3-La Revolucion Genetica

Biotecnología
Consiste en la utilizacion de un ser vivo o parte de el para la
transformacion de una sustancia en un producto de interes.
Desde antiguo los hombres han aplicado la biotecnologia para
obtener alimentos o farmacos aunque el termino es muy reciente. Fue
acunado por Kart Ereky en 1919.
Se pueden distinguir dos etapas en la biotecnologia:
 1a Etapa: Biotecnologia tradicional, donde no se utilizan
tecnicas de manipulacion del ADN.
 2a Etapa: Biotecnologia moderna, desarrollada a partir del
conocimiento de la estructura del ADN. En esta tecnica se manipula el
ADN de los organismos utilizados.
La cerveza, el pan, el yogur y el queso son alimentos que se han consumido
desde hace mucho tiempo. Sin embargo, se hacen por procesos
biotecnologicos.
Actualmente se modifican geneticamente los microorganismos que los
realizan para mejorar la produccion
La biotecnología tradicional
Se basa en el uso de seres vivos naturales para la obtencion de
productos de interes o el aumento de la produccion.
Los individuos que se utilizan han sido seleccionados mediante
tecnicas de seleccion artificial, esto quiere decir que el hombre ha
potenciado el desarrollo de estos organismos por el beneficio que le
proporcionan.
Aplicaciones de la biotecnologia tradicional:
 Industria ganadera o agricola.
 Seleccion de individuos para la mejora de la especie
 Industria alimentaria.
 Pan: se utilizan levaduras para producir la fermentacion de la
harina.
 Yogur: utiliza bacterias para fermentar la leche.
 Queso: utiliza enzimas animales y microorganismos para cuajar
y fermentar la leche.
 Embutidos: se utilizan microorganismos para fermentar la
carne.
 Bebidas alcoholicas: se utilizan microorganismos para
fermentar el zumo de fruta.
 Industria farmaceutica.
 Utilizacion de microorganismos para la obtencion de
medicamentos y productos quimicos.
La biotecnología moderna
Consiste en la utilizacion de tecnicas de manipulacion del ADN
para la obtencion de individuos que den lugar a productos de interes o a la
mejora de la produccion.
La Biotecnologia moderna requiere el uso de tecnicas de
ingenieria genetica. Se crean organismos geneticamente modificados
(OGM) con distintos fines:
● Industria ganadera o agricola:
 Resistencia a plagas o sequias.
 Resistencia a bajas temperaturas.
 Resistencia a variaciones de salinidad.
 Mayor produccion.
 Produccion de sustancias como vitaminas o proteinas que no
posea el organismo sin modificar.
 Resistencia a herbicidas.
 Industria farmaceutica:
 Se crean organismos geneticamente modificados (OGM) que
sean capaces de formar moleculas o sustancias que no le son propias. De
esta forma se obtienen antibioticos, hormonas, vacunas, y proteinas que
no producen rechazo en el paciente.
 Medicina:
 Diagnostico de enfermedades geneticas para detectar enfermedades
derivadas de la disfuncion de un gen antes de que la enfermedad se
desarrolle ( Alzheimer, Parkinson).
 Conseguir la curacion o el alivio de una enfermedad producida
por la disfuncion de un gen introduciendo en el enfermo el gen “sano” o
inhibiendo la accion del gen defectuoso (terapia genica).
 Comparacion del ADN de un individuo con otro ADN, para
identificar a una victima, para pruebas de paternidad o para la autoria de
un delito.
 Medio ambiente (Biorremediacion):
 Recuperacion de suelos contaminados con metales pesados.
 Obtencion de energia a partir de aguas residuales en las
depuradoras.
 Degradacion de residuos toxicos.
 Obtencion de plasticos biodegradables mediante bacterias
modificadas.
La ingeniería genética
La ingenieria genetica es el conjunto de tecnicas utilizadas en la
manipulacion del ADN. De esta forma podemos:
• Quitar uno o mas genes.
• Anadir uno o mas genes.
• Aumentar el numero de moleculas de ADN.
• Clonar celulas.
• Clonar individuos.
• Crear organismos geneticamente modificados (OGM).
La tecnica para obtener una proteina por ingenieria genetica se
realiza en varios pasos:
• Seleccion y obtencion del gen.
• Seleccion de un vector.
• Formacion de un ADN recombinante.
• Seleccion de una celula anfitriona.
• Sintesis y obtencion de proteinas correspondientes al gen manipulado.
