms utilizados en Ingeniera Gentica. La ms utilizada es la

Escherichia coli. Se usa prcticamente en todos los procesos de I.G.

Ingeniera gentica en levaduras y hongos

Son junto con las bacterias los sistemas ms utilizados. El Saccharomyces cerevisiae fue el

primer sistema eucariota secuenciado completamente. Otra levadura importante es P.

pastoris, utilizada para conseguir proinsulina en cultivo discontinuo y quitinasa en cultivo

continuo. En el campo de los hongos destaca por su labor mdica el Penicillium.

Ratones knockout.

Ingeniera Gentica en animales

La manipulacin gentica de los animales persigue mltiples objetivos: aumentar el

rendimiento del ganado, producir animales con enfermedades humanas para la

investigacin, elaborar frmacos, etc.

Produccin animal por ingeniera gentica:

Peces transgnicos: las principales aplicaciones en animales se han realizado en peces,

debido a que la fecundacin es externa, lo cual permite la introduccin del gen en el cigoto

antes de que se unan el ncleo del espermatozoide y el del vulo. Se han producido carpas

transgnicas que crecen mucho ms rpido, debido a la incorporacin del gen de la

hormona del crecimiento de la trucha, y salmones transgnicos, que resisten mejor las bajas

temperaturas. Mamferos: se han obtenido ratones transgnicos, con distintos genes

modificados. Sin embargo, todava su aplicacin para la mejora de especies es preliminar,

enfocndose el estudio desde un punto de vista ms bien puramente cientfico.

Ingeniera Gentica en plantas

Actualmente se han desarrollado plantas transgnicas de ms de cuarenta especies.

Mediante ingeniera gentica se han conseguido plantas resistentes a enfermedades

producidas por virus, bacterias o insectos. Estas plantas son capaces de producir

antibiticos, toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. Tambin se han

conseguido otro tipo de mejoras, como la produccin de distintas sustancias en los

alimentos que aumentan su calidad nutricional, mejorar las cualidades organolpticas de un

producto o que ciertas plantas sean ms resistentes a determinados factores ambientales,

como el fro.

Las tcnicas de ingeniera gentica tambin permiten el desarrollo de plantas que den frutos

de maduracin muy lenta. As, es posible recoger tomates maduros de la tomatera y que

lleguen al consumidor conservando intactos su sabor, olor, color y textura. La mejora de la

calidad de las semillas es tambin un objetivo.

Las aplicaciones farmacuticas son otro gran punto de inters. La biotecnologa permite

desarrollar plantas transgnicas que producen sustancias de inters farmacolgico, como

anticuerpos, ciertas protenas y hormonas, como la hormona del crecimiento.

Aplicaciones de la Ingeniera Gentica en medicina e

industria farmacutica

Obtencin de protenas de mamferos

Una serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento, factores de

coagulacin, etc., tienen un inters mdico y comercial muy grande. Antes, la obtencin de

estas protenas se realizaba mediante su extraccin directa a partir de tejidos o fluidos

corporales. En la actualidad, gracias a la tecnologa del ADN recombinante, se clonan los

genes de ciertas protenas humanas en microorganismos adecuados para su fabricacin

comercial. Un ejemplo tpico es la produccin de insulina que se obtiene a partir de la

levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina en humanos.

Obtencin de vacunas recombinantes

El sistema tradicional de obtencin de vacunas a partir de microorganismos patgenos

inactivos, puede comportar un riesgo potencial. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B,

se obtienen actualmente por ingeniera gentica. Como la mayora de los factores

antignicos son protenas lo que se hace es clonar el gen de la protena correspondiente.

Diagnstico de enfermedades de origen gentico

Artculo principal: Diagnstico gentico preimplantacional

Conociendo la secuencia de nucletidos de un gen responsable de una cierta anomala, se

puede diagnosticar si este gen anmalo est presente en un determinado individuo.

Obtencin de anticuerpos monoclonales

Este proceso abre las puertas para luchar contra enfermedades como el cncer y

diagnosticarlo incluso antes de que aparezcan los primeros sntomas