revoluciÓn genÉtica y biotecnologÍa
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REVOLUCIÓN GENÉTICA Y
BIOTECNOLOGÍA
Margarita Matas
1. En el núcleo de las células eucariotas se encuentran unos orgánulos denominados cromosomas.
2. Los cromosomas contienen los genes que constituyen la unidad física y funcional de la herencia.
3. Los genes son fragmentos de ADN con la información para la síntesis de proteínas.
4. Toda la información genética de un individuo está contenida en el ADN de sus células.
5. Las proteínas llevan a cabo procesos específicos que determinan algún carácter en el individuo.
6. El conjunto de todos los genes de un individuo constituye su genoma.
CROMOSOMAS, GENES Y ADN
NIVELES DE CONDENSACIÓN DEL ADN
1. Cadena de ADN (doble hélice)
2. Filamento de cromatina (ADN con histonas)
3. Cromatina con centrómeros en interfase (mitosis).
4. Cromatina en profase (dos copias de ADN)
5. Cromosoma en metafase
UN POCO DE HISTORIA
1869: Friedrich Miescher describe la nucleína como una sustancia que contiene el núcleo
1928: Fred Griffith realizó experimentos con bacterias causantes de la neumonía y dedujo la “trasformación bacteriana”
Friedrich Miescher
Fred Griffith
Streptococcus pneumoniae
1939: Oswald Avery, MacLeod y MacCarty demostraron que era el ADN, que no se destruye con el calor, el que transmitía las características de una cepa bacteriana a otra.
Oswald Avery
1882: Walter Fleming encuentra en los núcleos de las células una sustancia de color que llamó cromatina
Walter Fleming
Experimento de Fred Griffith
En la sangre del ratón muerto se observaron bacterias S con cápsula.
Watson y Crick utilizaron también los datos aportados por Chargaff sobre el ADN
1952: Leyes de Chargaff:
UN POCO DE HISTORIA
1. La proporción de Adenina (A) es igual a la de Timina (T). A = T . La relación entre Adenina y Timina es igual a la unidad (A/T = 1).
2. La proporción de Guanina (G) es igual a la de Citosina (C). G= C. La relación entre Guanina y Citosina es igual a la unidad ( G/C=1).
3. La proporción entre (A+T) y (G+C) es característica de cada organismo, pudiendo tomar por tanto, diferentes valores según la especie estudiada.
Edwin Chargaff
1952: Rosalind Franklin
Obtuvo una imagen del ADN (difracción de rayos X) con la que demostró que el ADN está formado por dos cadenas en espiral.
La imagen fue utilizada por Watson y Crick para deducir su modelo de molécula de ADN.
MODELO DE LA MOLÉCULA DE ADN
James Watson y Francis Crick
La estructura del ADN es una doble hélice.
El armazón de la hélice está compuesto por las unidades azúcar-fosfato de los nucleótidos.
Los peldaños están formados por las cuatro bases nitrogenadas.
Cada peldaño está formado por dos bases unidas entre sí (citosina con guanina y adenina con timina).
Cuando Watson y Crick comenzaron sus estudios se sabía que la molécula de ADN era muy larga y delgada y que estaba compuesta de nucleótidos que contenían las bases nitrogenadas adenina, guanina, timina y citosina.
El conocimiento de las distancias entre los átomos fue crucial para establecer la estructura del DNA.
Las distancias fueron determinadas con fotografías de difracción de rayos X del DNA, tomadas por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins.
SEVERO OCHOA
Bioquímico español (Luarca, Asturias, 1905 - Madrid, 1993). Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1959.
Compartió el premio con el bioquímico Arthur Kornberg, por sus descubrimientos sobre la síntesis biológica del ácido ribonucleico (ARN) y del ácido desoxirribonucleico (ADN).Identificó la polinucleótido fosforilasa, enzima que une los polinucleótidos.
En 1985 volvió definitivamente a España, al Centro de Biología Molecular Severo Ochoa.
Entre otras aportaciones científicas de Severo Ochoa están: los trabajos relacionados con el desciframiento del código genético, la biosíntesis intracelular de las proteínas y los aspectos fundamentales de la biología de los virus.
