organismos genéticamente modificados-ogms

OGM CURSO EXPERIMENTACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA

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TEMA 3.

ORGANISMOS

GENÉTICAMENTE

MODIFICADOS

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 2 2. PLANTAS TRANSGÉNICAS 3

2.1. PRODUCCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS 4 2.1.1. Transformación 4 2.1.2. Regeneración 9

2.2. CONSIDERACIONES SOBRE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS 9 3. ANIMALES TRANSGÉNICOS 12

3.1. PRODUCCIÓN DE ANIMALES TRANSGÉNICOS 13 3.1.1. MICROINYECCIÓN 15 3.1.2. TRANSFERENCIA DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS 15 3.1.3. USO DE RETROVIRUS COMO VECTORES 18

3.2. LEGISLACIÓN Y SITUAL ACTUAL 19 4. LEVADURAS TRANSGÉNICAS 20

OGM

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1. INTRODUCCIÓN

Los organismos transgénicos se consiguen mediante técnicas de ingeniería genética.

OGM

Un organismo transgénico es un OGM al

de otra especie

Esta denominación de organismo transgénico se

emplea para organismos eucariotas,

levaduras, plantas y animales, mientras que para los

organismos procariotas (bacterias

frecuentemente el término recombinante

El gen introducido en un genoma mediante

Ingeniería Genética recibe el nombre de

Para que un organismo se considere transgénico

una vez realizada la inserción del gen, el organismo

debe poseer la nueva característica y el nuevo gen

debe transmitirse a la descendencia como uno más

de los genes del organismo.

CURSO EXPERIMENTACIÓN EN

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organismos transgénicos se consiguen mediante técnicas de ingeniería genética.

La ingeniería genética es un conjunto de técnicas

que permiten modificar las características de un

ser vivo mediante la modificación de su genoma,

añadiendo, eliminando o modi

sus genes. De esta manera la ingeniería genética

permite introducir una nueva característica en una

especie o eliminar una característica indeseable de

un organismo. Como el código genético es

universal, la ingeniería genética puede usar

información existente en todos los seres vivos

OGM Los organismos obtenidos por técnicas de

ingeniería genética se denominan

Genéticamente Modificadosorganismos son seres vivos a los cuales se les ha

alterado el ADN con el

alguna característica de interés

Un organismo transgénico es un OGM al que se le incorpora un fragmento de ADN

de otra especie en el genoma de dicho organismo

Esta denominación de organismo transgénico se

organismos eucariotas, como

levaduras, plantas y animales, mientras que para los

bacterias), se emplea

recombinante.

El gen introducido en un genoma mediante

Ingeniería Genética recibe el nombre de transgén.

organismo se considere transgénico,

ealizada la inserción del gen, el organismo

debe poseer la nueva característica y el nuevo gen

transmitirse a la descendencia como uno más

EXPERIMENTACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA

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organismos transgénicos se consiguen mediante técnicas de ingeniería genética.

es un conjunto de técnicas

que permiten modificar las características de un

ser vivo mediante la modificación de su genoma,

añadiendo, eliminando o modificando alguno de

sus genes. De esta manera la ingeniería genética

permite introducir una nueva característica en una

especie o eliminar una característica indeseable de

un organismo. Como el código genético es

universal, la ingeniería genética puede usar la

información existente en todos los seres vivos.

Los organismos obtenidos por técnicas de

ingeniería genética se denominan Organismos Genéticamente Modificados (OGM). Estos

son seres vivos a los cuales se les ha

objetivo de otorgarles

alguna característica de interés humano.

incorpora un fragmento de ADN

organismo.

OGM


2. PLANTAS TRANSGÉNICAS

Además la hibridación entre diferentes especies de plantas

ingeniería genética y la producción de pl

no hay incompatibilidad interespecífica y dichas técnicas permiten seleccionar exactamente el gen deseado

que se inserta en la nueva variedad de planta.

Una planta transgénica es una planta cu

introduciendo uno o varios genes de otra especie en dicha planta, para que esa planta transgénica muestre

una nueva característica de interés.

nueva característica de sus progenitores

Por otro lado, las plantas transgénicas son instrumentos muy útiles en la investigación cient

ayudan a conocer la función de los distintos genes de una planta, modificándolos y observando los efectos

que se producen en ella.



NICAS

Las plantas que hoy en día se cultivan, en la

mayoría de los casos, han sido modificadas y

seleccionadas por el hombre a lo largo de más de

diez mil años en función de sus necesidades,

produciendo a lo largo del tiempo nuevas

variedades por método

convencionales. Estos métodos se basan en la

repetición de diversos procesos de

selección de las plantas. La hibridación de dos

variedades de plantas combina miles de genes en

un proceso al azar y además se ha de repetir

varias veces la selección

obtener una variedad que incorpore todas las

características deseadas.

Además la hibridación entre diferentes especies de plantas no siempre es posible

ingeniería genética y la producción de plantas transgénicas estos problemas quedan aparcados puesto que


que se inserta en la nueva variedad de planta.

es una planta cuyo genoma ha sido modificado por técnicas de ingeniería genética,


una nueva característica de interés. Las semillas de una planta transgénica heredan

progenitores.

La producción de plantas transgénicas tiene

diferentes objetivos. Por un lado permite

desarrollar nuevas variedades de cultivo con

nuevas características de interés, como por

ejemplo plantas resistentes a organismos

perjudiciales, tales como bacterias o insectos, y

por lo tanto más productivas; nuevas variedades

que resulten más nutritivas; plantas con mayor

tiempo de maduración; plantas resistentes a

herbicidas; etc. Además utilizando plantas

transgénicas se pueden producir vacunas u otras

sustancias terapéuticas, o diferentes materias

primas de interés industrial como los plásticos

biodegradables.

