1. INGENIERA GENTICA La ingeniera gentica intenta dar respuesta a preguntas como:puede un gen funcional expresarse en una especie completamente distinta? se puede aislar y manipular el ADN? DEFINICIN:Laingeniera genticaes una rama de la gentica que se centra en el estudio de ADN. Ms concretamente la podemos definir como la biotecnologade la manipulacin y transferencia de ADNde un organismo a otro.

2. INGENIERA GENTICA

Con el fin:

fabricacin de numerosos compuestos

la manipulacin gentica de individuoscon un fin predeterminado: creacin de nuevas especies, la correccin de defectos genticos

1973 :genes de una especie se introducen en organismos de otra especie y funcionan correctamente .1978 :se clona el gen de la insulina humana . 1996 :se completa la secuencia del genoma de un organismo eucaritico, la levadura cervecera "Saccharomyces cerevisiae" .1997: Clonacin del primer mamfero, una oveja llamada "Dolly". 3. TECNOLOGA DEL DNA RECOMBINANTE

Corte especfico del ADN :

1

2

Insercin de los fragmentos de ADN :

- por plsmidos

- por bacterifagos

4. TECNOLOGA DEL DNA RECOMBINANTE

Mtodos de introduccin del vector:

-Transformacin

Transduccin

Clonado del ADN .

5. REACCIN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) PCR: Es una tcnica que permite duplicar un nmero ilimitado de veces un fragmento de ADN en un tubo de ensayo. Mediante esta tcnica pueden generarse millones de molculas idnticas, a partir de una molcula de ADN. 6. REACCIN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR)

APLICACIONES DE LA PCR:

Secuenciacin

Estudios evolutivos

Huellas dactilares del ADN.

7. ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA

Aislar, secuenciar y sintetizar

Digestin con enzimas de restriccin

Replicacin del DNA y la reaccin en cadena de la polimerasa

Conjugacin

Transduccin

Transformacin

Transcripcin

Transcripcin inversa

Traduccin

8. Aislar, secuenciar y sintetizar DNA ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERIA GENETICA 9. Digestin con enzimas de restriccin ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 10. Replicacin del DNA y la reaccin en cadena de la polimerasa ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 11. Conjugacin, Transduccin y Transformacin ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 12. Transcripcin ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 13. Transcripcin inversa ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 14. Traduccin ETAPAS EN UN EXPERIMENTO DE INGENIERA GENTICA 15. ALGUNAS TCNICAS DE MODIFICACIN GENTICA

INSERCION DE DNA EXTRAO EN LAS CELULAS

Existen varias maneras de introducir el DNA en las clulas.

transformacin:mtodo por el cual una clula es capaz de tomar un fragmento de ADN del medio extracelular y expresar los genes en l contenidos.

ELECTROPORACION : utiliza una corriente elctrica para formar poros microscpicos en las membranas de las clulas. Aplicable a todas las clulas.

Fusin de protoplastos:

1.Las paredes celulares bacterianas se digieren por mtodos enzimticos y se producen protoplastos;

2.En solucin, los protoplastos se tratan con polietilenglicol;

3.Los protoplastos se fusionan;

4.Se recombinan segmentos de los cromosomas;

5.La clula recombinante forma nueva pared celular. Este mtodo es especialmente valioso en la manipulacin gentica de las clulas de las plantas y las algas.

microinyeccin.

16. ALGUNAS TCNICAS DE MODIFICACIN GENTICA

OBTENCION DEL DNA

Cmo hacen los bilogos para obtener los genes que les interesan? Hay dos fuentes principales de genes:

GENOTECAS que contienen copias naturales de genes o copias de cDNA de genes formados a partir del mRNA.

2) DNA sinttico.