Código genético
El código genético es la clave que relaciona los tripletes de los ácidos nucléicos con los aminoácidos. El ordenamiento de los tripletes determina el ordenamiento de los aminoácidos que forman las proteínas. Esta clave es universal, sirve para todos los organismos.
Composición del ADN
REPLICACIÓN DEL ADN
• El ADN es la única molécula capaz de replicarse, es decir de hacer una copia de sí misma.
• Este proceso tiene lugar antes de la división celular y las células hijas heredan una copia cada una, es decir reciben los genes de la célula madre.
• La doble hélice se abre y cada hebra sirve de molde para la síntesis de su cadena complementaria.
• La formación de las cadenas complementarias se lleva a cabo por el emparejamiento de las bases nitrogenadas: Adenina-Timina y Citosina- Guanina.
• La unión de los nucleótidos es llevada a cabo por enzimas ADN polimerasas.
Cuestiones:
1. ¿Qué nombre recibe el conjunto de todos los genes de un individuo?
2. ¿De qué están hechos los genes?
3. ¿Qué es la cromatina?
4. ¿Qué importancia tuvieron los trabajos de Rosalind Franklin para llegar al modelo de la molécula de ADN?
5. ¿Cómo explicaron Watson y Crick que la molécula de ADN era una doble hélice?
6. ¿Qué es el código genético?
7. ¿Qué significa el hecho de que el código genético sea universal?
8. ¿Qué relación existe entre genes y proteínas?
9. ¿Qué moléculas llevan a cabo procesos que determinan algún carácter en el individuo?
10.¿Cómo puede la molécula de ADN formar copias idénticas?
11.¿Qué es el código genético?
12.¿Qué significa el hecho de que el código genético sea universal?
ARNARN HEROGÉNEO NUCLEAR (RNAhn):Es un ARN de alto peso molecular, también conocido como transcrito primario, es el ARN recién sintetizado por la ARN polimerasa en el proceso de transcripción (formación de ARN a partir de un fragmento de ADN).
En las células eucariotas es el precursor de los demás tipos de ARN que se encuentran en el citoplasma. El ARNhn se fragmenta para formar otros tipos de ARN.
El DNA de color azul, la RNA-polimerasa de color celeste, y el transcrito primario de RNA de color amarillo
Los ARN que se forman son:
1. ARN-mensajero
2. ARN-ribosómico
3. ARN-transferente
ARNEl ARN ribosómico (RNAr) está presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas.
El ARN mensajero (RNAm) se sintetiza sobre un molde de ADN y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción).
El ARN transferente presenta un plegamiento complejo en donde alternan zonas apareadas y zonas no apareadas, además de la zona de unión a aminoácidos y la zona que reconoce los codones del RNAm
Diferencias entre ADN y ARN
Dogma central de la biología molecular:
"La información fluye del ADN al ARN y de éste a las proteínas”
Transcripción del ARN
A partir del ADN del núcleo se forma el ARNm con un mensaje codificado.
El ARNm sale por los poros de la membrana nuclear y en el citoplasma se une a un ribosoma.
Moléculas de ARNt se unen a aminoácidos específicos y los van colocando sobre el ARNm que aporta el mensaje codificado.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: Tiene lugar en los ribosomas de las células
Elongación
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Terminación
http://www.youtube.com/watch?v=FNqmh4PoMPQ&feature=relatedhttp://www.dnaftb.org/dnaftb/26/concept/index.html
GENOMA HUMANO
Sólo el 2% del total del genoma humano está compuesto por genes que codifican proteínas, el resto son desechos.
Se estima que el número total de genes que existe en cada célula humana es de unos 23.000.
GENOMA HUMANO
Genoma humano: secuencia de ADN de los cromosomas de la especie humana.
Genómica : ciencia
que trata del e
studio
de los g
enes
PROYECTO GENOMA HUMANO (PGH)
En 1990 se inició el Proyecto Genoma Humano con el objetivo de localizar, secuenciar y cartografiar cada uno de los genes humanos. El plazo para ello fue de 15 años.
El proyecto fue iniciado por dos equipos, con distintos métodos de trabajo:
1.Público: Se creó el Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano. Participaron numerosos científicos en 6 países diferentes. En la financiación participaron sobre todo el Reino Unido y EEUU.
2.Privado: desarrollado por la empresa Celera Genomics, fundada por Craig Venter.
