Animación de activación de aminoácidos En el citoplasma, cada
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ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS En el citoplasma, cada aminoácido se une a su ARN-t específico, en una reacción catalizada por una enzima específica “aminoacil-ARNt-sintetasa“, utilizando la energía del ATP. Mg+2 aminoacil-ARNt+AMP+PPi aminoácido+ARNt+ATP Animación de activación de aminoácidos INICIACIÓN DE LA CADENA POLIPEPTÍDICA El ARN-m se enlaza a la subunidad menor del ribosoma por el extremo 5´, de modo que el codón de iniciación (AUG) se fija en una región especial de la subunidad, gracias al apareamiento de una secuencia inicial del extremo 5´ del ARNm con una secuencia complementaria presente en un ARNr. A continuación se une el aa-ARNt iniciador, (que transporta el aminoácido metionina en eucariotas y formilmetionina en procariotas,), que posee el anticodón complementario del codón de iniciación. Finalmente, se une la subunidad mayor del ribosoma, formándose así el “complejo de iniciación“, que presenta dos centros de unión: un centro A o centro aminoacilo, donde se sitúan los aa-ARNt entrantes (excepto el iniciador) y un centro P o peptidilo, donde se sitúa el peptidil-ARNt en crecimiento. Esta fase requiere proteínas denominadas factores de iniciación y la energía del GTP. Formación del complejo de iniciación ELONGACIÓN DE LA CADENA POLIPÉPTIDICA El crecimiento de la cadena polipeptídica tiene lugar mediante la formación de enlaces péptídicos entre los aminoácidos sucesivos. Esta fase requiere también factores proteicos de prolongación y la energía del GTP. El aa-ARNt correspondiente al siguiente codón del ARNm entra en el centro A y aparea su triplete anticodón, mediante puentes de hidrógeno, con el codón del ARNm. Una enzima del ribosoma, la peptidil-transferasa, cataliza la formación del enlace peptídico entre el grupo carboxilo del primer aminoácido (que se desprende así de su ARNt) y el grupo amino del aminoácido recién llegado, formándose un dipeptidil-ARNt en el centro A, mientras el ARNt descargado sigue en el centro P. El ribosoma se desplaza sobre el ARN-m la distancia de un codón hacia el extremo 3´, lo que provoca la salida del ARN-t descargado y el desplazamiento del dipeptidil-ARN-t al centro P, dejando libre el centro A. Ahora, con la entrada del siguiente aminoacil-ARN-t se repite el ciclo. En cada ciclo se añade un aminoácido a la cadena peptídica, que va creciendo desde el extremo amino al carboxilo, a medida que el ribosoma avanza desde el extremo 5´ al 3´ del ARN mensajero Elongación de la cadena polipeptídica TERMINACIÓN DE LA TRADUCCIÓN La cadena polipeptídica está finalizada y unida al último ARN transferente en forma de peptidil-ARN-t en el centro P. En el centro A libre hay un codón de fin de síntesis para el que ningún ARN transferente tiene un anticodón complementario. Este codón de stop es reconocido por factores proteicos de liberación, lo que provoca la separación del polipéptido, que se libera del último ARN-t, la disociación del ribosoma en sus dos subunidades y la liberación del ARN-m, que será degradado. Terminación de la síntesis proteica A medida que el ribosoma se desplaza a lo largo del ARN-m desde el extremo 5´ al 3´, va sintetizando una cadena polipeptídica del extremo amino al carboxilo. A continuación tienes tres animaciones del proceso de traducción: Animación de la traducción Animación con formación de enlaces Animación Síntesis de proteínas (mcgraw-hill) POLIRRIBOSOMAS O POLISOMAS Un ARN-m puede ser traducido, simultáneamente, por varios ribosomas que constituyen, en conjunto, un polirribosoma o polisoma. Cada ribosoma sintetiza una cadena polipeptídica y, por tanto, se sintetizarán tantas copias de la cadena peptídica como ribosomas hayan traducido al ARN-m. Animación de polirribosoma EL OPERÓN LAC El mecanismo mas importante de regulacion de la expresion genetica en procariotas responde al modelo de operón, que fue propuesto, en 1965, por Jacob y Monod para explicar el control de la sintesis de los enzimas que permiten a E. Coli la