LA NUEVA BIOTECNOLOGÍA Ingeniería genética: técnicas que permiten manipular la información genética de un ser vivo. TECNOLOGÍA TRADICIONAL DEL ADN RECOMBINANTE CLONACIÓN DE GENES: Obtención de muchas copias de un gen CLONACION UTILIZANDO CÉLULAS HOSPEDADORAS BACTERIANAS ETAPAS: 1. Obtención del gen 2. Inserción del gen en un vector (cadena de ADN apropiada) 3. Introducción del vector en una célula hospedadora (Bacteria) 4. Comprobación de la presencia y expresión del gen introducido 5. Multiplicación de la bacteria para obtener el gen deseado 1. Obtención del gen En células procarióticas que no contienen intrones se obtiene directamente por métodos físicos y químicos En células Eucarióticas a partir de un ADN C que se obtiene mediante ARN m y transcriptasa inversa Al gen se le añade un marcador: gen resistente a antibióticos o genes de bioluminiscencia 2. Inserción del gen en un vector Los vectores suelen ser Plásmidos y algunos virus Los enzimas utilizados son endonucleasas de restricción y ADN ligasas Cuando se usan virus deben ser virus lisogénicos a los que se les ha alterado los genes encargados de inducir la lisis Se obtiene una molécula de ADN recombinante 1
3. Introducción del vector en una célula hospedadora Se suele utilizar Escherichia coli y Bacillus subtilis Requisitos de la célula hospedadora: Crecimiento rápido No ser patógenas Ser capaces de tomar ADN del medio Ser estables en un cultivo Bajo costo del cultivo Métodos de introducción Transformación. En Procariontes. Toma el ADN del medio y lo incorpora a su genoma Microinyección y electroporación en células eucarióticas Transducción utiliza como vector un virus y puede penetrar en células procarióticas y eucarióticas. Para la manipulación genética en plantas se utiliza la bacteria Agrobacteriun tumefaciens que transfiere genes de una manera natural a las plantas que parasita 4. Comprobación de la presencia y expresión del gen introducido Es importante esta comprobación antes de provocar la multiplicación celular 2
CLONACION UTILIZANDO CÉLULAS HOSPEDADORAS EUCARIÓTICAS La clonación en eucariotas presenta modificaciones debido a: Los genes de eucariotas contienen intrones. Los mecanismos de expresión génica son mas complejos. Cada tipo celular expresa ciertos genes. Las células eucarióticas no tienen sistemas naturales de captación de ADN del entorno. La clonación en eucariotas ofrecerá un resultado diferente dependiendo del tipo de células en las que se inserte el gen. Cuando se inserta en células reproductoras o embrionarias, el gen insertado aparecerá en todas las células del organismo siendo un organismo transgénico Cuando el gen se inserta en un tipo concreto de células somáticas, solamente se encontrará en un tejido. Este procedimiento se utiliza en terapia génica TECNOLOGÍA DE LA REACCION EN CADENA DE LA POLIMERASA Permite obtener múltiples copias de un pequeño fragmento de ADN Se basa en sucesivos ciclos de síntesis, en los que sirven como molde las cadenas formadas en el ciclo anterior Hacen falta: Cadena molde de ADN desnaturalizada a temperaturas elevadas Desoxinucleótidos trifosfato Cebador de ADN ADN Polimerasa 3
APLICACIONES DE LA INGENIERIA GENÉTICA Aplicaciones médicas: 1. Fermentaciones microbianas para la obtención de antibióticos 2. Obtención de proteínas de mamíferos ( insulina, hormona del crecimiento,factores de coagulación) Por Ej, obtención de insulina a través de la levadura Saccharomyces cerevisiae 3. Obtención de vacunas La mayoría de los factores antigénicos son proteínas (Ej vacuna de la hepatitis B). Se eliminan riesgos de contraer la enfermedad por vacunación. Creación de plantas productoras de vacunas en productos comestibles 4. Diagnóstico clínico identificación de los genomas de los agentes patógenos mediante moléculas sonda de ADN. Ej Identificación de Salmonella 5. Terapia génica. Terapia que corrige la causa de la enfermedad por manipulación de las células del organismo enfermo para que pueda sintetizar la molécula defectuosa 6. Uso de organismos transgénicos como modelos vivos para estudio de enfermedades, o como productores de medicamentos Aplicaciones en agricultura y ganadería 1. Obtención de organismos transgénicos (animales y plantas)se busca mejorar la producción, la calidad nutricional y la resistencia a plagas. Importancia de Agrobacterium tumefaciens como portadora de los genes 2. Obtención de organismos clónicos, por disgragacion de celulas embrionarias o por transferencia de un núcleo a un ovocito enucleado 3. Biotecnología ambiental aprovecha la capacidad de biodegradación de algunas bacteria para trasmitirlas o otros organismos 4
Proyecto Genoma Humano Los primeros genomas secuenciados fueron cromosomas bacterianos, genomas de virus y posteriormente se abordo la secuenciación de cromosomas de eucariotas. El Proyecto Genoma Humano consistió en la secuenciación completa de los cromosomas humanos. Fue realizada por varios equipos internacionales. La secuencia completa de los nucleótidos del genoma humano se completo en abril del 2003. La información haploide contiene 3000 millones de pares de bases. Otros objetivos del proyecto: Localizar y situar todos los genes Conocer las relaciones entre grupos de genes Descubrir e identificar nuevos genes Algunas conclusiones sacadas hasta ahora: Solo una pequeña parte del ADN humano codifica para proteinas o ARN.Mas del 90% del ADN no tiene aun una funcion conocida Se piensa que el 99,9 % de los genes son iguales entre todos los seres humanos, solamente el 0,1 % restante es la causa de las diferencias Algunas aplicaciones: Farmacogenómica, diseño de fármacos de acuerdo con la información concreta de ciertos genes La modificación o introducción de genes en embriones con el fin de corregir enfermedades, dentro de límites bioéticos 5