En junio de 2000, Francis Colins y Eric Lander (del consorcio público) junto Craig Venter anunciaron al presidente Bill Clinton la terminación de la secuenciación del genoma humano. En 2003 se terminó el borrador del genoma humano y el Proyecto Genoma Humano se dio por finalizado.
Craig Venter
PROYECTO GENOMA HUMANO
1. El genoma humano está formado por 3100 millones de pares de bases nitrogenadas.
2. El número de genes es de 23000 (se esperaban 100000).
3. Sólo un 2% del genoma codifica proteínas.
4. El 25% del genoma humano está formado por secuencias relacionadas con genes.
5. Un 70% del genoma contiene secuencias repetidas. Lo que se conoce como ADN basura.
6. Se calcula que existen unas 100.000 proteínas distintas. Por tanto cada gen podría estar implicado por término medio en la síntesis de unas diez proteínas.
El comprensión del genoma humano puede ayudar a identificar genes que causan enfermedades hereditarias y a desarrollar métodos de prevención y tratamiento.
GENOMA HUMANO
1. Un 2% del genoma humano está formado por genes que codifican proteínas.
2. Los genes son segmentos de ADN, en los que existen secuencias que codifican proteínas, denominadas exones, interrumpidas por secuencias que no codifican proteínas, los intrones.
3. El 98% restante del genoma no codifica proteínas y está formado por intrones, genes de ARN y ADN basura.
Antes de empezar la síntesis de proteínas se eliminas los intrones.
GENOMA HUMANO
El ADN basura tiene una función desconocida. Algunas de estas regiones están compuestas por elementos repetitivos, el resto no sigue un patrón definido.
GENOMA Y COMPLEJIDAD
La complejidad del genoma humano no se debe al número de genes, sino en cómo parte de estos genes son usados para construir diferentes productos. Este proceso se conoce como ajuste alternativo.
El ajuste alternativo permite obtener a partir de un transcrito primario de ARN mensajero distintas moléculas de ARNm maduro. Este proceso se ha visto principalmente en eucariotas.
El ajuste alternativo invalida la vieja teoría “un gen una proteína”. Es necesario información externa para decidir que polipéptido será sintetizado. Este sistema permite obtener varias proteínas a partir de una única secuencia de ADN.
Genómica: parte de la biología que estudia los genomas.
La genómica tiene utilidad práctica en el estudio de determinadas patologías, como el cáncer. En el desarrollo de esta enfermedad intervienen conjuntos de genes (poligenes) que interaccionan entre sí
Proteómica: es la ciencia que correlaciona genes con proteínas.
GENOMA HUMANO
Escenario de las enfermedades humanas propuesto por las ciencias «ómicas». 1: transcripción; 2: traducción; 3: modificaciones postraduccionales; 4: interacciones; 5: integración.
• El ser humano tiene solo el doble de genes que la mosca del vinagre, un tercio más que el gusano común y apenas 5.000 genes más que la planta Arabidopsis.
• Los genes humanos están repartidos entre los 23 pares de cromosomas. Los cromosomas más densos (con más genes codificadores de proteínas) son el 17, 19 y el 22. Los cromosomas X, Y, 4, 18 y 23 son los más áridos.
• Cada persona comparte un 99,99 por ciento del mismo código genético con el resto de los seres humanos. Sólo 1.250 letras separan una persona de otra.
• El genoma humano coincide en un 96% con el del chimpancé.
• Hasta ahora se han encontrado 223 genes humanos que resultan similares a los genes bacterianos.
MÁS DATOS SOBRE EL GENOMA HUMANO
chimpancé
Arabidopsis thaliana
Mosca del vinagre
GENÉTICA DEL DESARROLLO
Trata de conocer los genes y proteínas implicados en el desarrollo de un animal pluricelular.
Los investigadores: Antonio García Bellido y Ginés Morata han participan en la investigación en la Genética del desarrollo y han recibido el premio Príncipe de Asturias.
Ginés Morata
Antonio García Bellido
Existen genes, conocidos como homeobox, que codifican proteínas que controlan el tipo de estructura que tiene que desarrollarse en los segmentos de un embrión animal.
Un homeobox es una secuencia de ADN que regula el desarrollo de un ser vivo. Los genes que contienen secuencias de este tipo se llaman genes homeobox.