Por otro lado, las plantas transgénicas son instrumentos muy útiles en la investigación cient



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Las plantas que hoy en día se cultivan, en la

mayoría de los casos, han sido modificadas y

seleccionadas por el hombre a lo largo de más de

diez mil años en función de sus necesidades,

produciendo a lo largo del tiempo nuevas

variedades por métodos denominados

convencionales. Estos métodos se basan en la

tición de diversos procesos de hibridación y

selección de las plantas. La hibridación de dos

variedades de plantas combina miles de genes en

un proceso al azar y además se ha de repetir

veces la selección –hibridación para

obtener una variedad que incorpore todas las

no siempre es posible. Con la aparición de la

antas transgénicas estos problemas quedan aparcados puesto que


por técnicas de ingeniería genética,


Las semillas de una planta transgénica heredan de manera estable la

La producción de plantas transgénicas tiene

diferentes objetivos. Por un lado permite

desarrollar nuevas variedades de cultivo con

nuevas características de interés, como por

resistentes a organismos

perjudiciales, tales como bacterias o insectos, y

por lo tanto más productivas; nuevas variedades

que resulten más nutritivas; plantas con mayor

tiempo de maduración; plantas resistentes a

herbicidas; etc. Además utilizando plantas

transgénicas se pueden producir vacunas u otras

sustancias terapéuticas, o diferentes materias

primas de interés industrial como los plásticos

Por otro lado, las plantas transgénicas son instrumentos muy útiles en la investigación científica puesto que




Se espera, que de esta manera se lleguen a comprender procesos básicos del desarrollo de una planta

como la regulación del momento en el que se produce la floración, la germinación o la adaptación a la

sequía o a la helada.

Los genes que se insertan en una planta transgénica pueden proceder de cualquier organismo, es decir que

su origen, puede ser una planta relacionada o no, o su origen puede ser de organismos más distantes como

bacterias o animales. Sea cual sea el origen del gen/es que se inserten lo importante es conocer la función

de dichos genes, por ello el diseño de nuevas variedades de plantas transgénicas se ve limitado al uso de

genes de función conocida.

2.1. PRODUCCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS

La producción de una planta transgénica consta básicamente de dos etapas bien diferenciadas: la

transformación y la regeneración.

La transformación consiste en el proceso de inserción del gen que se pretende introducir (el transgén) en el

genoma de una célula de la planta a transformar.

La regeneración consiste en la obtención de una planta completa a partir de esa célula vegetal

transformada, la tendencia es pensar que esta etapa es la más simple en la producción de plantas

transgénicas, pero muchas veces el éxito o fracaso de esta técnica depende precisamente de esta etapa.

2.1.1. Transformación:

Esta etapa podemos distinguir varias fases:

A. Localización de un carácter interesante que se desea insertar en la planta a modificar (ej.:

resistencia a plagas).

B. Identificación y localización de los genes que

determinan la característica que nos interesa.

Esta fase es una de las que más limita el

proceso de producción de plantas

transgénicas, puesto que todavía se conoce

relativamente poco sobre los genes

específicos implicados en el aumento del

rendimiento, en la mejora de la tolerancia a

factores perjudiciales, en la modificación de

las propiedades químicas del cultivo o de

alguna otra forma de afectar las

características de la planta.

Además, aparte de identificar el gen o genes relacionados con la característica que se desea, hay

que conocer cómo está regulado el gen, o qué otros efectos podría tener en la planta y cómo

interactúa con otros genes que actúan en la misma vía bioquímica. Se está invirtiendo mucho en

nuevas tecnologías que permitan conocer con rapidez la secuencia y determinar las funciones de



los genes de las especies cultivadas más importantes, con el objetivo de identificar una gran

variedad de genes potencialmente útiles para nuevas variedades transgénicas.

C. Aislamiento del gen o genes localizados e identificados. Una vez extraído y purificado el ADN de la

planta se utilizan enzimas de restricción o endonucleasas de restricción para obtener el gen

deseado. Un enzima de restricción es un enzima que reconoce una secuencia característica de

nucleótidos dentro de una molécula de ADN. El enzima de restricción corta el ADN en ese punto en

concreto llamado sitio o diana de restricción o en un sitio no muy lejano a este, dependiendo del

enzima. Los sitios de restricción cuentan con entre 4 y 12 pares de bases, con las que son

reconocidos.

El mecanismo de corte del ADN se realiza a través de la rotura de 2 enlaces fosfodiester en la doble

hebra, dando lugar a dos extremos de ADN, que pueden ser romos (cuando los enlaces rotos

coinciden) o cohesivos/escalonados (los enlaces rotos no coinciden).

Extremos romos

Extremos cohesivos

D. Construcción del transgén a insertar: el gen seleccionado y aislado es sometido a diversas

modificaciones previamente a ser insertado en la planta.

(1) Es necesario añadir una secuencia promotora o secuencia control para que el gen sea expresado

correctamente, esto es que el gen sea traducido a un producto proteínico cuándo y dónde interese

(la mayoría de las veces esta secuencia promotora suele ser el gen 35S del virus del mosaico de la

coliflor (CaMV), porque generalmente produce un alto grado de expresión en las plantas).

(2) También es necesario agregar una secuencia de terminación para que la maquinaria celular

reconozca que se ha llegado al final de la secuencia génica que deseamos que se exprese.

(3) Por último hay que añadir un gen marcador seleccionable con el objetivo de que, al final del

proceso de transformación, podamos diferenciar las células o tejidos de la planta que han

integrado el transgén con éxito, de aquellas que no lo han integrado. La mayoría de estos genes

marcadores codifican proteínas que proporcionan a las plantas transformadas resistencia a

antibióticos o a otras sustancias normalmente tóxicas para las plantas. Así, sólo aquellas células

vegetales que hayan insertado el transgén con el gen marcador sobrevivirán al cultivarlas en un

medio que contenga el antibiótico o sustancia tóxica correspondiente.

TRANSGEN

Promotor (1) Marcador (3) Nuevo gen Terminador (2)

AG G G CC

AG G G CCACCTT T T G CT T

OGM


E. Una vez construido el transgé

este paso existen varias técnicas: el uso de plásmidos como vectores y posterior electroporación

(administración de cargas eléctricas para hacer más permeable la membrana)

genes directa mediante polietilenglicol o electroporación; biobalística; y microinyección con

microcapilares.

