UD 3. La Revolución Genética

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2 UD 3. La Revolución Genética 1. INTRODUCCIÓN: El ADN, la genética. 2. La ingeniería genética 3. Para qué sirve la ingeniería genética? Aplicaciones 4. Transgénicos 5.El Proyecto Genoma Humano (PGH) 6. Organismos y alimentos transgénicos 7. Otros: células madre, reproducción asistida, clonación, trasplantes.

3 Cuestiones previas (debate) 1. Sabes por qué nos parecemos a nuestros padres? 2. Sabrías explicar qué se entiende por ADN, cromosoma y gen? 3. Qué es para ti la ingeniería genética? 4. Qué entiendes por células madres? 5. Sabes qué es un niño probeta? 6. Debemos reproducir embriones humanos para curar enfermedades? 7. Elegirías los genes para hacer un «bebé a la carta»? 8. Comerías alimentos modificados genéticamente? 9. Te mantendrán sano los nuevos tratamientos médicos y podrás vivir para siempre?

4 1. INTRODUCCIÓN: la genética Ciencia que estudia todo lo referente a los genes. Los genes son trocitos de ADN. Qué es el ADN? Molécula que portan todos los seres vivos y contiene la información para desarrollar las características básicas de ese ser vivo ADN cromosomas genes

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6 DNA = DNI Cada uno de nosotros es único. A nivel genético también, excepto en el caso de los gemelos idénticos. Aun así, los genes no tienen la última palabra (más bien tienen la primera) y los factores ambientales hacen que los gemelos acaben siendo también únicos, ya antes de nacer. Sólo un 0,1% de nuestro genoma nos hace diferentes de los otros humanos, pero como el genoma es muy largo (3000 millones de caracteres), este 0,1% significa muchas diferencias!

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8 y qué hacen los genes? Determinan caracteres de los seres vivos que se heredan: por ejemplo color de los ojos, altura, forma de la nariz, color de piel, etc. Y se expresan para: Fabricar células o sustancias químicas de nuestro cuerpo que hay que reponer (células que se mueren, sustancias para hacer la digestión, para reparar un herida, etc.). Que los seres vivos se adapten al medio ambiente. Ej: si ascendemos una montaña donde hay menos oxígeno los genes se expresan para aumentar la cantidad de hemoglobina en la sangre. Se expresan, no se modifican!

9 ACTIVIDAD 1. Crea un glosario de nuevos términos: ADN Nucleótido (ir a la pág. 101) Fenotipo y Genotipo (pág 27. Claves para comprender) Gen Genoma Cromosoma Enzima Plásmido Clonación, clon Célula madre Biotecnología Bioética

10 Actividades: Trata de explicar qué es el ADN y haz un dibujo de la macromolécula que sea representativo. Dónde se encuentran los cromosomas y qué relación tienen con el ADN? Explica cómo se origina un organismo modificado genéticamente. Ventajas/desventajas de los transgénicos Explica cómo podría fabricarse un fármaco mediante la ingeniería genética. Pon algún ejemplo. Qué es la terapia génica? Realiza un esquema de los contenidos de este tema siguiendo como modelo el del libro.

11 2. EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA GENÉTICA La ingeniería genética es un conjunto de técnicas cuyo objetivo es trasplantar genes entre los seres vivos (algo parecido al cortar y pegar que empleamos con los procesadores de texto). También se le conoce con el nombre de tecnología del ADN recombinante. Permite modificar el genoma de una planta, un animal o una bacteria y lo convierte en un Organismo modificado genéticamente

12 3. Y para qué sirve la Ingeniería Genética? APLICACIONES 1. Producción de fármacos Para producir moléculas que no se pueden producir por otros métodos o son demasiado caras. Moléculas que en condiciones normales las fabrica nuestro cuerpo pero en algunos individuos enfermos tienen que ser administradas Ejemplo: la insulina. En la actualidad los diabéticos se suministran insulina obtenida por bacterias a las que se les ha introducido el gen de la insulina de los humanos.

13 Industria farmacéutica El primer producto que se produjo y se comercializó fue la insulina humana. La producción de insulina humana en el interior de bacterias permitió prescindir de las insulinas de cerdo y de vaca que se venían inyectando los diabéticos y que, al no ser idénticas a la humana, podían producir algunos problemas relacionados con reacciones inmunológicas adversas. Pharming es el uso de la manipulación genética para obtener fármacos. Gracias a las modificaciones genéticas ahora hay plantas de tabaco que fabrican antibióticos o vacunas.

14 2. Terapia génica Es el tratamiento de enfermedades genéticas. Se basa en la introducción de genes sanos en un ser vivo para sustituir genes defectuosos causantes de la enfermedad. Está en fase de investigación y experimentación Podrá curar enfermedades como el cáncer.