GENÉTICA DEL DESARROLLO
Las proteínas formadas a partir de genes homeobox muestran a las células del embrión qué estructura deben desarrollar, por ejemplo una pata, un ala o una antena de un insecto.
Gen homeobox Miembro de un grupo de genes involucrados en el control del desarrollo de las partes anteriores y posteriores del cuerpo. Los genes de este grupo contienen un segmento de ADN que se llama homeobox y que es casi idéntico en todas las especies
Secuencia homeobox y proteína
GENÉTICA DEL DESARROLLO
En los cromosomas los genes se ordenan según la parte del embrión cuyo crecimiento controlan.
El desarrollo tiene lugar cuando grupos de genes se activan secuencialmente, determinando el patrón completo del cuerpo - parte delantera y trasera, por ejemplo, y superior e inferior – y, posteriormente, cascadas genéticas sucesivas determinan estructuras cada vez más localizadas.
EPIGENÉTICA
Ciencia que estudia las características de un individuo que no están determinados por la secuencia de nucleótidos del ADN. Las variaciones epigenéticas controlan la actividad de los genes, es decir, los cambios reversibles del ADN que hacen que unos genes se expresen o no, dependiendo de condiciones exteriores.
El epigenoma es la información epigenética global de un organismo.
Los factores que rigen estos caracteres son:• Metilación de la citosina: influye en la formación de ciertas proteínas.• El enrollamiento de la cromatina del núcleo: que puede inhibir la formación de algunas proteínas.• La existencia de determinadas proteínas en el citoplasma influyen en la síntesis protéica sobre los ribosomas.
Hace poco se descubrió que en la cadena de ADN existe una capa en forma de moléculas adheridas, a la que se denominó “capa epigenética” por estar situada sobre la cadena de genes.
Esta capa de información está constituida por proteínas, por radicales como los grupos metilo, acetilo, etc., y por metabolitos, que se adhieren al ADN sin alterar su secuencia.
EPIGENÉTICA
http://www.dailymotion.com/video/xbtwz0_epigenetica-y-alimentacion-somos-lo_school
http://www.dailymotion.com/video/xbv6qd_medicina-epigenetica-el-cancer_schoolhttp://www.dailymotion.com/video/x6y8mz_epigenetica_school
Tanto los hábitos de comportamiento como los riesgos de enfermar de tal o cual dolencia se pueden transmitir por una vía independiente a la genética clásica, una vía alternativa llamada epigenética.
EPIGENÉTICA
La proteína UHRF1 () es una proteína multidominio asociada a la proliferación celular y a la regulación epignética. UHRF1 se une mediante estos domínios específicos a dinucleótidos CpG y recluta repesores transcripcionales, la DNA metiltransferasa (DNMT1) y la histona desacetilasa 1 (HDCA1).
http://www.dailymotion.com/video/xamswn_epigenetica-farmacos-del-futuro-dr_school
BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍA
BIOTECNOLOGÍA
La Biotecnología moderna implica la manipulación deliberada de material genético ( ADN ) de organismos vivos, para: fabricar ó modificar un producto mejorar animales ó plantas desarrollar microorganismos con capacidades determinadas para usos concretos
Está basada en nuevos conocimientos y avances en Genética y Bioquímica, que han permitido:
→ conocer los mecanismos que regulan la expresión genética→desarrollar herramientas ó técnicas biotecnológicas.
TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS
• Técnicas de Ingeniería genética:
permite la transferencia de genes de unos organismos a otros ( OMG)
así como aplicaciones de terapia génica
• Tecnología del ADN recombinante :
permite aislar cualquier región del ADN creando un elevado número de copias de dicha región y averiguar rápidamente su secuencia de nucleótidos.
• Técnicas de clonación celular:
permite la reparación de tejidos y órganos adultos dañados ó defectuosos
• Técnicas de cultivos de células y tejidos:
permite mantener y crecer in vitro células, órganos y embriones durante largos periodos de tiempo.
INGENIERÍA GENÉTICA
Procedimientos para transferir genes de una especie a otra de seres vivos y obtener individuos con combinaciones de genes adecuadas a las necesidades del hombre.
Aplicaciones
Terapia génica
Obtención de organismos genéticamente modificados (OGM)
Los OGM reciben el nombre de trasgénicos y el gen trasferido trasgén.