A continuación explicaremos detalladamente las

(1) la transformación basada en

(2) transformación mediante biobal

(1) Transformación basada en el uso de vectores biológicos

La aparición de este tumor se debe

precisamente al plásmido Ti (inductor

de tumor), que es ADN circular de

doble cadena extracromosómico de

unas 200kb. Si la bacteria infecta una

célula de la planta la región DNA

plásmido se transfiere y se inserta en

una zona del genoma, parece que al

azar, de la planta huésped. El propio

plásmido Ti posee las funciones

necesarias para dicha transferencia,

una serie de genes vir (de la

virulencia) que dirigen el proceso de la

infección, además de ot

necesarias para producir el tumor y la

síntesis de un compuesto

denominado nopalina necesario para

la transformación.

Debido al comportamiento natural del plásmido Ti, este se convierte en un instrumento muy

útil para usarlo como vector



Una vez construido el transgén hay que insertarlo en las células vegetalese paso existen varias técnicas: el uso de plásmidos como vectores y posterior electroporación

(administración de cargas eléctricas para hacer más permeable la membrana)

e polietilenglicol o electroporación; biobalística; y microinyección con

A continuación explicaremos detalladamente las más comúnmente utilizadas:

basada en el uso de vectores biológicos

transformación mediante biobalística.

Transformación basada en el uso de vectores biológicos:

Para la producción de plantas transgénicas

se pueden utilizar diversos vectores

biológicos para introducir el transgé

planta a transformar, pero el más

ampliamente utilizado es el

la bacteria Agrobacterium tumefaciens

Esta bacteria, que vive en el suelo, produce

una enfermedad en las plantas llamada

agalla de la corona, que se caracteriza por

un crecimiento incontrolado (agalla o

tumor) en la base (corona) de la pl

infectada.

La aparición de este tumor se debe

precisamente al plásmido Ti (inductor

de tumor), que es ADN circular de

doble cadena extracromosómico de

unas 200kb. Si la bacteria infecta una

célula de la planta la región DNA-T del

ere y se inserta en

una zona del genoma, parece que al

azar, de la planta huésped. El propio

plásmido Ti posee las funciones

necesarias para dicha transferencia,

una serie de genes vir (de la

virulencia) que dirigen el proceso de la

infección, además de otras como las

necesarias para producir el tumor y la

síntesis de un compuesto

denominado nopalina necesario para


a usarlo como vector del transgén en plantas. Para transformar la planta lo que se hace

Cit o kin a prod uc ció

A ux in a p rod u cc ió n

G en es dev iru len ci a

Ge ne s re p

PLÁSM


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las células vegetales. A la hora de realizar

e paso existen varias técnicas: el uso de plásmidos como vectores y posterior electroporación

(administración de cargas eléctricas para hacer más permeable la membrana); transferencia de

e polietilenglicol o electroporación; biobalística; y microinyección con

más comúnmente utilizadas:

Para la producción de plantas transgénicas

se pueden utilizar diversos vectores

gicos para introducir el transgén en la

planta a transformar, pero el más

ampliamente utilizado es el Plásmido Ti de

Agrobacterium tumefaciens.

Esta bacteria, que vive en el suelo, produce

una enfermedad en las plantas llamada

agalla de la corona, que se caracteriza por

un crecimiento incontrolado (agalla o

tumor) en la base (corona) de la planta


transformar la planta lo que se hace

Op in a s in ta saó n

pl ica ció n

O pi na

Fu ncio n es detrans fe re nc ia

MIDO Ti

OGM


es integrar el transgén en el plásmido Ti de

del plásmido los genes productores del tumor

Posteriormente se pone

vegetales a transformar y

Introducción del plásmido en la célula vegetal

(2) transformación mediante biobalística

Esta técnica permite introducir ADN en cualquier tipo de célula. Mediante este método el ADN

se introduce en las células a transformar con unas partícula

a velocidades supersónicas y que atraviesan la pared y la membrana celular y llegan al núcleo.

Dichas partículas son más o menos esféricas (de 0.4 a 2.0 micrómetros de diámetro) y están

formadas por materiales densos como



n en el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens

del plásmido los genes productores del tumor para que sea incapaz de producir tumores.

ponen en contacto las bacterias con el plásmido creado con las células

vegetales a transformar y se cultivan.

Introducción del plásmido en la célula vegetal

Algunas de estas células en cultivo integrarán el

transgén de interés. Tras este proce

del gen, las células vegetales se transfieren a un

medio selectivo que contiene un antibiótico o una

sustancia tóxica, según el marcador que se usara.

Sólo las plantas que poseen y expresan el gen

marcador sobrevivirán, lo que supone que di

células poseerán el transgén de interés. Por lo tanto,

a partir de ahora durante el resto del proceso se

utilizará solamente estas células supervivientes. Por

último quedará la regeneración de dicha célula o

células para conseguir una planta completa,

será transgénica.

transformación mediante biobalística (o bombardeo de micropartículas)

permite introducir ADN en cualquier tipo de célula. Mediante este método el ADN

se introduce en las células a transformar con unas partículas microscópicas que son aceleradas



formadas por materiales densos como el oro o el tungsteno.


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Agrobacterium tumefaciens; además se eliminan

para que sea incapaz de producir tumores.

en contacto las bacterias con el plásmido creado con las células

en cultivo integrarán el

n de interés. Tras este proceso de inserción

del gen, las células vegetales se transfieren a un

medio selectivo que contiene un antibiótico o una

sustancia tóxica, según el marcador que se usara.

Sólo las plantas que poseen y expresan el gen

marcador sobrevivirán, lo que supone que dichas

n de interés. Por lo tanto,

a partir de ahora durante el resto del proceso se

utilizará solamente estas células supervivientes. Por

último quedará la regeneración de dicha célula o

células para conseguir una planta completa, que

(o bombardeo de micropartículas):

permite introducir ADN en cualquier tipo de célula. Mediante este método el ADN

s microscópicas que son aceleradas





Estas micropartículas se recubren con el ADN que se desea transferir a las plantas. Las

micropartículas pueden ser aceleradas, para impulsarlas a gran velocidad, por diferentes métodos,

como son la liberación de gas comprimido a alta presión (aire, helio, CO2 o N2 ), la explosión de

pólvora seca, o por una descarga eléctrica de una gota de agua.