utilización de la lactosa. Este, el primero descrito, se denominó “operón lac“. Un operón es una unidad de expresión génica, formada por un grupo de genes estructurales y los elementos que controlan su expresión: promotor (para la unión de la ARN-pol) y operador (para la unión de una proteína que impide la transcripción). La actividad del operón está regulada por uno o mas genes reguladores, cuyos productos proteicos interaccionan con los centros de control. CONTROL DE LA TRANSCRIPCIÓN DE LOS GENES DEL OPERÓN LAC Inductor presente Inductor ausente Animación de regulación del operon lac CONTROL DE LA TRANSCRIPCIÓN DE LOS GENES DEL OPERÓN HIS Los genes estructurales codifican las enzimas para sintetizar histidina. El represor es inactivo en ausencia o disminución de concentración de histidina (correpresor), por lo que no puede unirse al operador para bloquear la transcripción. La célula podrá así sintetizar histidina. Si aumenta la concentración de la histidina, esta se une al represor cambiándole la conformación y así se activa, se une al operador e impide que se transcriban los genes para que no se sintetice histidina, pues ya está presente. Animación de operon represible CONTROL DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA EN PROCARIOTAS: EL OPERÓN DNA Gen regulador OPERON Centros de control Promotor Operador Transcripción y traducción Transcripción Proteína alostérica: 2 centros de unión (al promotor “Represor“ y al inductor o al correpresor) Activo (se une al operador y bloquea la transcripción) Unión del inductor Separación o ausencia del inductor Inactivo (no se une al operador y permite la transcripción) Unión del correpresor Genes estructurales Separación o ausencia del correpresor Inactivo (permite la transcripción Al separarse del operador) Activo (se une al operador y bloquea la transcripción SISTEMA INDUCIBLE (operón lac) SISTEMA REPRESIBLE (operón his) ARN-m policistrónico Traducción Enzimas funcionalmente relacionados En el sistema inducible, las enzimas sólo se producen si el sustrato (inductor) sobre el que actúan está presente como nutriente en el medio. En el sistema represible, la presencia de cierta cantidad de una sustancia (correpresor) en la célula, reprime o inhibe la síntesis de tal sustancia. CONTROL DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN EUCARIOTAS (I) En eucariotas, la regulación de la expresión génica es mucho mas compleja que en procariotas. Aunque cada una de las células contiene el genoma completo del organismo, en cada una de ellas solo se expresa una fracción de sus genes estructurales. Los diferentes tipos celulares tienen estructuras y funciones distintas debido a la presencia de grupos diferentes de proteínas especializadas, aunque todas poseen el conjunto básico de enzimas para la catálisis de las rutas metabólicas centrales. Además, durante el desarrollo embrionario de los organismos superiores, la síntesis de las distintas clases de proteínas especializadas ha de estar también exactamente programada con respecto al tiempo y a su secuencia de aparición. En diferentes células del organismo, o en la misma célula en diferentes circunstancias, se expresan diferentes genes. Al igual que las procariotas, las células eucariotas contienen proteínas reguladoras de genes que se unen a secuencias específicas del ADN, para facilitar o inhibir la transcripción. Los distintos tipos celulares del organismo pluricelular contienen, pues, conjuntos de proteínas reguladoras de genes distintos y, debido a ello, cada tipo celular transcribe grupos de genes distintos. CONTROL DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN EUCARIOTAS (II) El control de la expresión génica en eucariotas puede realizarse a distintos niveles:. - Factores de transcripción - Grado de condensación de la cromatina - Grado de metilación de los genes -Empalme alternativo de exones -Mecanismos que determinan la supervivencia del ARNm en el citosol o si el ARNm es o no traducido -Mecanismos que determinan la activación o desactivación de una proteína o el tiempo de supervivencia de la misma CONTROL DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN EUCARIOTAS (III) En eucariotas, la acción de las hormonas ejerce, también, un control sobre la transcripción • Las hormonas esteroideas, por su naturaleza lipídica, atraviesan fácilmente las membranas de las células diana y se unen a proteínas receptoras en el citoplasma.Así llegan al núcleo, donde hacen cesar la inhibición a que están sometidos algunos genes y permiten así que sean transcritos. Las moléculas de ARNm originadas se encargan de dirigir en elcitoplasma la síntesis de proteínas, que son las que producirán los efectos fisiológicos hormonales. Las hormonas proteicas no pueden entrar en el interior de las células blanco, por lo que se unen a "moléculas receptoras" que hay en la superficie de sus membranas plasmáticas, provocando la formación de un segundo mensajero, el AMPc, que inducirá cambios en la célula al activar a una serie de enzimas que producirán el efecto metabólico deseado. LA INFORMACIÓN GENÉTICA CAMBIA Espontáneos -Rotura de cromosomas -Fallo en los mecanismos de reparación -Errores en el reparto de los cromosomas durante la división celular -Cambios químicos en las bases Cambios en la información genética En células somáticas (no heredables) Agentes físicos -Rayos X -Rayos UV -Rayos γ Agentes químicos -Análogos de base -Naranja de acridina -Gas mostaza -Alquitranes del tabaco -Amianto Inducidos por MUTACIONES En células germinales (heredables) GÉNICAS Alteración en la secuencia de nucleótidos CROMOSÓMICAS Estructurales Numéricas (genómicas) MUTACIONES GÉNICAS Sustituciones Cambio de una base por otra Inserciones o Adiciones Ganancia de uno o mas nucleótidos Deleciones Pérdida de uno o mas nucleótidos CLASIFICACIÓN DE MUTACIONES GÉNICAS SEGÚN SU CONSECUENCIA EN EL PRODUCTO PROTEICO Por sustitución El aminoácido no cambia, por la degeneración del código genético Mutación silenciosa Por adición o deleción Cambia un aminoácido por otro equivalente Cambia un aminoácido por otro distinto La proteína se acorta al cambiar un codón de un aminoácido por un codón de stop Mutación neutra Mutación errónea Mutación sin sentido La secuencia de aminoácidos cambia a partir del nucleótido insertado o perdido Mutación de pauta de lectura UNA MUTACIÓN GÉNICA POR SUSTITUCIÓN ES LA CAUSA DE LA ANEMIA FALCIFORME La mutación provoca el cambio del aminoácido en posición 6 de la cadena beta de la hemoglobina, que se traduce en una hemoglobina que forma polímeros, produciendo glóbulos rojos en forma de hoz. MUTACIONES CROMOSÓMICAS DELECIONES DUPLICACIONES INVERSIONES TRANSLOCACIONES Síndrome del maullido de gato o cri du chat: deleción del brazo corto del cromosoma 5 Las características fenotípicas son microcefalia, hipertelorismo, pliegues epicánticos, orejas de implantación baja, a veces con apéndices preauriculares y micrognatia. Otros problemas son el retraso mental grave y las malformaciones cardíacas Vídeo MUTACIONES GENÓMICAS ANEUPLOIDÍAS Cromosomas de más o de menos en uno o varios pares de homólogos EUPLOIDÍAS Dotaciones de más o de menos De más De menos De más Poliploidías -Nulisomías (falta un par) -Monosomías (falta uno) De menos -Trisomías (tres de un par) -Tetrasomías (cuatro de un par) -etc Autopoliploidías Todos los juegos de cromosomas proceden de la misma especie Monoploidías Alopoliploidías Los juegos proceden de la hibridación de dos o mas especies LA NO DISYUNCIÓN MEIÓTICA PUEDE SER CAUSA DE LAS ANEUPLOIDÍAS Durante la meiosis, para la formación de gametos, puede haber fallos en la separación de los cromosomas homólogos durante la primera división meiótica, o en la separación de las cromátidas hermanas en la segunda. En cualquiera de estos casos los gametos no reciben el mismo número de cromosomas, es decir, se formarán gametos con cromosomas de mas o de menos y, si esos gametos intervienen en la fecundación, originarán zigotos con un número anormal de cromosomas, dando lugar a individuos monosómicos o trisómicos. La no disyunción o no separación de cromosomas puede afectar a cualquier cromosoma, autosómico o sexual. No es un fenómeno exclusivo de la meiosis, sino que