Ratones transgénicos con el gen de una medusa que determina el color fluorescente
¿Cómo crear transgénicos?
• Para transferir genes de un organismo a otro se necesitan vectores de transporte.
• En los vectores se inserta el gen que se quiere incluir en un organismo.
• Se introduce en el organismo el vector con el gen.
• El organismo receptor integra el nuevo gen y se convierte en transgénico.
• El transgén se expresará y dará lugar al carácter que producía en el organismo que aportó el gen.
Los vectores más utilizados son:
• Plásmidos bacterianos (cadenas circulares de ADN)
• Virus
BacteriófagoBacteria Escherichia coli
Esquema de una bacteria
El proceso requiere cortar y pegar genes.
¿Cómo crear transgénicos?
Para cortar se necesitan tijeras y las tijeras que se utilizan en ingeniería genética son las enzimas de restricción (endonucleasas de restricción).
En 1968 se encontraron enzimas de restricción en bacterias y se observó que las utilizan para romper los ADN de virus infecciosos.
La unión de fragmentos de ADN cortados es posible gracias a la complementariedad de las bases nitrogenadas. El proceso se lleva a cabo por medio de enzimas ADN-ligasas.
Cuando se intercala un segmento de ADN extraño en un ADN receptor se obtiene un ADN recombinante.
¿Cómo crear transgénicos?
La enzima de restricción rompe las dos cadenas de la molécula de ADN dejando bordes cohesivos.
El gen que se desea insertar en el plásmido se une a los bordes cohesivos por la acción de la ADN-ligasa.
Enzimas de restricción: Cortan las cadenas de ADN..
Las ligasas: unen extremos cohesivos (bases complementarias).
¿Cómo crear transgénicos?
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
A) Obtención de microorganismos genéticamente modificados
B) Obtención de productos industriales, farmacéuticos y médicos
C) Plantas transgénicas
D) Animales transgénicos
E) Terapia génica
SCID: Inmunodeficiencia combinada severaCerdo con morro fluorescente
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
MICROORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS:
1. Mejora del medio ambiente: Es el caso de los microorganismos empleados en la limpieza del medio ambiente. Por ejemplo para digerir el petróleo de las mareas negras o en el suelo (biorremediación).
• Algunas bacterias, modificadas genéticamente, son capaces de eliminar residuos radiactivos.
• Otras bacterias se han modificado para que produzcan plásticos biodegradables.
2. Producción de biocombustibles: algunas levaduras transgénicas pueden formar bioalcoholes y biodiesel.
Biorremediación
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
• Antibióticos: hoy día la tetraciclina y la penicilina se obtienen de bacterias y hongos modificados genéticamente.
• Enzimas: con aplicaciones industriales, como fabricar detergentes que eliminan las manchas de la ropa. Las enzimas se producen a partir de bacterias y hongos transgénicos.
• Proteínas humanas: con fines terapéuticos y obtenidas a partir de microorganismos transgénicos, como: la insulina humana, el interferón y el factor antihemofilia.
Obtención de insulina transgénica
OBTENCIÓN DE PRODUCTOS INDUSTRIALES, FARMACÉUTICOS Y MÉDICOS
En 1978 los microbiólogos Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith recibieron el Premio Nobel de Medicina por el descubrimiento de las endonucleasas de restricción.
El primer uso práctico de su trabajo fue la manipulación de la bacteria E. coli para producir insulina humana.
Actividad: obtención de insulina transgénica
Completar el esquema a con los términos que faltan
Respuestas actividad de la insulina humana
1. plásmido bacteriano2. gen de la insulina humana3. Escherichia coli4. insulina5. bacteria E. coli recombinante6. insulina humana purificada
PLANTAS TRANSGÉNICAS
Se obtienen transfiriendo a las plantas genes de distintos organismos con el fin de obtener nuevas variedades de plantas útiles para el hombre.
Un procedimiento frecuente es el de utilizar el plásmido Ti, presente en la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens. También se utilizan microinyeciones de genes.
genes vir= virulencia, dirigen el proceso de infección
Agalla o tumor producido por la bacteria en una planta
En el proceso transgénico se elimina la parte del plásmido Ti que induce tumores
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
PLANTAS TRANSGÉNICAS
1. Plantas resistentes a los herbicidas (modificadas con un gen bacteriano): soja, algodón y maíz.
2. Plantas resistentes a plagas de insectos (con genes bacterianos que producen venenos, no dañinos para personas ni para las plantas).
