Biotecnología - wikijofelices

Biotecnología
Consiste en la utilización de un ser vivo o parte de él para la
transformación de una sustancia
en un producto de interés.
Desde antiguo los hombres han aplicado la biotecnología para
obtener alimentos o fármacos
aunque el término es muy reciente. Fue acuñado por Kart Ereky
en 1919.
Se pueden distinguir dos etapas en la biotecnología:
 1ª Etapa: Biotecnología tradicional, donde no se utilizan
técnicas de manipulación del
ADN.
 2ª Etapa: Biotecnología moderna, desarrollada a partir del
conocimiento de la
estructura del ADN. En esta técnica 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 biotecnológicos.
Actualmente se modifican genéticamente
los microorganismos que los realizan
para mejorar la producción
La biotecnología tradicional
Se basa en el uso de seres vivos naturales para la obtención de
productos de interés o el
aumento de la producción.
Los individuos que se utilizan han sido seleccionados mediante
técnicas de selección artificial,
esto quiere decir que el hombre ha potenciado el desarrollo de
estos organismos por el
beneficio que le proporcionan.
Aplicaciones de la biotecnología tradicional:
 Industria ganadera o agrícola.
 Selección de individuos para la mejora de la especie
 Industria alimentaria.
 Pan: se utilizan levaduras para producir la fermentación 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 alcohólicas: se utilizan microorganismos para
fermentar el zumo de
fruta.
 Industria farmacéutica.
 Utilización de microorganismos para la obtención de
medicamentos y productos
químicos.
La biotecnología moderna
Consiste en la utilización de técnicas de manipulación del ADN
para la obtención de individuos
que den lugar a productos de interés o a la mejora de la
producción.
La Biotecnología moderna requiere el uso de técnicas de
ingeniería genética. Se crean
organismos genéticamente modificados (OGM) con distintos
fines:
● Industria ganadera o agrícola:
 Resistencia a plagas o sequías.
 Resistencia a bajas temperaturas.
 Resistencia a variaciones de salinidad.
 Mayor producción.
 Producción de sustancias como vitaminas o proteínas que no
posea el organismo
sin modificar.
 Resistencia a herbicidas.
 Industria farmacéutica:
 Se crean organismos genéticamente modificados (OGM) que
sean capaces de
formar moléculas o sustancias que no le son propias. De esta
forma se obtienen
antibióticos, hormonas, vacunas, y proteínas que no producen
rechazo en el
paciente.
 Medicina:
 Diagnóstico de enfermedades genéticas para detectar
enfermedades derivadas
de la disfunción de un gen antes de que la enfermedad se
desarrolle ( Alzheimer,
Parkinson).
 Conseguir la curación o el alivio de una enfermedad producida
por la disfunción
de un gen introduciendo en el enfermo el gen “sano” o inhibiendo
la acción del
gen defectuoso (terapia génica).
 Comparación del ADN de un individuo con otro ADN, para
identificar a una
víctima, para pruebas de paternidad o para la autoría de un
delito.
 Medio ambiente (Biorremediación):
 Recuperación de suelos contaminados con metales pesados.
 Obtención de energía a partir de aguas residuales en las
depuradoras.
 Degradación de residuos tóxicos.
 Obtención de plásticos biodegradables mediante bacterias
modificadas.
La ingeniería genética
La ingeniería genética es el conjunto de técnicas utilizadas en la
manipulación del ADN. De
esta forma podemos:
• Quitar uno o más genes.
• Añadir uno o más genes.
• Aumentar el número de moléculas de ADN.
• Clonar células.
• Clonar individuos.
• Crear organismos genéticamente modificados (OGM).
La técnica para obtener una proteína por ingeniería genética se
realiza en varios pasos:
• Selección y obtención del gen.
• Selección de un vector.
• Formación de un ADN recombinante.
• Selección de una célula anfitriona.
• Síntesis y obtención de proteínas correspondientes al gen
manipulado.
La Tecnologia del ADN Recombinante
a.- Se localiza el cromosoma donde está 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 restricción (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 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.
Con la ayuda de vectores adecuados, que son generalmente virus,
se introduce el gen correcto y se integra en el ADN de la célula
enferma mediante técnicas de recombinación genética.
En principio existen tres formas de tratar enfermedades con
estas terapias:
• Sustituir genes alterados.
Se pueden corregir mutaciones mediante cirugía génica,
sustituyendo el gen defectuoso o reparando la secuencia mutada.
• Inhibir o contrarrestar efectos dañinos.
Se lleva a cabo mediante la inhibición dirigida de la expresión
génica. Este proceso se desarrolla bloqueando promotores,
interfiriendo con los mecanismos de expresión génica mediante
RNAs anti-sentido que son complementarios de RNA-m y se unen
a ellos bloqueándolos, o, más recientemente, mediante siRNA
("small interferents RNA", "RNAs pequeños interferentes"), que
bloquean secuencias específicas de RNA, por lo que pueden
inhibir cualquier gen bloqueando sus RNA-m.
• Insertar genes nuevos.
Se realiza por supresión dirigida de células específicas. Se
insertan genes suicidas que destruyen a la propia célula que los
aloja o genes estimuladores de la respuesta inmune. También se
puede introducir una copia de un gen normal para sustituir la
función de un gen mutante que no fabrica una proteína correcta
Aplicaciones en la Medicina
OBTENCIÓN DE PROTEINAS DE MAMÍFEROS
Una serie de hormonas como la insulina, la hormona del
crecimiento, factores de coagulación, etc ... tienen un
interés médico y comercial muy grande. Antes, la obtención
de estas proteinas se realizaba mediante su extracción
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 fabricación
comercial.