puede ocurrir también durante la mitosis. Cuando esto ocurre en una célula embrionaria da lugar al mosaicismo o individuos llamados mosaicos, que poseen células normales y otras células con el número anormal de cromosomas, y pueden presentar algunos o muchos caracteres de un determinado síndrome. Síndrome de Down: trisomía 21 En el 95% de las personas con este síndrome, el cromosoma extra aparece debido a la no disyunción durante la primera división meiótica, llamándose a esta variante, “trisomía libre”. En un 2% de los casos la trisomía 21 se produce tras la concepción, por lo que no aparece en todas las células del individuo sino sólo en las que proceden de la primera célula mutada. El porcentaje de células afectadas puede abarcar desde unas pocas a casi todas, según el momento en que se haya producido la segregación anómala de los cromosomas homólogos. Estos individuos se denominan “mosaicos”. En un 3% de los casos, este síndrome se debe a una translocación. El cromosoma 21 extra o un fragmento del mismo se encuentra pegado a otro cromosoma, que suele ser el 14. A efectos de información genética sigue tratándose de una trisomía 21 ya que se duplica la dotación genética de ese cromosoma. ORIGEN DE UNA TRISOMÍA 21 POR NO DISYUNCIÓN EN LA PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA Animación de no disyunción ANEUPLOIDÍAS EN LOS CROMOSOMAS SEXUALES S. de Turner S. duplo Y S. triple X S. Klinefelter Síndrome de Klinefelter Sindrome de Turner EUPLOIDÍAS Un organismo que contiene en sus células somáticas la mitad de los cromosomas pertenecientes a su especie se llama monoploide y si su dotacion cromosómica está compuesta por mas de dos genomas o juegos completos de cromosomas se denomina poliploide (triploide, tetraploide, etc). Si los genomas son iguales, el poliploide es un autopoliploide y si no son iguales, pues proceden de dos o mas especies,entonces se llama alopoliploide. La poliploidía es muy común en plantas pero no en animales, debido a que las plantas toleran mejor que los animales los desbalances genéticos y se pueden propagar vegetativamente. Actualmente, se piensa que entre el 30 y el 70% de las Angiospermas son poliploides. Avena, trigo, cacahuete, manzana, plátano, patata, algodón, caña de azúcar, etc son poliploides. La poliploidía puede producirse espontáneamente, como consecuencia de fallos en la división nuclear, o experimentalmente con compuestos como la colchicina. Las células poliploides son frecuentemente mayores, y en consecuencia también lo son las plantas, frutos, etc. Esto tiene importancia comercial y por eso se utilizan mucho las plantas poliploides en agricultura. FORMACIÓN DE AUTOPOLIPLOIDES Y ALOPOLIPLOIDES EVOLUCIÓN DEL TRIGO: El genoma del trigo está formado por varios genomas diferentes MUTACIONES RELACIÓN DE LAS MUTACIONES CON LA EVOLUCIÓN: La mutación genera los cambios sobre los que puede operar la Selección Son aleatorias, no se producen como respuesta a una necesidad Generan SELECCIÓN NATURAL VARIABILIDAD GENÉTICA Produce diferencias anatómicas y funcionales entre los individuos de la población, perjudiciales o beneficiosas para la adaptación al medio ADAPTACIÓN Las variaciones beneficiosas tienden a permanecer en la población, pues aumentan la tasa de supervivencia de los individuos que las poseen, que dejan mas descendientes. Las variaciones perjudiciales tienden a desaparecer. de la población al ambiente. La población va cambiando conforme cambian las condiciones ambientales. EVOLUCIÓN Las especies cambian y se convierten en otras CHARLES DARWIN Y LA SELECCIÓN NATURAL A lo largo de cinco años —entre 1831 y 1836— viajando a bordo del Beagle, Charles Darwin, recogió datos botánicos, zoológicos y geológicos que le permitirían formular, durante los siguientes veinte años, una explicación coherente sobre la diversidad de la vida. En 1858, Darwin se vio obligado a presentar sus trabajos, cuando recibió el manuscrito de un joven naturalista, A. R. Wallace, que había llegado de manera independiente a sus mismas conclusiones , es decir, a la idea de la evolución por medio de la selección