Cuando el ADN está dentro de las células vegetales, este se desprende de las micropartículas por

las variaciones del entorno iónico. Una vez que las partículas han atravesado las membranas y

están atrapadas en el núcleo, el ADN mediante recombinación al azar, puede integrarse de forma

estable en los cromosomas de la planta. Esta transformación se da con una frecuencia muy baja,

por lo que es imprescindible utilizar un sistema de selección (genes marcadores) que permita

distinguir células transformadas y no transformadas.

Las construcciones de ADN que recubre las micropartículas pueden ser más simples que las

explicadas en el método anterior y deben incluir los genes de interés seleccionados y los genes

marcadores con sus secuencias reguladoras respectivas. Una vez “construido” el transgén, este se

puede integrar o no en un plásmido Ti de A. tumefaciens para recubrir con ese ADN las

micropartículas a inyectar.

Por un lado, la transformación basada en el

plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens se ha

realizado con éxito en plantas dicotiledóneas (por

ejemplo la soja y el tomate) debido a que esta

bacteria es capaz de infectar dicotiledóneas.

Recientemente se ha efectuado en las

monocotiledóneas (gramíneas y sus parientes),

empleando bacterias recombinantes.

Por otro lado, con la técnica de biobalística se han

logrado obtener plantas transgénicas de especies

con mucha importancia económica como el maíz, el

arroz, el sorgo, la papaya, la caña de azúcar, el trigo

y el espárrago.



Agrobacterium tumefaciens

En general, aunque la biobalística se considera un

mecanismo universal, puesto que permite introducir

ADN (sin utilizar vectores) en cualquier tipo de tejido

o célula (incluso se ha utilizado esta técnica para

introducir genes en bacterias, algas, hongos y tejidos

animales), el método mediante plásmidos derivados

de A. tumefaciens se prefiere a la pistola de genes

para producir plantas transgénicas, porque la

frecuencia de inserción en un único lugar del ADN es

mayor.

2.1.2. Regeneración

La regeneración es la obtención de una planta completa a partir de las células vegetales transformadas.

Para conseguir dichas plantas completas a partir de las células transgénicas, éstas se han de cultivar en

condiciones ambientales muy controladas en una serie de medios que contengan nutrientes y hormonas

específicas, a este proceso se le denomina cultivo de tejidos. Una vez que se han conseguido obtener las

plantas transgénicas completas y éstas hayan producido semillas, hay que evaluar la progenie, para

verificar que realmente se ha conseguido una planta transgénica capaz de transmitir el transgén a la

descendencia.

2.2. CONSIDERACIONES SOBRE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS

Aunque pueda parecer que la producción de plantas transgénicos puede aplicarse a todas las especies

vegetales, en la actualidad no es así. La obtención de plantas transgénicas se ve limitada principalmente por

la capacidad de introducir los genes en las células vegetales y por la mayor o menor dificultad para

regenerar plantas completas a partir de las células transformadas. Actualmente se está intentando mejorar

las técnicas de producción de plantas transgénicas para intentar superar estas limitaciones.

Se sabe que la transformación de especies leñosas

(ej.: árboles frutales), especies leguminosas

(garbanzos, lentejas,…) o gramíneas (cereales) es

más difícil, aunque ya existen actualmente algunas

especies de estos grupos de plantas para los que

existen procedimientos establecidos para obtener

plantas transgénicas, como el arroz o la alfalfa.

Además existen especies de las que no se han

conseguido obtener variedades transgénicas, como

por ejemplo el pimiento.



Las plantas transgénicas pueden, de alguna manera, contribuir al desarrollo de una agricultura intensiva

más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Esto es porque gracias a la ingeniería genética se

pueden introducir en las plantas cultivables genes que otorgan resistencia a plagas a diversos insectos, a

enfermedades e incluso generar nuevas variedades que sean más resistentes a condiciones ambientales

adversas, lo que implicaría un menor y mejor uso de insecticidas, fertilizantes y herbicidas.

Aunque el cultivo intensivo de plantas transgénicas

con acción insecticida pueden plantear dudas sobre

los posibles efectos perjudiciales sobre los insectos

polinizadores, sobre enemigos naturales o sobre

insectos que se alimenten con granos de polen de

plantas transgénicas, hasta el momento, los

experimentos llevados a cabo en laboratorio no son

concluyentes, puesto que no se ha observado

efectos apreciables sobre la supervivencia,

desarrollo y fecundidad de diferentes enemigos

naturales ni de otros insectos. Además, en los

ensayos de campo no se ha apreciado una

disminución en la abundancia de insectos

beneficiosos en los cultivos transgénicos. Sin

embargo, sería necesario tener datos de campo a

más largo plazo para dar una respuesta

contundente.

El cultivo de plantas transgénicas pueden plantear inconvenientes si estas se escapan de la zona de cultivo

asilvestrándose o si transmitiesen las nuevas características a otras especies de plantas en la naturaleza.

Para que esto último suceda las plantas transgénicas, al igual que los cultivos no transgénicos, tienen que

hibridar con plantas no cultivadas que pertenezcan a la misma especie o a especies muy relacionadas. Por

ello, esta posibilidad ha de valorarse específicamente para cada cultivo, puesto que depende de que exista

o no próximo al cultivo transgénico especies relacionadas.

Por ejemplo, en el caso del maíz no existen en

España especies silvestres relacionadas con las que

pueda cruzarse. Además, en caso de que se

produzca una hibridación no siempre se genera una

planta fértil con probabilidad de sobrevivir y

propagarse. Por otro lado, para que una planta

transgénica se asilvestre y pueda generar una

población ha de poseer alguna ventaja que le

permita competir en mejores condiciones con

plantas que habiten en su entorno. De todas

formas, estas circunstancias han de tenerse en

cuenta cuándo los Comités de Bioseguridad evalúen

cada nueva planta transgénica.



Por último comentar la duda que puede surgir sobre

si las plantas transgénicas son capaces de transferir

sus genes a las personas y a los animales que las

consumen. Siempre que el ser humano o cualquier

animal se alimenta de seres vivos (vegetales,

animales o microorganismo) comen millones de

genes de microorganismos, plantas y animales

(puesto que todos los seres vivos poseen ADN) y

esto no implica que dichos genes se vayan

incorporar al genoma del ser humano. Las células

humanas poseen una gran complejidad lo que hace

que la probabilidad de que los genes procedentes

de un alimento se transfieran al genoma es nula.