17. ALGUNAS TCNICAS DE MODIFICACIN GENTICA

SELECCIN DE UN CLON

En clonacin es necesario seleccionar la clula particular que contiene el gen especfico de inters. Existe un procedimiento de seleccin conocido como seleccin de azul y blanco. Se utilizan los dos genes, denominados genes marcadores, de modo que pueda determinarse la insercin de DNA del plsmido en la bacteria husped.Tanto el DNA del plsmido como el DNA extrao son cortados por la misma enzima de restriccin. El DNA extrao se inserta en el plsmido, donde inactiva al gen lacZ. El plsmido recombinante se introduce en una bacteria, que se convierte en resistente a la ampicilina. Todas las bacterias tratadas se siembran en una placa con agar nutritivo que contiene ampicilina y el X-gal, que es el sustrato -galactosidasa, y se incuban. Las colonias blancas que aparecen deben contener el DNA extrao. Las colonias azules no contienen el DNA extrao. Con el procedimiento descrito se han aislado colonias blancas que se sabe que contienen DNA extrao pero an no se sabe si este es el fragmento de DNA extrao deseado. Por ello se necesita un segundo procedimiento: la hibridacin de la colonia 18. ALGUNAS TCNICAS DE MODIFICACIN GENTICA FORMACIN DE UNPRODUCTO GNICO En casi todos los trabajos iniciales sobre modificacin gentica se utiliz E. coli para sintetizar los productos gnicos. E. coli crece con facilidad y los investigadores estn muy familiarizados con esta bacteria y su gentica. Sin embrago, E. coli tambin tiene varias desventajas. Sin embargo, existen ms probabilidades de que las bacterias Gram positivas, comoBacillus subtilis , segreguen sus productos y por esa razn a menudo se las prefiere al nivel industrial. Otro microbio que se utiliza como vehculo para la expresin de genes por ingeniera gentica es la levadura del pan,Saccharomyces cerevisiae . Las clulas de mamferos son ms convenientes para sintetizar productos proteicos de uso mdico porque segregan sus productos y hay un riesgo bajo de formacin de toxinas o alergenos. Las clulas vegetales tambin se desarrollan en cultivos, alterados por tcnicas de DNA recombinante, y luego se utilizan para generar plantas modificadas genticamente . 19. LA TERAPIA GNICA

Aportacin de un gen funcional a lasclulasque carecen de

esta funcin, con el fin de corregir una alteracin gentica o

enfermedad adquirida.

La terapia gnica se divide en dos categoras :

Alteracin de clulas germinales

Terapia somtica celular

20. Dentro de la terapia gnica tenemos:

Fabricacin de pptidos de inters sanitario

Xenotansplantes

Diagnstico y tratamiento de enfermedades hereditarias

Fabricacin de vacunas transgnicas

Fabricacin de antibiticos

LA TERAPIA GNICA 21. Fabricacin de pptidos de inters sanitario

La insulinaes el primer caso de protena por ingeniera gentica aprobada para uso en humanos.

El defecto de su sntesis conduce a la diabetes

Lahormona de crecimientoes un pptido de 191 aminocidos producido por la hipfisis (glndula pituitaria), que estimula el crecimiento normal

LaDNasa-Ipara el tratamiento de la fibrosis qustica. La DNasa-I, administrada como aerosol, puede romper el componente ADN del moco acumulado en los pulmones del enfermo

Activador tisular del plasmingeno,cataliza la conversin del plasmingeno en plasmina, que a su vez disuelve la fibrina de los cogulos sanguneos.

LA TERAPIA GNICA 22.

Xenotrasplantes

Trasplantes de tejidos y rganos de animales a humanos,

aunque estos procedimientosaun estn en fase de

experimentacin.

Diagnstico y tratamiento de enfermedades hereditarias;

Se realiza a travs de sondas de ADN y anticuerpos monoclonados. O otra tcnica de diagnstico de enfermedades genticas que son las tcnicas de bandeo cromosmico

Fabricacin de vacunas transgnicas

Nuevas vacunas atenuadas

La actual vacuna de la hepatitis B, es una vacuna transgnica y se trabaja en vacunas para la malaria, encefalitis y el SIDA.

LA TERAPIA GNICA 23.

Fabricacin de antibiticos

La ingeniera gentica para producir antibiticos modificados, alterando las enzimas que los fabrican .

Obtencin de anticuerpos monoclonales .

Utilizados enla obtencin delinterfern .

Se usan en las enfermedades infecciosas

LA TERAPIA GNICA 24. BIOTECNOLOGA La biotecnologa consiste en la utilizacin de bacterias, levaduras y clulas animales en cultivo para la fabricacin de sustancias especficas. Permiten, gracias a la aplicacin integrada de los conocimientos y tcnicas de la bioqumica, la microbiologa y la ingeniera qumica aprovechar en el plano tecnolgico las propiedades de los microorganismos y los cultivos celulares. Permiten producir a partir de recursos renovables y disponibles en abundancia gran nmero de sustancias y compuestos. 25. BIOTECNOLOGA Aplicaciones ms comunes