natural. Darwin publicó su obra “Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural“ en 1859, en la que introduce los conceptos de variabilidad de la descendencia y selección natural. Darwin postuló que los individuos de una misma especie no son iguales entre sí, sino que presentan variaciones que se pueden transmitir a la descendencia. Estas variaciones hacen que cada uno tenga distintas capacidades para adaptarse al medio natural, reproducirse exitosamente y transmitir sus rasgos a su descendencia. El crecimiento de las poblaciones es exponencial y los recursos son limitados. En la competencia por la supervivencia tiene lugar una selección natural que favorecerá a los individuos mejor adaptados, que tendrán así mas oportunidades de reproducirse y transmitir sus caracteres a la siguiente generación, mientras que los peor adaptados serán eliminados. Con el tiempo, los rasgos de los individuos que mejor se adaptan a las condiciones naturales se vuelven más comunes y la población evoluciona. La acumulación gradual de caracteres ventajosos para distintos ambientes daría lugar, con el tiempo, a la aparición de nuevas especies. Darwin murió sin conocer las causas de la variabilidad en las poblaciones, ya que los resultados de los experimentos de Mendel son posteriores (1866) y apenas tuvieron difusión hasta 1900. MELANISMO INDUSTRIAL: UN EJEMPLO DE EVOLUCIÓN POR SELECCIÓN NATURAL Biston betularia, la mariposa del abedul, es una mariposa nocturna, de la que existen dos variedades: una gris claro y moteada y otra melánica, gris oscura, resultante de una mutación. En Inglaterra, a mediados del siglo XIX, la forma clara era la predominante y la melánica no representaba mas del 1% de las capturas. La contaminación provocada por la revolución industrial mató los líquenes de los troncos de los bosques y los ennegreció. La consecuencia fue un progresivo aumento de la variedad melánica, que remplazó casi completamente a la variedadad clara en las zonas industrializadas. El aumento se debía a que las formas claras destacaban durante el día sobre el tronco negruzco de los árboles, siendo presa fácil de los pájaros que se alimentaban de ellas, mientras que las formas oscuras quedaban ahora camufladas. La selección natural, que en esta caso actúa mediante la contaminación y la depredación, eliminó en mayor medida las formas claras y aumentó la frecuencia de las oscuras, que tienen mayor probabilidad de supervivencia y, por lo tanto, de reproducción, seleccionándose el genotipo mutante. Hoy día, gracias a las medidas anticontaminantes, el proceso se ha invertido y está aumentando la frecuencia de las formas claras. Este fenómeno, que se ha observado en otras mariposas similares, tanto americanas como europeas, se denomina melanismo industrial. MUTACIONES Y CÁNCER Agentes cancerígenos: físicos, químicos, biológicos Mutaciones en genes específicos del ADN de las células Reparación o muerte celular No hay reparación Células alteradas METÁSTASIS Migración a otros tejidos, a través de la sangre o la linfa, donde crecen y reemplazan al tejido normal Proliferación rápida e incontrolada TUMOR Formación de una masa celular Distintas proteínas de membrana Cambios en la estructura del citosqueleto... Autosuficiencia en el crecimiento Evasión de la Apoptosis Resistencia a estímulos antiproliferativos Angiogénesis sostenida Invasión y Metástasis Inmortalidad Las capacidades que adquieren las células para el desarrollo de la enfermedad (Hanahan y Weinberg, 2000) Cada uno de estos cambios en la fisiología celular, adquiridos durante el desarrollo de los tumores, representa una ventaja en la lucha contra los complejos sistemas de defensa con que cuentan las células para mantener estable la armonía funcional de los tejidos. Vídeo de Angiogénesis Vídeo de Metástasis Genes reguladores del ciclo celular PROTOONCOGENES GENES SUPRESORES DE TUMORES Activan los procesos de crecimiento y proliferación celular Inhiben los procesos de crecimiento y proliferación celular Activación permanente por mutación ONCOGENES Ganancia de función (efecto dominante) Inactivación por