Esta afirmación es aplicable tanto para los genes de

una planta no transgénica como para el nuevo gen o

genes insertados por ingeniería genética en una

planta transgénica.

Legislación y situación actual: En España para que una nueva variedad de planta transgénica se pueda cultivar es necesaria la aprobación

por un lado de la modificación genética que se quiere realizar y por otro lado la de la planta transgénica a la

que se incorpora esa modificación genética. La autorización de la modificación genética se efectúa

siguiendo la Directiva 2001/18 y/o el Reglamento 1829/2003 de la UE, una vez que el panel científico de la

Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha realizado una evaluación científica positiva, Autoridad que

se incorpora al derecho español por de la Ley 9/2003 y el Real Decreto 178/2004. En la UE existe una

Comisión, que representa los estados miembros a propuesta de los Organismos Nacionales competentes,

que aprueba la autorización por mayoría cualificada. En España, dicho órgano competente es el Consejo

Interministerial de Organismos Modificados Genéticamente que a su vez está integrado por los

representantes de los Ministerios que tienen competencias sobre esta Ley y aprueba o deniega las

propuestas que le somete la Comisión Nacional de Bioseguridad, compuesta por expertos científicos y

representantes de los distintos ámbitos sociales. Estos órganos colegiados están adscritos al Ministerio de

Medio Ambiente. Una vez autorizada la modificación en la UE, las nuevas variedades transgénicas que

contengan estas modificaciones genéticas sólo pueden cultivarse en aquellos países en los que sean

autorizadas por los Organismos competentes.

En España esta autorización la realiza el Ministerio

de Agricultura, Pesca y Alimentación a través de su

inclusión en el Registro Nacional de Variedades

Comerciales de Plantas, mediante un protocolo

similar al necesario para cualquier nueva variedad

cultivable que se obtengan por métodos

tradicionales, regulado por la Ley 11/1971, el

Decreto 3767/1972 y la Orden de 23 de marzo de

1998 por la que se modifica el Reglamento General

del Registro de Variedades.

Además, la Comisión de Biovigilancia que depende del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación y la

Agencia Española de Seguridad Alimentaria (AESA) que depende del Ministerio de Sanidad y Consumo y su



equivalente europeo, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) tienen entre sus fines tanto el

seguimiento de los cultivos transgénicos como la vigilancia en materia de seguridad alimentaria.

En 1998 se permitió por primera vez el cultivo de maíz transgénico tipo Bt (resistente a la plaga del taladro).

En la actualidad existen 88 variedades de maíz transgénico cuyo cultivo está autorizado en España, de las

cuales 69 están registradas en España y 19 en el Catálogo de Variedades Vegetales. Actualmente España es

el país de Europa donde hay un mayor número de hectáreas de maíz transgénico Bt. En 2008 fueron

destinadas a cultivos transgénicos 79.269 hectáreas, según informa el Ministerio de Medio Ambiente,

Medio Rural y Marino (MARM). La mayor parte de las hectáreas cultivadas con maíz transgénico

pertenecen precisamente a zonas afectadas por la citada plaga del taladro, especialmente en Aragón,

Cataluña y Extremadura, además destacan Castilla-La Mancha, Navarra y Andalucía.

3. ANIMALES TRANSGÉNICOS

Un animal transgénico es un animal cuyo genoma ha sido modificado por técnicas de ingeniería genética, introduciendo o uno o varios genes de otra especie en dicho

animal o modificando sus propios genes. Para que un animal se considere transgénico, además de portar la modificación genética deseada, esta se ha de

transmitir a la descendencia.

Los animales transgénicos obtenidos pueden tener diferentes aplicaciones:

Dichos organismos transgénicos son herramientas muy útiles como modelos de enfermedades que

afectan al hombre para desarrollar nuevos medicamentos y/o estrategias de tratamiento.

Los animales obtenidos se pueden utilizar como herramientas de laboratorio para estudiar tanto la

función, como la regulación de la expresión de diferentes genes. Por ejemplo, se puede conseguir

que una proteína se exprese sólo en adultos y no en recién nacidos o que otra proteína se exprese

en todos los tejidos o sólo en uno determinado.

Se pueden utilizar para obtener órganos y tejidos para realizar trasplantes a humanos

(Xenotrasplantes, que son trasplantes que se producen entre individuos de distintas especies).

Se pueden lograr animales de ganado u otros animales de gran importancia económica mejorados.

Algunos animales transgénicos pueden producir proteínas terapéuticas humanas, con costes

relativamente bajos, sobre todo a partir de la leche de los mencionados animales. Por ejemplo,

existen ovejas que en su leche producen el factor IX de la coagulación humana.

OGM


3.1. PRODUCCIÓN DE ANIMALES TRANSGÉNICOS Al igual que con las plantas transgénicas lo primero que hay que hacer para obtener animales transgénicos

es “construir” el transgen, es decir, confeccionar el fragmento de ADN que queremos insertar e

a modificar.

Construcción del transgen:

Esta etapa implica varias fases:

B. Aislamiento del gen o genes localizados e identificados.

organismo dónde se encuentran el gen deseado,

endonucleasas de restricción (

transgénicas).

C. Construcción del transgénmodificaciones previamente a ser insertado en

secuencia promotora o secuencia control para que el gen sea expresado correctamente, esto es

que el gen sea traducido a un producto proteínico cuándo y dónde interese

añadir un gen marcador seleccionable con el objetivo de, al final del proceso,

los animales que han insertado el transgé

Promotor Marcador

Sea cual sea la técnica que se emplee para introducir el ADN en el núcleo de las células

modificar, para que éste se inserte en el genoma de dicha célula ha de producirse el fenómeno

denominado recombinación homóloga



PRODUCCIÓN DE ANIMALES TRANSGÉNICOS

Al igual que con las plantas transgénicas lo primero que hay que hacer para obtener animales transgénicos

” el transgen, es decir, confeccionar el fragmento de ADN que queremos insertar e

A. Identificación y localizaciónque nos interesan insertar en el animal a

modificar. Esta fase es una de las que

más limita el proceso de producción de

animales transgénicos, puesto que hay

que conocer muy bien cual u cuales son

los genes implicados en la característica

que deseamos estudiar/modificar

como la regulación de est

interacción con otros genes y en muchos

casos esto no es bie

o genes localizados e identificados. Una vez extraído

organismo dónde se encuentran el gen deseado, se suelen utilizar enzimas de restricció

sas de restricción (concepto ya definido anteriormente en la producción de plantas

n a insertar: el gen seleccionado y aislado es

modificaciones previamente a ser insertado en el animal a modificar. Es necesario añadir una

omotora o secuencia control para que el gen sea expresado correctamente, esto es

que el gen sea traducido a un producto proteínico cuándo y dónde interese

añadir un gen marcador seleccionable con el objetivo de, al final del proceso,

les que han insertado el transgén de los que no.