Un ejemplo típico es la producción 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 obtención de vacunas a partir de
microorganismos patógenos inactivos, puede comportar un riesgo
potencial.
Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen
actualmente por ingeniería genética. Como la mayoría de
los factores antigénicos son proteinas lo que se hace es clonar el
gen de la proteina correspondiente.
Aplicación en la agricultura
Mediante la ingeniería genética han podido modificarse las
características de gran cantidad de plantas para hacerlas más
útiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas. Las
primeras plantas obtenidas mediante estas técnicas fueron un
tipo de tomates, en los que sus frutos tardan en madurar algunas
semanas después de haber sido cosechados.
Plantas que se iluminan
En la transfección vegetal con Agrobacterium se ha ensayado un
marcador inusual: el gen de la enzimaluciferasa, de las
luciérnagas. El sustrato de esta enzima es una proteina
llamada luciferina, que con ATP y oxígeno desprende luz.
Plásmidos Ti con este marcador, se transfirieron a células 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 transfección, merecen
destacarse:
•
Resistencia a herbicidas, a insectos y a enfermedades
microbianas.
Ya se dispone de semillas de algodón, que son insensibles a
herbicidas. Para la resistencia a los insectos se utilizan
cepas de Bacillus thuringiensis que producen una
toxina (toxina - Bt) dañina para las larvas de muchos
insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre las
plantas transgénicas con este gen. Respecto a los virus se
ha demostrado que las plantas transgénicas con el gen de la
proteina de la cápsida de un virus, son resistentes a la
invasión de dicho virus.
•
Incremento del rendimiento fotosintético
Para ello se transfieren los genes de la ruta fotosintética
de plantas C4 que es más eficiente.
•
Mejora en la calidad de los productos agrícolas
Tal es el caso de la colza y la soja transgénicas que
producen aceites modificados, que no contienen los
caracteres indeseables de las plantas comunes.
•
Síntesis de productos de interés comercial
Existen ya plantas transgénicas que producen anticuerpos
animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster
destinado a la fabricación de plásticos biodegradables
•
Asimilación de nitrógeno atmosférico
Aunque no hay resultados, se ensaya la transfección del
gen nif responsable de la nitrogenasa, existente en
microorganismos fijadores de nitrógeno, y que permitiría a
las plantas que hospedasen dicho gen, crecer sin necesidad
de nitratos o abonos nitrogenados, aumentando la síntesis
de proteinas de modo espectacular.
Aplicación 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 específicos del suelo, por
ejemplo, la degradación bacteriana de
hidrocarburos( limpieza de grandes derrames de petroleo),
por medio de la adiccion de fertilizantes con nitraros o
sulfatos, para estimular la reproducción de bacterias
nativas o exógenas (introducidas) y de esta forma facilitar
la descomposicion del petroleo crudo.
-La biorremediación usando organismos fué inventado por el
científico 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 genética, en la década de los setenta, una enorme
controversia se abrió en el mundo científico y social de aquella
época. Las perspectivas que abrían los nuevos descubrimientos
variaban desde un mundo maravillososin enfermedades, con un
increible rendimiento agrícola y ganadero, todo tipo de nuevos
fármacos, hasta un mundo catastrofista dominado por una
minoría desaprensiva.
En 1975 se celebró una Reunión Internacional en el Centro de
Conferencias Asimolar de Pacific Grove, en California, en la que
se estableció 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 llegó a materializarse, se suavizaron sus lineas
directrices. El inicio de la investigación genética en la especie
humana, clonación de embriones, etc., ha llevado a nuevas
reflexiones y a la creación de un Comité Internacional de
Bioética, dependiente de la UNESCO, en 1993. Se ha acuñado el
términobioseguridad , formándose incluso un Comité
Institucional de Bioseguridad que pretende llegar a acuerdos
internacionales en el terreno de la investigación y en la aplicación
de los descubrimientos científicos obtenidos.
Frente a los múltiples beneficios que ofrece este campo, se
encuentran algunos problemas que puede presentar la aplicación
de la Ingeniería Genética:
•
•
Problemas sanitarios. Pueden aparecer nuevos
microorganismos patógenos que provoquen enfermedades
desconocidas, o el uso de fármacos de diseño provoquen
efectos secundarios no deseados.
Problemas ecológicos. La liberación de nuevos organismos
en el ambiente puede provocar la desaparición de especies
•
•
contra las cuales se lucha, con consecuencias aún
desconocidas, ya que cumplen una función en la cadena
trófica de la naturaleza. Se puede pensar en posibles
nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo
incontrolado.
Problemas sociales y políticos. Las aplicaciones de la
Biotecnología en el campo de la producción industrial,
agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más
grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico en
personas puede llevar a consecuencias nefastas en la
contratación laboral, por ejemplo, y atenta contra la
intimidad a que tiene derecho toda persona.
Problemas éticos y morales. La experimentación en la
especie humana puede atentar contra la dignidad de la
misma. Poder conocer y modificar el patrimonio genético
humano puede ser una puerta abierta al eugenismo. En el
campo de la Terapia Génica es defendible este
procedimiento cuando se utilice en células somáticas para
corregir enfermedades. En la línea germinal se pide su
prohibición en todo aquello que sea recomponer un
programa genético humano. Los trabajos con embriones
humanos con fines puramente experimentales se consideran
un atentado a la dignidad de la especie humana.