mutación Transformación de una célula normal en maligna Pérdida de función (efecto recesivo) Para que un cáncer pueda progresar y desarrollarse, deben producirse al menos media docena de mutaciones que afecten a varios genes reguladores. Sin embargo, otros tipos de genes también pueden participar en la malignidad, facilitando la capacidad invasiva del tumor (por ejemplo, mutaciones en las proteínas del citoesqueleto que favorecen la motilidad celular). genes supr. tumores oncogenes INGENIERÍA GENÉTICA: TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN DEL ADN REQUERIMIENTOS ENZIMAS ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN VECTORES LIGASAS Unen covalentemente fragmentos de ADN del mismo o distinto origen Cortan ADN por sitios precisos POLIMERASAS Sintetizan ácidos nucleicos complementarios a un molde De ADN ADN y ARN polimerasas De ARN Transcriptasa inversa PLÁSMIDOS Y FAGOS Para introducir genes en bacterias Transportan fragmentos de ADN exógenos a una célula donde se multiplican o expresan Plásmidos ( de Levadura y plásmido Ti) Virus eucariotas Cromosomas artificiales de levadura Para introducir genes en células eucariotas TIJERAS MOLECULARES: ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN Son endonucleasas, descubiertas en bacterias, que reconocen dianas específicas en el ADN (determinadas secuencias de 4-10 bases) y cortan el ADN cada vez que las encuentran. Son una herramienta imprescindible en ingeniería ganética, como “tijeras moleculares“, de una gran precisión y especificidad que, a diferencia de otras nucleasas, no degradan el ADN sino que solo lo cortan produciendo fragmentos. El número de fragmentos dependerá de las veces que se encuentre la diana o secuencia de reconocimiento en el ADN. Existen distintos tipos de enzimas de restricción. Las mas utilizadas tienen secuencias de reconocimiento palindrómicas o capicúas, es decir, la lectura 5´-3´ de la secuencia de una de las hebras es idéntica a la de la hebra complementaria leída también en dirección 5´-3´. La mayoría de enzimas de restricción de este tipo producen cortes en bases no enfrentadas, generando así extremos monocatenarios, llamados “cohesivos“, ya que son capaces de aparearse con otos fragmentos de ADN con extremos complementarios, generados por la misma enzima. Otras enzimas del mismo tipo cortan en bases enfrentadas de la secuencia diana y generan fragmentos de ADN con extremos romos. EcoRI es una enzima de restricción que corta el ADN generando extremos cohesivos SECUENCIAS DIANA DE DOS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN QUE PRODUCEN FRAGMENTOS CON DOS TIPOS DE EXTREMOS: COHESIVOS Y ROMOS POLIMORFISMO EN LA LONGITUD DE LOS FRAGMENTOS DE RESTRICCIÓN Mutaciones distintas en los distintos individuos de la población (variabilidad) Cambios en las secuencias diana de diferentes enzimas de restricción Diferencias en el tamaño y número de los fragmentos producidos por las enzima de restricción (RFLP= polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción) Los fragmentos se separan en función de su tamaño cuando se colocan en un gel al que se aplica una corriente eléctrica, provocando la migración de los fragmentos hacia el cátodo (por la presencia de grupos fosfato), tanto mas rapidamente cuanto menor es su longitud ( Electroforesis en gel) Video Para cada individuo se obtienen distintas bandas, que vienen a ser como su código de barras genético. El análisis de los RFLP permite, no solo obtener la huella genética, sino también el diagnóstico (incluso prenatal) de determinadas enfermedades congénitas. CLONACIÓN= OBTENCIÓN DE COPIAS IDÉNTICAS De un gen o un fragmento de ADN In vivo Dentro de una célula hospedadora De células In vitro Mediante la PCR Del genoma de un ser vivo Introduciendo todo el genoma en una célula reproductora (óvulo) previamente enucleada (transferencia nuclear) Se aísla una célula y se permite su reproducción para generar muchas células idénticas (un clon de células) Se induce el desarrollo embrionario Implantación en el útero de una madre portadora donde se completará el desarrollo embrionario Clonación reproductiva Utilización del blastocisto para obtención de células madre de las que se pueden obtener distintos tejidos Clonación terapeútica CLONACIÓN DE ADN IN VIVO (MULTIPLICACIÓN EN EL INTERIOR CELULAR) 1- Cortar el ADN y el plásmido vector (que contiene un gen marcador de resistencia a un antibiótico) con la misma enzima de restricción. 