TRANSGEN

Promotor Marcador Nuevo gen Terminador (2)

e emplee para introducir el ADN en el núcleo de las células

ste se inserte en el genoma de dicha célula ha de producirse el fenómeno

recombinación homóloga.


Página 13

Al igual que con las plantas transgénicas lo primero que hay que hacer para obtener animales transgénicos

” el transgen, es decir, confeccionar el fragmento de ADN que queremos insertar en el animal

Identificación y localización de los genes

que nos interesan insertar en el animal a

modificar. Esta fase es una de las que

más limita el proceso de producción de

nimales transgénicos, puesto que hay

que conocer muy bien cual u cuales son

los genes implicados en la característica

que deseamos estudiar/modificar, así

como la regulación de estos y su posible

interacción con otros genes y en muchos

casos esto no es bien conocido.

y purificado el ADN del

enzimas de restricción o

anteriormente en la producción de plantas

a insertar: el gen seleccionado y aislado es sometido a diversas

Es necesario añadir una

omotora o secuencia control para que el gen sea expresado correctamente, esto es

que el gen sea traducido a un producto proteínico cuándo y dónde interese. También es necesario

añadir un gen marcador seleccionable con el objetivo de, al final del proceso, identificar/distinguir

Terminador (2)

e emplee para introducir el ADN en el núcleo de las células animales a

ste se inserte en el genoma de dicha célula ha de producirse el fenómeno



Figura: Recombinación homóloga

La recombinación homóloga es un

proceso natural, por el cual distintas moléculas de ADN con secuencias

similares (homólogas) intercambian información.

En el caso que nos ocupa, para que el transgén se

recombine y se inserte realmente en el genoma

del animal a modificar, debe tener secuencias

homólogas al ADN donde se quiere insertar. Por

eso a la hora de construir el transgén se

introducen a ambos lados del mismo unas

secuencias flanqueantes homólogas en algún

punto del genoma del animal a modificar de al

menos una longitud de 0.5Kb. De esta forma se

dará por azar la recombinación homóloga y el

transgén se insertará en una región del genoma.

Comentar también que la frecuencia de

recombinación es locus-dependiente, esto es,

reside en el estado de condensación de la

cromatina de ese locus.

Ejemplo de introducción de un gen en un cromosoma

Una vez construido el transgén, se ha de insertar ese ADN en el genoma del animal a modificar. Para ello

existen diferentes técnicas, que explicaremos a continuación:

5´3´

3´5´

3´5´

5´3´

D E F

D´ E´ F´d´ e´ f´

d e f

(1) (2)

(4)

E

Eé´

e

E

E´

e´

e

D

FD´

F´

d´f́

df

(5)

(3)

Unión de Holliday

5´3´

3´5´

3´5´

5´3´

D E F

DÉ´ F´dé´ f´

d e f

(6)

5´3´

3´5´

3´5´

5´3´

D E F

DÉ´

F´d´

e´f´

d e f

(7)

Recombinante

Heteroduplex de Inserción

SELECCIÓNNEGATIVA

SELECCIÓNNEGATIVA

RESISTENCIAANTIBIÓTICA

RECOMBINACIÓNHOMÓLOGA

BRAZO DEHOMOLOGÍA

BRAZO DEHOMOLOGÍA

VECTOR

GEN DIANADENTRO DEL CROMOSOMA

GEN MODIFICADODENTRO DEL CROMOSOMA

RESISTENCIAANTIBIÓTICA



3.1.1. Microinyección:

Consiste en la inyección directa del transgén en

el pronúcleo masculino de un ovocito fecundado.

Se realiza en el pronúcleo masculino por ser de

mayor tamaño.

Primero, se aplica un tratamiento de

superovulación a las hembras del animal a

modificar, para disponer de un gran número de

ovocitos y de esta manera intentar asegurar el

éxito del proceso.

Una vez obtenidos los ovocitos, estos son

fecundados in vitro. Posteriormente, utilizando

una micropipeta para inmovilizar el ovocito

fecundado y con una aguja extremadamente

fina, se inyecta el transgén en el núcleo del

ovocito.

Los zigotos son posteriormente reintroducidos en las hembras del animal a modificar. Por último de la

descendencia obtenida habrá que seleccionar, gracias al gen marcador correspondiente que se haya

introducido, aquellos animales que porten el transgén. También pueden observarse características del

animal nacido como vimos en el tema Clonación.

Esta técnica se puede aplicar en una gran variedad de especies, pero tiene la desventaja de que el gen se

inserta al azar en el genoma del animal a modificar, y además el porcentaje de éxito es bastante bajo

porque sólo aproximadamente el 5% de los ovocitos fecundados dan lugar a animales transgénicos vivos y

viables.

3.1.2. Transferencia de células madre embrionarias:

Con este método sólo se ha conseguido tener

éxito con ratones, pero no con ninguna otra

especie. Es por esto que vamos a referirnos a

partir de ahora a los ratones.

OGM


Para conseguir introducir el ADN en las células madre embrionarias mencionadas se pueden utilizar 2

técnicas:

A. Electroporación (2): Se basa en la aplicación de corriente eléctrica a las

membrana plasmática se ha

moléculas llegarán al núcleo y se integra

embrionarias.

B. Transfección: Se ponen en contacto las células madre embrionarias que están en cultivo con el ADN que se

quiere insertar. Algunas células (

En la figura se observan estas células ES con el

nuevo gen insertado de color negro

Como hemos comentado, cuando se consigue

insertar el transgén en las células madre

embrionarias (de “ratón marrón”), estas se

inyectan en embriones en fase de blastocisto

(de “ratón blanco”).