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16 1.Extracción del paciente células con genes defectuosos 2. Se inyectan en esas células genes sanos 3. Las células con genes sanos se vuelven a inyectar al paciente y así cura la enfermedad

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18 AGRICULTURA Agricultura y ganadería - Obtención de plantas transgénicas Alimentos transgénicos - Se les introduce genes para: - Que produzcan más cantidad. - Mayor resistencia a herbicidas, plagas,etc - Den frutos con mejor aspecto. Maiz transgénico Soja transgénica

19 Agricultura y ganadería GANADERÍA - Obtención de animales transgénicos - Se les introducen genes para: Mayor productividad: ganado vacuno que produzca más leche Crecimiento más rápido: peces en los que se introduce la hormona del crecimiento de otros peces para que crezcan más rápido. Mayor resistencia a condiciones ambientales: peces resistentes al frío.

20 Aplicacion medioambiental Biorremediación: utilización de bacterias transgénicas para solucionar problemas ambientales. Ej: bacterias que en condiciones normales degradan petróleo se modifican por ingeniería genética para que además puedan desarrollarse en condiciones concretas, como en alta salinidad. Ej: bacterias que en condiciones normales pueden vivir con alta salinidad se modifican para que además puedan degradar petróleo.

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22 Bioadsorción - Bacterias genéticamente modificadas que fijan en la superficie de sus células (adsorben) ciertos metales que interesa retirar del medio. Ejemplo: - en las depuradoras para retirar grandes cantidades de metales que contaminan las aguas

23 4. TRANSGÉNICOS Organismo transgénico: aquellos que se desarrollan a partir de una célula en la que se han introducido genes (genes de interés) procedentes de otro ser vivo.

24 LOS TRANSGÉNICOS UN TRANSGÉNICO (ORGANISMO MODIFICADO GENÉTICAMENTE, OMG) ES UN ORGANISMO VIVO QUE HA SIDO CREADO ARTIFICIALMENTE MANIPULANDO SUS GENES. PLANTAS TRANSGÉNICAS: MAÍZ, SOJA, TOMATE, ALGODÓN, ETC. ESPAÑA ES EL PRIMER PAIS EUROPEO PRODUCTOR DE MAIZ ANIMALES TRANSGÉNICOS: SALMÓN, RATONES, OVEJAS, VACAS, CERDOS, ETC. MICROORGANISMOS: BACTERIAS Y VIRUS. EN 1982 SE FABRICÓ POR PRIMERA VEZ INSULINA GRACIAS A LA BACTERIA E. COLI. PRIMER ALIMENTO: EL TOMATE.

25 RESISTENCIA A INSECTOS. LOS MAYORES PROGRESOS EN LA OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS RESISTENTES A INSECTOS HAN SIDO CONSEGUIDOS A PARTIR DE LA PROTEÍNA INSECTICIDA DE Bacillus thuringensis.

26 PRINCIPALES PRODUCTORES DE PLANTAS TRANSGÉNICAS ESTADOS UNIDOS: SOJA, MAÍZ, PAPAYA, CALABAZA, ALGODÓN. ARGENTINA: SOJA, MAÍZ Y ALGODÓN. CANADÁ: SOJA y MAÍZ. BRASIL: SOJA. CHINA: ALGODÓN PROFESOR:LUIS RIESTRA/IES JOVELLANOS.GIJÓN

27 Pasos formación del organismo transgénico Se localiza en células de un ser vivo (animal) los genes de interés que queremos trasplantar en otro ser vivo (bacteria). Ejemplo: gen animal que es responsable de fabricar insulina en los animales. Se seleccionan vectores para esos genes de interés. Un vector es un vehículo para introducir genes en las células de otro organismo (los más frecuentes son moléculas de ADN de bacterias, llamadas plásmidos) Se insertan los genes de interés (insulina) en el plásmido. El plásmido con el gen de interés se inserta en el otro ser vivo (es decir, la bacteria) Ahora tenemos una bacteria transgénica: tiene genes de la célula animal inicial para fabricar insulina. Así una bacteria que inicialmente no podía fabricar insulina, que es algo que naturalmente solo lo hacen las células animales, ahora puede hacerlo. Las nuevas bacterias transgénicas, se reproducen, y obtenemos muchas nuevas bacterias transgénicas iguales (llamadas clones).

28 Creación de maíz transgénico

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30 Etiquetado

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32 Actividad 2 Lee el texto sobre los transgénicos Saca las ideas principales Escribe una opinión personal bien razonada y argumentada sobre el uso de transgénicos.

33 5. EL PROYECTO GENOMA HUMANO (PGH) 4.1 Qué es el Proyecto? - En 1990 comienza el PGH: estudio del genoma humano, es decir, los genes que forman parte del ADN humano. - En 2003 la comunidad científica presenta el proyecto terminado. Conocemos así todos los genes de los humanos. - Se descubre que el genoma humano se diferencia muy poco del genoma de otros animales, como el chimpancé.