3. Plantas productoras de antibióticos y toxinas que atacan a los microorganismos.
Cultivo de planta transgénica en un medio selectivo
Cultivos en cámaras acondicionadas
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
PLANTAS TRANSGÉNICAS
1. Plantas resistentes a las heladas, las sequías o al exceso de salinidad del suelo. Por ejemplo en las fresas transgénicas se ha insertado un gen de pez ártico que produce proteínas anticoagulantes.
2. Plantas que retrasan la maduración: se ha hecho con tomates.
3. Plantas con mayor valor nutritivo: arroz amarillo que produce provitamina A
4. Plantas con fines farmacológicos: para producir algunas proteínas útiles como medicamentos.
Tomates azules terapéuticos que, modificados genéticamente, sirven para crear vacunas, entre otros fines.
Arroz convencional y arroz transgénico rico en b-caroteno.
En naranja, los países que producen más del 95% de la producción total de los OMG
ANIMALES TRANSGÉNICOS
Obtenidos a partir de la inserción en sus células de un gen de otro organismo. Se emplean técnicas del ADN recombinante.
Aplicaciones:
1. Mejora de la producción animal: como ovejas con mejor lana o cerdos con carme más magra.
2. Aumento de la resistencia a algunas enfermedades
3. Fabricar órganos para trasplantes (Xenotrasplante) : una de las especies más adecuada es el cerdo por su tamaño. Los trabajos que se realizan van encaminados a obtener cerdos trasgénicos con modificaciones inmunitarias para evitar el rechazo.
4. Creación de granjas farmacéuticas: para obtener moléculas biológicas empleadas en medicina. Por ejemplo a partir de la leche de vacas y ovejas transgénicas se pueden purificar las sustancias deseadas.
http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/animales_transgenicos.swf
APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
TERAPIA GÉNICA
En un sentido estricto, por terapia génica humana (TG) se entiende la "administración deliberada de material genético en un paciente humano con la intención de corregir un defecto genético específico".
Otra definición más amplia considera la terapia génica como "una técnica terapéutica mediante la cual se inserta un gen funcional en las células de un paciente humano para corregir un defecto genético o para dotar a las células de una nueva función".
La transferencia de genes terapéuticos se puede llevar a cabo en el laboratorio (ex vivo) o directamente en las células del cuerpo
Terapia génica somática
La TG se puede llevar a cabo en :
• Células somáticas (terapia génica somática). Actualmente se investiga sobre la utilización de células transgénicas para curar el parkinson, alzheimer y algunos tipos de cáncer
• Células de la línea germinal (espermatozoides, óvulos o las células que las originan) en cuyo caso se denomina terapia génica germinal. Esta terapia presenta muchos problemas éticos y actualmente solo se realiza en ratones de laboratorio.
Las alteraciones genéticas producidas en las células somáticas no se transmiten a la descendencia mientras que las modificaciones de las células germinales pueden transmitirse a las generaciones posteriores.
TÉCNICAS DE INSERCIÓN GÉNICA
La introducción de un gen normal en células humanas (o en otros organismos) puede realizarse por medios físicos, químicos o utilizando virus como vectores:
•Métodos físicos Métodos químicos Vectores virales•Microinyección Lípidos Retrovirus•Electroporación Fosfato cálcico Adenovirus•Microproyectiles Liposomas Herpetovirus herpesvirus)
Microinyección Método del fosfato cálcico Vector vírico
TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE
El ADN recombinante se obtiene cuando un fragmento de ADN específico de un individuo se inserta en el ADN de otro.
El ADN recombinante es la base de los transgénicos y de la clonación molecular
Clonación molecular de un fragmento de ADN: es la obtención de millones de copias de dicho fragmento (reproducción asexual).
En la clonación molecular se utilizan generalmente plásmidos recombinantes que se incuban con un cultivo de bacterias ( por ejemplo E. coli). En estas condiciones, algunas de las bacterias se transforman al incorporar un plásmido recombinante.