Los embriones obtenidos (5) con esta técnica

darán lugar a organismos quimera (7), es

decir, organismos que poseen

poblaciones de células con diferente dotación

genética: la que procedía de las células del

blastocisto del ratón blanco y la que procedía

de las células que tenían insertado el transgén

y que se observan en la figura de color negro.

Estos ratones quimera tendrán el pelaje

moteado, es decir con manchas marrones y

blancas (7).



Esta técnica consiste en modificar genéti

células madre embrionarias que posteriormente

serán inyectadas en embriones en fase de

blastocisto.

Las células madre embrionarias proceden de

ratones de color de pelaje marrón

en negro en la siguiente imagen)

en fase de blastocisto provienen de ratones de

color de pelaje blanco.


en la aplicación de corriente eléctrica a las células a modificar

membrana plasmática se haga transitoriamente permeable a las moléculas de ADN. Así

al núcleo y se integrarán en los cromosomas

tacto las células madre embrionarias que están en cultivo con el ADN que se

quiere insertar. Algunas células (1/105 a 10

6 ) captan dicho ADN y lo incorporan a su genoma.

En la figura se observan estas células ES con el

nuevo gen insertado de color negro (3).

Como hemos comentado, cuando se consigue

insertar el transgén en las células madre

“ratón marrón”), estas se

inyectan en embriones en fase de blastocisto

Los embriones obtenidos (5) con esta técnica

a organismos quimera (7), es

decir, organismos que poseen dos

de células con diferente dotación

genética: la que procedía de las células del

blastocisto del ratón blanco y la que procedía

de las células que tenían insertado el transgén

e observan en la figura de color negro.

Estos ratones quimera tendrán el pelaje

moteado, es decir con manchas marrones y


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Esta técnica consiste en modificar genéticamente

células madre embrionarias que posteriormente

serán inyectadas en embriones en fase de

Las células madre embrionarias proceden de

ratones de color de pelaje marrón (representado

en negro en la siguiente imagen) y los embriones

e de blastocisto provienen de ratones de


células a modificar lo que hace que

rmeable a las moléculas de ADN. Así algunas

de las células madre

tacto las células madre embrionarias que están en cultivo con el ADN que se

) captan dicho ADN y lo incorporan a su genoma.

OGM


Quimera

A continuación se representa esquem

Esquema – Resumen de la obtención de ratones transgénicos

Con esta técnica se consiguen obtener



Estas quimeras se cruzan con ratones de pelaje de color

blanco. Los descendientes que sean completamente

marrones serán los organismos transgénicos (8). Los de color

blanco no son transgénicos, provienen de las células del

blastocisto obtenido de ratones blancos y por tanto, no

tienen insertado el nuevo gen.

A continuación se representa esquemáticamente todo el proceso:

Resumen de la obtención de ratones transgénicos

Con esta técnica se consiguen obtener ratones Knock-out y ratones Knock-In.


Página 17

Estas quimeras se cruzan con ratones de pelaje de color

Los descendientes que sean completamente

serán los organismos transgénicos (8). Los de color

blanco no son transgénicos, provienen de las células del

blastocisto obtenido de ratones blancos y por tanto, no

Resumen de la obtención de ratones transgénicos



Ratones Knock-out:

Son ratones transgénicos que tienen inactivado un

gen específico, y por tanto su función. Esto implica

la no expresión de la/s proteínas para las que

codifique ese gen, sin alterar el resto de funciones

de la célula modificada.

De esta manera se obtiene un ratón transgénico con

todas sus funciones correctas, a excepción de una

específica que está inactivada.

Este tipo de ratones han permitido estudiar cuál es

la función de un gen específico tanto en condiciones

normales como cuando ese gen este mutado.

Además son especialmente útiles en el estudio del papel que pueden tener determinadas secuencias

génicas en el desarrollo normal de un individuo o en problemas biológicos más complejos como las

enfermedades hereditarias y el cáncer.

Ratones Knock-In:

Son ratones transgénicos a los cuales se les ha

reemplazado un gen normal por uno modificado con

una mutación específica, es decir se reemplaza un

gen por otro. Este tipo de ratones, al igual que los

ratones Knock-out, se utilizan como herramientas

para estudiar las funciones de determinados genes

o distintas enfermedades hereditarias, o como el

cáncer.

3.1.3. Uso de retrovirus como vectores:

Esta técnica consiste en introducir el transgén en un retrovirus,

previamente modificado para que sea incapaz de producir

enfermedades. Este retrovirus se utiliza como vector del transgen,

puesto que se infectan las células a modificar con dicho retrovirus. El

virus al infectar las células, se replica en el interior de las mismas

liberando el transgén que se insertará, al azar, en el genoma de la célula

animal a modificar.

El porcentaje de éxito de esta técnica es muy bajo y existe el peligro potencial muy bajo de que el retrovirus

usado como vector se replique en el animal transgénico, por eso no es un método muy utilizado.

GenNormal

Transgen

RECOMBINACIONHOMOLOGA

Se ha ''sustituido'' el gen normalpor el transgen

Transgen

RECOMBINACIONHOMOLOGA

Se ha ''sustituido'' el gen dianapor el transgen

GenNormal

GenDiana

GenNormal Transgen

OGM


3.2. LEGISLACIÓN Y SITUACIÓN ACTUAL

Con las diferentes técnicas explicadas para la producción de animales tran

obtener, entre otros:

Cerdos que producen hormona del crecimiento

para emplearlos en xenotrasplantes

Cabras que producen anticoagulantes

antitrombina III, activador del plasminógeno tisular

Ovejas que producen el factor IX de la coagulación humana y

la α-1-antitripsina

Vacas que producen insulina

monoclonales contra el cáncer

Cabras que producen la proteína de la seda de araña

Conejos, gallinas y ratones

La producción de animales transgénicos, así como el uso de animales en la

experimentación están legisladas según

Legislación Europea:

� Directiva del Consejo del 24 de noviembre de 1

utilizados para la experimentación y ot

L358/1 a Nº L358/28).