34 ADN 99% idéntico ADN 99,9% idéntico

35 PROYECTO GENOMA HUMANO OBJETIVOS DEL PROYECTO (1990): 1. IDENTIFICAR CUALES SON LOS GENES EXISTENTES Y DETERMINAR SU LOCALIZACIÓN. 2. DETERMINAR LA SECUENCIA EXACTA DE NUCLEÓTIDOS DE CADA GEN CON EL OBJETIVO DE CONOCER LA PROTEINA CODIFICADA. EN 2003 ANUNCIAN LA SECUENCIACIÓN COMPLETA DEL GENOMA HUMANO. CARACTERÍSTICAS DEL GENOMA HUMANO: 1. SOLO EL 2% DEL GENOMA CONTIENE GENES; ES DECIR, PROTEÍNAS. 2. UN PORCENTAJE MUY ALTO ESTÁ FORMADO POR ADN BASURA. 3. SOLO EL 0,1% NOS DIFERENCIA A UNAS PERSONAS DE OTRAS. 4. CONTIENE GENES, PARECIDO AL CHIMPACÉ O A UN RATÓN Y SE DESCONOCE LA FUNCIÓN DE CASI LA MITAD.

36 Y, Qué utilidad tiene? (presente y futuro del proyecto) Terapia génica Identificar individuos portadores de enfermedades genéticas. Huellas genéticas: análisis del 0,1% de ADN que tenemos diferentes los humanos (huella genética) Investigaciones criminales pruebas de paternidad

37 Investigaciones criminales Comparar ADN del supuesto criminal con restos de ADN del lugar del crimen (pelos, sangre, piel, etc.) Si ese 0,1% de los genes que tenemos diferente coincide, se declara culpable al criminal

38 Pruebas de paternidad También es bien conocida la utilidad del análisis del DNA para realizar pruebas de paternidad, que nos dicen si un niño es hijo o no de su supuesto padre.

39 5. REPRODUCCIÓN ASISTIDA REPRODUCCIÓN ASISTIDA (Ley desde 2006) - En el mundo casi el 20% de las parejas presentan problemas a la hora de tener descendencia, por causas muy diferentes. - Por ello se recurre a la reproducción asistida. - 2 tipos: - 1. Inseminación artificial: introducción de semen en el útero por medio de una cánula Fecundación in vitro: realización de la fecundación en el laboratorio, y luego se implanta el embrión en el útero de la madre (bebés probeta).

40 Inseminacion artificial Fecundacion in vitro Muchos embriones. Solo se implanta uno. qué se hace con los demás?

41 6. CÉLULAS MADRE Células de un ser vivo : que : no están especializadas en ninguna función Pueden multiplicarse activamente y dar lugar a otras células no especializadas Son capaces de transformarse en alguno de los más de 200 tipos celulares que tiene un individuo adulto (células del corazón, piel, etc.)

42 Dónde están? CELULAS MADRE ADULTAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

43 Para qué son útiles? En la actualidad se están realizando investigaciones sobre las posibles aplicaciones como: Curar enfermedades: por ejemplo en un infarto mueren células del corazón, en quemaduras mueren células de la piel y necesitamos regenerarlas. Investigaciones básicas: por ejemplo investigaciones de cómo las células se diferencian.

44 La Clonación La clonación es una de las técnicas más modernas utilizadas en biotecnología para obtener copias idénticas de un organismo que nos interesa. La clonación humana o de tejidos humanos es una de las cuestiones que más polémica generan. Los individuos clonados o clones son idénticos al original.

45 Se trasplanta el núcleo de una célula somática (adulta, no sexual) a un óvulo al que se le ha extraído el núcleo. Todos los cromosomas pertenecen a una sola célula.. El resultado es un con, un organismo idéntico al donante.

46 Cómo se hace?

47 Bioética Hoy en día, como has podido comprobar al estudiar esta unidad, el desarrollo científico y técnico de la genética ha conseguido mejorar mucho las condiciones de vida de la humanidad, pero también se ha utilizado en guerras bacteriológicas o en el deterioro del medio ambiente. En definitiva, estos avances de la ciencia han hecho que nos planteemos si todo lo que la ciencia y la tecnología permiten realizar se debe hacer o no. Esto ha planteado un debate en la sociedad y ha dado lugar al concepto de bioética. La posibilidad de intervenir en la reproducción o en las características genéticas de los seres humanos tiene consecuencias éticas y sociales que es necesario tener en cuenta.

48 BIOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES En un sentido amplio, se aplica el término biotecnología al conjunto de procesos industriales que utilizan sistemas biológicos. La producción de quesos, vinos, etc., por ejemplo, pueden considerarse procesos biotecnológicos, ya que utilizan seres vivos (bacterias, levaduras) para su producción. En este sentido la humanidad está empleando la biotecnología desde hace miles de años; además, la selección de variedades de vegetales o de razas de animales se ha hecho desde la antigüedad para incrementar la resistencia de estas variedades a determinadas condiciones ambientales o para mejorar la producción. En un sentido más estricto, la biotecnología utiliza procesos industriales que utilizan organismos modificados genéticamente, es decir, organismos manipulados genéticamente, normalmente organismos transgénicos.

49 Antes pensábamos que el futuro estaba en las estrellas. Hoy sabemos que está en los genes (James Watson, descubridor del ADN)

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