Después se seleccionan las bacterias con el gen incorporado (por ejemplo con el que da lugar a insulina humana) y se mantienen en condiciones de crecimiento para que se reproduzcan y originen millones de moléculas de ADN recombinante (Clon de ADN).
Los clones producen la molécula deseada a gran escala.
Se denomina Genoteca de ADN a la colección de clones obtenidos a partir de un ADN de interés.
HUELLA GENÉTICA
• En 1985, un genetista británico , ALEC JEFFREY,descubrió un método para distinguir con facilidad unos individuos de otros a través de su “huella dactilar de ADN”
•Se basa en el hecho de que existen fragmentos cortos de ADN que se repiten a lo largo del genoma, una y otra vez, y dicho número de repeticiones varía de una persona a otra.
• Estos fragmentos repetitivos son considerados “ADN basura” por no codificar proteínas.
•Jeffreys comprobó su descubrimiento comparando muestras de ADN entre individuos de la misma familia y observó que había tanta variabilidad de una a otra, que se podía determinar quien era quien.
APLICACIONES DE LA HUELLA GENETICA
•Pruebas de paternidad
•Criminología : identificación de sospechosos
•Estudios de compatibilidad: donaciones de órganos
•Identificación de restos humanos por comparación con familiares
La huella genética
Ciertas regiones del ADN se repiten.
El número de veces que se repiten estas regiones difiere en cada individuo.
Tiene aplicaciones en investigaciones criminales, en identificaciones y parentescos
Reacción en cadena de la polimerasa
http://www.youtube.com/watch?v=vpAyYYArB0Y
La técnica de “ La reacción en cadena de la polimerasa” (PCR) fue dada a conocer en abril de 1983 por Kary Mullis. Esta técnica consiste en obtener in vitro secuencias específicas de ADN.
Se basa en la repetición de un ciclo formado por tres etapas: 1ª Desnaturalización del ADN doble cadena2ª Hibridación de los cebadores a la zona 3´ específica de cada una de las hebras3ª Extensión del cebador por actuación de la DNA polimerasa
CÉLULAS MADRE
Son aquellas células con capacidad de autorrenovación (es decir, producir más células madre) y de originar células hijas que a su vez pueden dar lugar, por diferenciación, a distintos tipos celulares especializados (células musculares, células epiteliales, etc.).
Actualmente se pretende obtener células madre que se mantengan en cultivo en el laboratorio, y que bajo determinados estímulos puedan convertirse en células diferenciadas.
Blastocisto expandido
Tipos de células madre:1. Las células madre totipotentes: pueden
crecer y formar un organismo completo.2. Las células madre pluripotentes no
pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula.
3. Las células madre multipotentes son aquellas que sólo pueden generar células de su misma capa o linaje embrionario de origen.
4. Las células madre unipotentes pueden formar únicamente un tipo de célula particular.
Clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética.
En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.
CLONACIÓN
Clonación de la oveja Dolly
Cuestiones:
1. ¿Qué es el ADN recombinante?
2. ¿En qué consiste la biotecnología y qué tipo de conocimientos han permitido avanzar en estas técnicas?
3. ¿Qué utilidad práctica tiene hoy día la biotecnología?
4. ¿Qué tipos de técnicas biotecnológicas se llevan a cabo hoy día?
5. ¿En qué consiste la ingeniería genética?
6. ¿Qué es una enzima de restricción? ¿En qué organismos y en qué año se encontraron las primeras enzimas de restricción?
7. ¿Qué función o funciones desempeñan los plásmidos en los organismos que los poseen? ¿Qué es un vector de expresión?
8. ¿Qué es y cómo se obtiene un organismo transgénico?
9. ¿Qué aplicaciones tiene la ingeniería genética?
10. ¿Para qué se utilizan los microorganismos transgénicos?
11. ¿En qué consiste la biorremediación?
12. ¿Cuál es la utilidad de las plantas transgénicas?
13. ¿Qué es una granja farmacéutica?
14. ¿En qué consiste la terapia génica humana?
15. ¿Cuál es el significado de los términos: terapia genica somática y terapia génica germinal?
16. ¿Qué enfermedades se tratan hoy día de curar con terapia génica?
17. ¿Cuáles son las técnicas que se emplean en la terapia génica?
18. ¿Qué es la clonación molecular?