La Tecnologia del ADN Recombinante
a.- Se localiza el cromosoma donde esta el gen a clonar, tb se
selecciona un vector (virus, bacterias) para el como son los
Plasmidos son vehiculos para introducir genes entre organismos
b.- Se aisla el material genetico de la celula animal y el de la
bacteria
c.- Se fragmenta el ADN de la celula animal y el plasmido
bacteriano, se utiliza enzima de restriccion (tijeras biologicas)
d.- El gen aislado se une al plasmido mediante enzimas ligasas
(pegamento biologico)
e.- Se introduce el ADN recombinante en otra bacteria , esta se
reproduce y al cabo de varias generaciones tendremos clones de
celulas portadoras del gen aislado
Terapia Genica
La TERAPIA GENICA es un tratamiento medico que consiste en
manipular la informacion genetica de celulas enfermas para
corregir un defecto genetico o para dotar a las celulas de una
nueva funcion que les permita superar una alteracion.
Con la ayuda de vectores adecuados, que son generalmente virus,
se introduce el gen correcto y se integra en el ADN de la celula
enferma mediante tecnicas de recombinacion genetica.
En principio existen tres formas de tratar enfermedades con
estas terapias:
• Sustituir genes alterados.
Se pueden corregir mutaciones mediante cirugia genica,
sustituyendo el gen defectuoso o reparando la secuencia mutada.
• Inhibir
o contrarrestar efectos daninos.
Se lleva a cabo mediante la inhibicion dirigida de la expresion
genica. Este proceso se desarrolla bloqueando promotores,
interfiriendo con los mecanismos de expresion genica mediante
RNAs anti-sentido que son complementarios de RNA-m y se unen
a ellos bloqueandolos, o, mas recientemente, mediante siRNA
("small interferents RNA", "RNAs pequenos interferentes"), que
bloquean secuencias especificas de RNA, por lo que pueden
inhibir cualquier gen bloqueando sus RNA-m.
• Insertar
genes nuevos.
Se realiza por supresion dirigida de celulas especificas. Se
insertan genes suicidas que destruyen a la propia celula que los
aloja o genes estimuladores de la respuesta inmune. Tambien se
puede introducir una copia de un gen normal para sustituir la
funcion de un gen mutante que no fabrica una proteina correcta
Aplicaciones en la Medicina
OBTENCIÓN DE PROTEINAS DE MAMÍFEROS
Una serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento,
factores de coagulacion, etc ... tienen un interes medico y comercial muy
grande. Antes, la obtencion de estas proteinas se realizaba mediante su
extraccion directa a partir de tejidos o fluidos corporales.
En la actualidad, gracias a la tecnología del ADN recombinante, se
clonan los genes de ciertas proteinas humanas en microorganismos
adecuados para su fabricacion comercial.
Un ejemplo tipico es la produccion de insulina que se obtiene a partir de la
levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina
humana.
OBTENCIÓN DE VACUNAS RECOMBINANTES
El sistema tradicional de obtencion de vacunas a partir de
microorganismos patogenos inactivos, puede comportar un riesgo
potencial.
Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente por
ingenieria genetica. Como la mayoria de los factores antigénicos son
proteinas lo que se hace es clonar el gen de la proteina correspondiente.
Aplicacion en la agricultura
Mediante la ingenieria genetica han podido modificarse las
caracteristicas de gran cantidad de plantas para hacerlas mas
utiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas.
Las primeras plantas obtenidas mediante estas tecnicas fueron un
tipo de tomates, en los que sus frutos tardan en madurar algunas
semanas despues de haber sido cosechados.
Plantas que se iluminan
En la transfeccion vegetal con Agrobacterium se ha ensayado un
marcador inusual: el gen de la enzima luciferasa, de las luciernagas.
El sustrato de esta enzima es una proteina llamada luciferina, que con
ATP y oxigeno desprende luz.
Plasmidos Ti con este marcador, se transfirieron a celulas de tabaco, con
las que se formaron nuevas plantas. Las nuevas plantas obtenidas se
regaron en la oscuridad con agua y luciferina disuelta.
El resultado fue sorprendente: las plantas se iluminaron como si fuesen
unas bombillas de poca potencia o un dibujo de un anuncio fluorescente.
PLANTAS TRANSGÉNICAS
Entre los principales caracteres que se han transferido a
vegetales o se han ensayado en su transfeccion, merecen
destacarse:
• Resistencia
a herbicidas, a insectos y a enfermedades
microbianas.
Ya se dispone de semillas de algodon, que son insensibles a herbicidas.
Para la resistencia a los insectos se utilizan cepas de Bacillus
thuringiensis que producen una toxina (toxina - Bt) danina para las
larvas de muchos insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre las
plantas transgenicas con este gen.
Respecto a los virus se ha demostrado que las plantas transgenicas con el
gen de la proteina de la capsida de un virus, son resistentes a la invasion
de dicho virus.
• Incremento
del rendimiento fotosintético
Para ello se transfieren los genes de la ruta fotosintetica de plantas C 4
que es mas eficiente.
• Mejora
en la calidad de los productos agrícolas
Tal es el caso de la colza y la soja transgenicas que producen aceites
modificados, que no contienen los caracteres indeseables de las plantas
comunes.