Industria alimentaria

Alimentos transgnicos animales

Alimentos transgnicos vegetales

Enzimas recombinantes alimentarias

Industria farmacetica

Obtencin de protenas de mamferos

Obtencin de vacunas recombinantes

Industria qumica

Aminocidos

Colorantes

Melaninas

26. BIOTECNOLOGA Obtencin de la hembra del cerdo transgnico Un gen hbrido que contiene el gen humano que codifica la sntesis de una protena de inters biolgico junto con el promotor del gen que codifica una protena de la leche de rata, se introducen por microinyeccin en un vulo de cerda fecundado. El desarrollo de ese vulo da lugar a unanimal transgnicoque tiene en todas sus clulas el gen hbrido. Debido al promotor elegido, ese gen solamente se expresa en la glndula mamaria de la hembra de cerdo induciendo la produccin de la protena humana en la leche. Industria alimentaria 27. BIOTECNOLOGA Alimentos transgnicos vegetales Cultivos transgnicos 1.Arroz dorado : Es un producto resultado de desarrollar variedades de arroz que produzcan provitaminas A para sofocar la carencia de retinol o vitamina A en la alimentacin de las personas pobres y desfavorecidas de los pases en vas de desarrollo. Proceso: Insertando en el genoma del arroz dos genes del narciso y otro de la bacteria Erwinia uredovora, que producan enzimas para convertir el GGDP en provitamina A.Cuando el organismo humano ingiere este arroz divide la provitamina A para fabricar vitamina A. 28. BIOTECNOLOGA 2.Tomate: Se estn investigando tcnicas para producir variedades con un mayor contenido de licopeno, un componente natural del tomate relacionado con la vitamina A. Tambin suscita inters la maduracin tarda, pues as los tomates pueden permanecer en la mata por ms tiempo y adquieren mejor sabor, a diferencia de las variedades que se comercializan que se cosechan cuando aun estn verdes.3.Soja: Se utiliza en un 40-60 % de los alimentos siguientes: aceite, margarina, alimentos dietticos e infantiles, cerveza, etc. A este producto trasgnico, se le ha transferido un gen que produce resistencia al glifosato, que es el elemento activo del herbicida Roundup. 29. BIOTECNOLOGA 4.El maz transgnico: El maz transgnico que se cultiva en Espaa lleva genes de bacteria que le permiten producir una sustancia insecticida.La diferencia fundamental con las tcnicas tradicionales de mejora gentica es que permiten franquear las barreras entre especies para crear seres vivos que no existan en la naturaleza. Se trata de un experimento a gran escala basado en un modelo cientfico que est en entredicho. El maz transgnico adquiere capacidades como : a) Resistencia al uso de herbicidas. b) La propia planta adquiere la propiedad de matar insectos que la atacan. c) Sus semillas pierden la capacidad de reproducirse naturalmente. 30. BIOTECNOLOGA Enzimas recombinantes alimentarias

Las enzimas microbianas se emplean sobre todo en la obtencin de jarabes de glucosa y fructosa, en detergentes y en textiles

Suelen ser enzimas que hidrolizan polmeros, como protenas y polisacridos.

De la produccin industrial de enzimas ,el 70% se debe a los productos del gnero Bacillus.

Para usar un microorganismo que produzca enzimas de consumo humano, se deben de cumplir una serie de requisitos legales, que se centran en que tal microorganismo debe figurar en la llamada lista "GRAS", es decir, que haya demostrado una larga historia de seguridad. Existen unos 50 microorganismos GRAS aprobados para la industria alimentaria, de los cuales citamos los siguientes:

Bacillus, como p. ej. B. subtilis y B. licheniformis. Saccharomyces cerevisiae (levadura de panadera). Aspergillus niger y A. oryzae. Lactobacillus y estreptococos lcticos.

31. BIOTECNOLOGA Industria Farmacetica

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 IG. Como la mayora de los factores antignicos son protenas lo que se hace es clonar el gen de la protena correspondiente.

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 Sacharomces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina humana.

32. BIOTECNOLOGA Industria qumica

Aminocidos

Aditivos mejoradores del sabor

Suplementos de dieta

En industria qumica y cosmtica

Melaninas

Las melaninas, usadas para bronceadores, protectores solares de plsticos, etc., se suelen obtener de modo qumico o por procedimientos ineficientes de extraccin de organismos. Se han localizado y aislado los genes de sntesis de melanina en la bacteria del sueloStreptomyces antibioticus , y se han transferido a otras bacterias ms fciles de manejar, logrndose en ellas su expresin.

Colorantes

Se ha desarrollado un sistema para producir colorantes de modo limpio en bacterias manipuladas genticamente (no se requieren sustancias qumicas peligrosas como anilinas, formaldehido, cianuro, etc).