2- Unión del fragmento y el vector con ADN ligasa, generando moléculas híbridas (ADN recombinante). 3- Introducción del ADN recombinante en una célula hospedadora (bacteria) para su replicación. 4- Selección de las células que contienen el ADN recombinante por crecimiento en presencia de antibiótico. 5-Purificación del ADN que ha sido clonado CLONACIÓN TERAPEÚTICA CLONACIÓN REPRODUCTIVA Obtención de proteínas de interés mediante ingeniería genética Actualmente se obtienen por ingeniería genética el factor VIII de coagulación, la hormona del crecimiento, la insulina, el interferón y algunas vacunas antivirales como las de la hepatitis A y B. OBTENCIÓN DE INSULINA HUMANA MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS 1- Preparación del transgén para su entrada en la célula,uniéndolo a un vector, como el plásmido Ti de Agrobacterium (bacteria del suelo que, de forma natural, introduce el plásmido en las células de la planta) o bien utilizándolo como revestimiento de microesferas metálicas que se disparan sobre las células con “pistolas génicas“, técnica denominada biobalística. 2- Introducción del transgén en células en cultivo de la planta. 3- Selección de las células que contienen el transgén. 4- Multiplicación de las células seleccionadas para formar plantas transgénicas. TERAPIA GÉNICA La terapia génica es el tratamiento de una enfermedad por medio de la manipulación genética, utilizando un gen, que se introduce en el individuo enfermo, como agente terapeútico. La introducción del gen foráneo se limita, actualmente, a las células somáticas de un determinado órgano o tejido. Esta terapia se realiza normalmente ex vivo, es decir, en células blanco que se extraen del cuerpo, se cultivan y se les introduce el gen terapeútico en el laboratorio y luego se reintroducen en el organismo del enfermo. Para introducir el gen terapeútico en las células diana suelen utilizarse vectores víricos. Las enfermedades con mayores posibilidades de poder ser tratadas por terapia génica son las producidas por un solo gen defectuoso como la fibrosis quística, la hemofilia A, la inmunodeficiencia, etc. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA APLICACIONES EN MEDICINA ▪ Producción de proteínas para tratar o prevenir enfermedades (hormonas, factores de coagulación, interferón, vacunas...). ▪ Terapia génica. APLICACIONES EN AGRICULTURA Y GANADERÍA. Obtención de organismos transgénicos. ♦ Plantas transgénicas. Las aplicaciones agrícolas tienen como objetivo: ▪ Conseguir plantas resistentes a herbicidas, al ataque de insectos o a enfermedades víricas. ▪ Mejora del producto: aumento del valor nutritivo. ▪ Conseguir plantas fijadoras de nitrógeno atmosférico, lo que evitaría la utilización de elevadas cantidades de fertilizantes químicos. ▪ Maduración controlada de frutos y flores. ▪ Tolerancia a condiciones ambientales extremas de temperatura, salinidad... ♦ Animales transgénicos. Las aplicaciones son múltiples, como la mejora en la producción ( los mejores resultados se han obtenido con peces, como el salmón, la carpa y la lubina. A individuos de estas especies se les ha añadido el gen de la hormona del crecimiento, lo que produce un aumento de tamaño del pez en muy poco tiempo. En el salmón se ha introducido otro gen, "el anticongelante", que permite su cría en aguas muy frías) o su utilización en campos distintos como el conocimiento del papel de un gen determinado (su regulación y la función de la proteína) o el estudio de una enfermedad humana de origen genético, la producción de proteínas de interés (humanas o de otro tipo), o la obtención de órganos para xenotransplantes (por ej. de cerdos a los que se les eliminan los genes que codifican las proteínas responsables del rechazo), etc.