� Directiva 2003/65/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de julio de 2003, por la que se

modifica la Directiva 86/609/CEE del Consejo relativa a la aproximación de las

reglamentarias y administrativas de los Estados miembros respecto a la protección de los animales

utilizados para experimentación y otros fines científicos

� Recomendaciones de la Comisión de 18 de Junio de 2007 sobre las directrices

de los animales utilizados para experimentación y otros fines

(2007) 2525, texto 2007/526/CE, D.O.C.E. 30 de Julio de 2007

Legislación Española:

� REAL DECRETO 1201/2005,

otros fines científicos.

� Ratificación y desarrollo de la directiva Europea (86/609/CEE) hecha en España (Nº 25805, B.O.E. nº

256, 25 de octubre de 1990,

� Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada,

liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados genéticamente (B.O.E. nº100,

26 de abril de 2003, pág. 16214

� Real Decreto 178/2004, de 30 de enero, por el que se aprueba el Reglamento general para el

desarrollo y ejecución de la Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el

de la utilización confinada, liberación voluntaria y comercialización de organismos modificados

genéticamente.

� Real Decreto 1201/2005, de 10 de octubre, sobre protección de los animales

experimentación y otros fines científicos (B.O.E. nº 252, 21 de octubre de 2005,

� Ley 32/2007, de 7 de noviembre, para el cuidado de los animales, en su explo

experimentación y sacrificio. (B.O.E. nº 268, 8 de noviembre de 2007,



LEGISLACIÓN Y SITUACIÓN ACTUAL

Con las diferentes técnicas explicadas para la producción de animales transgénicos se han conseguido

ormona del crecimiento humana o

para emplearlos en xenotrasplantes

nticoagulantes humanos tales como:

ctivador del plasminógeno tisular

que producen el factor IX de la coagulación humana y

nsulina humana o anticuerpos

cáncer

Cabras que producen la proteína de la seda de araña

La producción de animales transgénicos, así como el uso de animales en labores de investigación o

experimentación están legisladas según la Legislación de Europa y la de España:

Directiva del Consejo del 24 de noviembre de 1986 respecto a la protecció

rimentación y otros fines científicos (86/609/CEE) D.O.C.E. 18.12.86 (Nº

Directiva 2003/65/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de julio de 2003, por la que se

modifica la Directiva 86/609/CEE del Consejo relativa a la aproximación de las


utilizados para experimentación y otros fines científicos.

Recomendaciones de la Comisión de 18 de Junio de 2007 sobre las directrices

de los animales utilizados para experimentación y otros fines científicos, notificada

2007) 2525, texto 2007/526/CE, D.O.C.E. 30 de Julio de 2007.

REAL DECRETO 1201/2005, sobre protección de los animales utilizados para la

y desarrollo de la directiva Europea (86/609/CEE) hecha en España (Nº 25805, B.O.E. nº

256, 25 de octubre de 1990, pág. 31348-31362).

, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada,


16214-16223).

, de 30 de enero, por el que se aprueba el Reglamento general para el

desarrollo y ejecución de la Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el


, de 10 de octubre, sobre protección de los animales

experimentación y otros fines científicos (B.O.E. nº 252, 21 de octubre de 2005,

, de 7 de noviembre, para el cuidado de los animales, en su explo

experimentación y sacrificio. (B.O.E. nº 268, 8 de noviembre de 2007, pág. 45914


Página 19

sgénicos se han conseguido

bores de investigación o

986 respecto a la protección de los animales

ficos (86/609/CEE) D.O.C.E. 18.12.86 (Nº

Directiva 2003/65/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de julio de 2003, por la que se

modifica la Directiva 86/609/CEE del Consejo relativa a la aproximación de las disposiciones legales,


Recomendaciones de la Comisión de 18 de Junio de 2007 sobre las directrices relativas al cuidado

científicos, notificada con el número C

s animales utilizados para la experimentación y

y desarrollo de la directiva Europea (86/609/CEE) hecha en España (Nº 25805, B.O.E. nº

, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico de la utilización confinada,


, de 30 de enero, por el que se aprueba el Reglamento general para el

desarrollo y ejecución de la Ley 9/2003, de 25 de abril, por la que se establece el régimen jurídico


, de 10 de octubre, sobre protección de los animales utilizados para

experimentación y otros fines científicos (B.O.E. nº 252, 21 de octubre de 2005, pág. 34367-34391).

, de 7 de noviembre, para el cuidado de los animales, en su explotación, transporte,

45914-45920).



4. LEVADURAS TRANSGÉNICAS

Los microorganismos, y más concretamente las

levaduras se emplean sobre todo en la industria

alimentaria para elaborar aditivos alimentarios

como determinados aminoácidos, edulcorantes y

diferentes enzimas que se emplean en la producción

de cerveza, de pan, de queso, etc. También se

pueden emplear en procesos de biorremediación y

en medicina para obtener proteínas de interés en

este ámbito.

Estas levaduras han sido modificadas durante años mediante técnicas tradicionales de mutagénesis y de

selección, lo que ha permitido su uso fuera cada vez más eficiente y controlado.

En los últimos tiempos, gracias a las técnicas de ingeniería genética, se han conseguido levaduras

transgénicas, lo que ha hecho que el aprovechamiento del uso de estos microorganismos sea mayor.

La levadura más utilizada para obtener levaduras transgénicas es Saccharomyces cerevisiae (porque es la

más empleada en los procesos fermentativos, como la elaboración de pan, de vino, etc.).

Se han conseguido levaduras transgénicas capaces de:

Hacer que la masa del pan se eleve más rápidamente.

Utilizar de mejor manera los hidratos de carbono existentes en las materias primas tradicionales,

de forma que son capaces de metabolizar más variedad de azúcares y reducir los posibles desechos

contaminantes que se producen.

Producir insulina humana.

Mejorar el sabor y el aroma en la producción de cerveza y vino.

Obtener quimiosina recombinante. Este enzima se emplea en la elaboración de queso para que la

leche se cuaje (antes se obtenía del estomago de corderos, o de ciertos hongos). Hoy en día esta

quimiosina recombinante se emplea ampliamente en Reino Unido y Estado Unidos.

Para visualizar videos sobre animales y plantas transgénicas, haga clic en www.vita-aidelos.com

organismos genéticamente modificados-ogms

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