GENÉTICA MOLECULAR Ingeniería genética
Biotecnología La definición actual del término biotecnología es el empleo de organismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para los seres humanos, e incluye la producción de proteínas recombinantes, el mejoramiento de cultivos y del ganado, y el empleo de organismos para descontaminar el medio ambiente. La biotecnología utiliza técnicas, denominadas en su conjunto ingeniería genética, que sirven para modificar y transferir genes de un organismo a otro.
Ingeniería genética La ingeniería genética, comprende un conjunto de técnicas que hacen posible el aislamiento, estudio, modificación y transferencia de genes de un organismo a otro. Usos Obtener vacunas (por ejemplo, contra la hepatitis B), interferón, fármacos, hormonas como la insulina y la hormona del crecimiento humano. Enzimas para disolver manchas, como las que se usan en los detergentes en polvo. Enzimas para la industria alimenticia, como las empleadas en la elaboración del queso y en la obtención de jugos de fruta, entre otras. Plantas resistentes a enfermedades. Terapia génica. Acortar y hacer más precisos los procedimientos de mejora animal y vegetal con el fin de conseguir una mayor producción y mejor calidad nutricional. Entre otros.
Ingeniería genética Las técnicas que emplea la ingeniería genética se denominan técnicas de ADN recombinante. Los organismos que reciben un gen que les aporta una nueva característica se denominan organismos genéticamente modificados (OGM) o transgénicos. Se utilizan enzimas de restricción, que cortan fragmentos de ADN en sitios específicos cada una de las hebras. Luego los extremos libres (bordes pegajosos) pueden unirse a otros fragmentos de ADN, aunque sean de especies diferentes.
Ingeniería genética Metodología Identificar un carácter deseable en el organismo de origen. Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés), aislarlo y caracterizarlo. Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector), para que este sea funcional en el organismo receptor. Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al organismo receptor. Hacer crecer y reproducir el organismo receptor, ahora modificado genéticamente.
Ingeniería genética Para introducir un gen en un organismo hospedador, el transgén debe ir dentro de una molécula de ADN capaz de replicarse dentro del hospedador llamado vector de clonación. Los plásmidos son usados como vectores de clonación en el caso de manipular genéticamente una bacteria. Los plásmidos son ADN ajeno al cromosoma principal de las bacterias y que las bacterias absorben de modo natural.
Ingeniería genética Para modificar genéticamente una bacteria se fabrica un plásmido portador del gen que se quiere introducir y además portador de una característica que permita diferenciar qué bacterias han absorbido el plásmido artificial y qué bacterias permanecen sin transformar. Por eso el plásmido artificial porta un gen de resistencia a antibiótico y la bacteria que va a ser modificada debe ser de una cepa inicialmente sensible al antibiótico, es decir, inicialmente no portadora del gen de resistencia a antibiótico
Ingeniería genética Virus como vectores de clonación
Ingeniería genética Aplicaciones para la agricultura Se extrae un gen bacteriano con una característica deseable (crecimiento, resistencia a plagas, etc.), se combina con el genoma de una célula vegetal, se cultivan estas células en laboratorio para aumentar su número, y así, se obtienen plantas con la característica deseada. Ejemplo: tomates Rocky de maduración lenta.
Ingeniería genética Aplicaciones para la agricultura Resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianas El maíz transgénico de Novartis es resistente al herbicida Basta y también es resistente al gusano barrenador europeo (contiene el Gen de resistencia a la toxina Bt de Bacillus thuringiensis) produce su propio insecticida. Mejora de la calidad de los productos agrícolas Síntesis de productos de interés comercial Anticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables
Ingeniería genética Aplicaciones para la industria farmacéutica En este ejemplo, se usa el plásmido de una bacteria para transportar el gen de la insulina humana. Luego este ADN recombinado se introduce en bacterias E. coli para que se multiplique y se produzca la hormona en grandes cantidades, se extrae de las bacterias, se purifica y se vende en el comercio farmacéutico.
