Apunte - Biología - Ingeniería Genética

Biología
Ingeniería genética
La ingeniería genética es un conjunto de técnicas que permite manipular los genes.
El descubrimiento de las enzimas de restricción fue clave para poder desarrollar
estos procedimientos. La obtención in vitro de ADN recombinante, su posterior
introducción en bacterias mediante vectores y su amplificación en múltiples copias
iguales (clonación) son algunos usos de la ingeniería genética. En la actualidad, es
evidente la importancia de la ingeniería genética para la medicina y la mejora
cualitativa y cuantitativa de la producción animal y vegetal.
Materiales y técnicas
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Las enzimas de restricción: son enzimas bacterianas que cortan el ADN
en un punto determinado, situado en unas secuencias denominadas
palindrómicas, que son iguales en ambas hebras y que presentan simetría
según la complementariedad de bases. Las enzimas de restricción cortan un
segmento de ADN y lo dejan flanqueado por extremos cohesivos, que
facilitan la unión entre fragmentos de ADN cortados con la misma enzima.
Los vectores: son elementos genéticos autorreplicativos, es decir, pueden
duplicar su ADN de forma independiente del ADN de la célula en la que se
hospedan y expresar así los genes que contienen. Se pueden distinguir: los
plásmidos (elementos de ADN circular que están en las bacterias y que
contienen genes distintos al del cromosoma bacteriano) y ciertos virus.
El ADN pasajero: son los genes que se quieren introducir en un vector
para obtener múltiples copias del mismo y producir grandes cantidades de la
proteína expresada. El ADN pasajero puede manipularse de forma que se
obtenga una proteína mutada.
La clonación: una vez elegido el ADN pasajero y el vector (ambos
previamente cortados con la misma enzima de restricción y posteriormente
unidos mediante la enzima ADN-ligasa), se obtiene una única molécula de
ADN. Este ADN recombinante, se debe introducir ahora en una célula
(proceso denominado transformación) para que se copie y amplifique, de
forma que, al expresarse, se obtenga gran cantidad de la proteína deseada.
La célula de elección suele ser una bacteria, ya que es muy fácil su
manipulación y tiene un crecimiento muy rápido. Las células transformadas
expresarán, además del gen insertado, un gen de resistencia a un
antibiótico, de manera que si el cultivo bacteriano se crece en presencia de
este antibiótico, se seleccionarán sólo las bacterias transformadas. También
se puede introducir ADN en células eucarióticas, levaduras o incluso en
células de mamífero.
Formación de un ADN recombinante a partir de un plásmido y de un ADN lineal
extraño cortados por la misma enzima de restricción.
La ingeniería genética y la terapia de enfermedades humanas
Las técnicas de la ingeniería genética permiten dos aplicaciones distintas para tratar
enfermedades: la obtención de proteínas a gran escala y la terapia génica.
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Producción de proteínas humanas en bacterias: se introduce en
bacterias un gen que codifica para una proteína normal humana y se purifica
dicha proteína para administrarla a personas con deficiencias o alteraciones
en dicha proteína. Se han producido en bacterias proteínas humanas tan
importantes para la vida como la insulina, la hormona del crecimiento, el
interferón y el factor VIII de la coagulación.
Terapia génica: se han clasificado unas tres mil enfermedades debidas a la
alteración de un gen. La terapia génica permite hacer llegar a las células de
un organismo el gen correcto.
o Terapia de la célula somática: se produce una modificación sólo
en determinadas células del organismo. Mediante la introducción del
ADN en estas células podrán expresar el gen correcto y restaurar la
función de la proteína deficiente o anómala. Se están realizando
tratamientos de este tipo en enfermos con talasemia, que presentan
deficiencias en el gen de la hemoglobina. También se está tratando la
carencia de la enzima adenosina desaminasa (ADA), que provoca la
enfermedad de los «niños burbuja».
o Terapia de la célula germinal: el gen correcto se hace llegar a un
óvulo, a un espermatozoide o a un cigoto. De esta forma, todas la
células del individuo sufrirán la modificación, manteniéndose en las
generaciones futuras. Todavía no se ha aplicado esta técnica en
humanos.
La ingeniería genética y la producción agrícola y animal
Los organismos eucarióticos desarrollados a partir de una célula en la que se han
introducido genes extraños se denominan organismos transgénicos.
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Producción agrícola por ingeniería genética:
o Variedades transgénicas del maíz, muy resistentes al frío, a plagas y
a varios herbicidas, según los genes que se hayan introducido.
o Variedades transgénicas del trigo, más nutritivas y resistentes a
plagas y herbicidas.
o Una variedad del tomate, que madura más lentamente.
Producción animal por ingeniería genética:
o Peces transgénicos: las principales aplicaciones en animales se han
realizado en peces, debido a que la fecundación es externa, lo cual
permite la introducción del gen en el cigoto antes de que se unan el
núcleo del espermatozoide y el del óvulo. Se han producido carpas
transgénicas que crecen mucho más rápido, debido a la incorporación
del gen de la hormona del crecimiento de la trucha, y salmones
transgénicos, que resisten mejor las bajas temperaturas.
o Mamíferos: se han obtenido ratones transgénicos, con distintos
genes modificados. Sin embargo, todavía su aplicación para la
mejora de especies es preliminar, enfocándose el estudio desde un
punto de vista más bien puramente científico.
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