• Síntesis
de productos de interés comercial
Existen ya plantas transgenicas que producen anticuerpos animales,
interferon, e incluso elementos de un poliester destinado a la fabricacion
de plasticos biodegradables
• Asimilación
de nitrógeno atmosférico
Aunque no hay resultados, se ensaya la transfeccion del gen nif
responsable de la nitrogenasa, existente en microorganismos fijadores
de nitrogeno, y que permitiria a las plantas que hospedasen dicho gen,
crecer sin necesidad de nitratos o abonos nitrogenados, aumentando la
sintesis de proteinas de modo espectacular.
Aplicacion Medioambiental
• Biorremediación:
Es caulquier proceso que utilice microoganismos, hongos, plantas o las
enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por
contaminantes a su condicion natural.
Puede ser empleada para atacar contaminantes especificos del suelo, por
ejemplo, la degradacion bacteriana de hidrocarburos( limpieza de grandes
derrames de petroleo), por medio de la adiccion de fertilizantes con
nitraros o sulfatos, para estimular la reproduccion de bacterias
nativas o exogenas (introducidas) y de esta forma facilitar la
descomposicion del petroleo crudo.
-La biorremediacion usando organismos fue inventado por el cientifico
norteamericano georgue Robinson (este trabajo como ingeniero del
petroleo y experimentaba con microbios en frascos contaminados de
petroleo).
Reproduccion Asistida
a-inseminacion Artificial
b.- inseminacion in vitro
La clonación
La palabra CLON significa copia exacta. Con la ingeniería
genética podemos obtener clones de ADN, de células o de organismos
completos.
Así, se pueden distinguir tres tipos de clonación:
● Clonación celular: se utiliza para obtener copias de ADN
mediante unas células llamadas células anfitrionas. Existe otra técnica
más rápida en la que se obtiene un mayor número de copias, llamada PCR o
Amplificación del ADN.
● Clonación de células: con esta técnica podemos obtener células
iguales. De esta forma se crean tejidos reparadores de otros que estén
enfermos o deteriorados, sin que se produzca rechazo por parte del
enfermo.
● Clonación de organismos completos: se obtienen individuos que
son genéticamente idénticos.
Bioetica
Desde las publicaciones de los primeros experimentos en
ingenieria genetica, en la decada de los setenta, una enorme
controversia se abrio en el mundo cientifico y social de aquella
epoca. Las perspectivas que abrian los nuevos descubrimientos
variaban desde un mundo maravillososin enfermedades, con un
increible rendimiento agricola y ganadero, todo tipo de nuevos
farmacos, hasta un mundo catastrofista dominado por una
minoria desaprensiva.
En 1975 se celebro una Reunion Internacional en el Centro de
Conferencias Asimolar de Pacific Grove, en California, en la que
se establecio unas directrices para el trabajo con el ADN
recombinante, normas que regulaban el confinamiento de los
experimentos a "microcosmos" controlados. Como ninguno de los
peligros previstos llego a materializarse, se suavizaron sus lineas
directrices.
El inicio de la investigacion genetica en la especie humana, clonacion de
embriones, etc., ha llevado a nuevas reflexiones y a la creacion de un
Comité Internacional de Bioética, dependiente de la UNESCO, en
1993.
Se ha acunado el terminobioseguridad , formandose incluso un Comité
Institucional de Bioseguridad que pretende llegar a acuerdos
internacionales en el terreno de la investigacion y en la aplicacion
de los descubrimientos cientificos obtenidos.
Frente a los multiples beneficios que ofrece este campo, se encuentran
algunos problemas que puede presentar la aplicacion de la Ingenieria
Genetica:
• Problemas
sanitarios . Pueden aparecer nuevos microorganismos
patogenos que provoquen enfermedades desconocidas, o el uso de
farmacos de diseno provoquen efectos secundarios no deseados.
• Problemas ecologicos . La liberacion de nuevos organismos
en el ambiente puede provocar la desaparicion de especies
contra las cuales se lucha, con consecuencias aun desconocidas, ya que
cumplen una funcion en la cadena trofica de la naturaleza. Se puede
pensar en posibles nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo
incontrolado.
• Problemas sociales y politicos . Las aplicaciones de la Biotecnologia en el
campo de la produccion industrial, agricola y ganadera, pueden crear
diferencias aun mas grandes entre paises ricos y pobres. El sondeo genico
en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratacion
laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho
toda persona.
• Problemas eticos y morales . La experimentacion en la especie humana
puede atentar contra la dignidad de la misma. Poder conocer y modificar
el patrimonio genetico humano puede ser una puerta abierta al
eugenismo. En el campo de la Terapia Genica es defendible este
procedimiento cuando se utilice en celulas somaticas para corregir
enfermedades. En la linea germinal se pide su prohibicion en todo aquello
que sea recomponer un programa genetico humano.
Los trabajos con embriones humanos con fines puramente experimentales
se consideran un atentado a la dignidad de la especie humana.