La terapia génica es un tratamiento médico que consiste en manipular la información genética de células enfermas para corregir un defecto genético, o para dotar a las células de una nueva función que les permita superar una alteración. Aplicaciones: Se usan virus como vectores intracelulares que portan genes terapéuticos (para el tratamiento de una enfermedad). Los virus se introducen en células humanas cultivadas en laboratorio que captan el gen terapéutico, después son ingresadas al organismo enfermo (técnica ex vivo), o bien los virus se introducen directamente al organismo enfermo (técnica in vivo). Ejemplo inmunodeficiencia combinada grave. Ingeniería genética
Productos transgénicos Los organismos transgénicos están genéticamente modificados, pero con genes pertenecientes a otros organismos muy distintos a ellos (distinta especie). Por ejemplo, un organismo genéticamente modificado podría ser una rata con genes de otra rata. Un organismo transgénico sería una merluza modificada con genes de un salmón.
Ejercicios Un plásmido contiene un gen que confiere resistencia a ampicilina y otro a tetraciclina. Se utiliza una enzima de restricción, cuyo sitio de corte está en el gen de resistencia a tetraciclina, para insertar un gen de interés. El plásmido se incorpora al cultivo bacteriano y luego se siembra en 4 placas de Petri, según muestra la tabla. Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4 Agar nutritivo + ampicilina Agar nutritivo + Tetraciclina Agar nutritivo + Ambos antibióticos Agar nutritivo Sin antibióticos Al respecto, las bacterias que incorporaron el plásmido recombinante deberían crecer A) en todas las placas. B) solo en la placa 3. C) solo en la placa 4. D) tanto en la placa 1 como en la placa 4. E) tanto en la placa 2 como en la placa 4. D
En ingeniería genética, qué característica de los virus permite la introducción de genes a las células eucariontes? A) Capacidad de infección A B) Presencia de transcriptasa inversa C) Ausencia de organelos simbiontes D) Presencia de un solo tipo de ácido nucleico E) Capacidad de estimular la respuesta inmunológica
La producción de vegetales genéticamente modificados, permite obtener I) plantas resistentes a plagas. II) plantas tolerantes a herbicidas. III) alimentos enriquecidos en algún nutriente. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo I y II. D) solo II y III. E) I, II y III. E
Cuál(es) de las siguientes opciones se usa(n) como herramienta(s) biotecnológica(s) para el procesamiento y la transferencia de material genético desde un organismo a otro de diferente especie? I) Virus. II) Plasmidios bacterianos. III) Enzimas de restricción bacterianas. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) I, II y III. E
Proyecto genoma humano Uno de los proyectos más controvertidos de la biología actual es el Proyecto Genoma Humano. El Genoma Humano es el conjunto de todos los genes que posee nuestra especie, distribuidos entre los 23 pares de cromosomas que tenemos en nuestras células. Además se incluye la información genética contenida en las mitocondrias. Los objetivos del proyecto son: Identificar los, aproximadamente, 30.000 genes humanos del ADN. Determinar la secuencia de las 3.000 millones de bases nitrogenadas que conforman los nucleótidos del.adn. Acumular la información en bases de datos. Desarrollar, de modo rápido y eficiente, tecnologías de secuenciación (PCR, RAPD, RFLP, microsatélites,.hibridación, marcadores, etc.). Desarrollar herramientas para análisis de datos. Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que derivan del proyecto.
Pregunta PSU Cuál de las siguientes opciones define adecuadamente el concepto de genoma humano? A. Toda la cromatina presente en el ser humano. B. El total de ácidos nucleicos que contiene una persona. C. La suma de todo el DNA de cada una de las células del individuo. D. El DNA mitocondrial y el de los 23 pares de cromosomas de la especie. E. El porcentaje total de genes que codifican en cada célula del organismo.
Clonación reproductiva
Clonación terapéutica