Diapositiva 1 - Aula Virtual

Profesor: Borja Blanco Vives.
Unidad 5.
BIOTECNOLOGÍA
1.1. ÁCIDOS NUCLEICOS.
-Son biomoléculas orgánicas de importancia fundamental para los seres vivos.
- Químicamente están compuestos por: C, H, N, P, O.
- Están formados por la unión de subunidades llamadas NUCLEÓTIDOS.
-Un azúcar de 5 átomos de C
-Una molécula de ácido fosfórico.
-Una base nitrogenada.
Ácido desoxirribonucleico (ADN)
2 tipos
Ácido ribonucleico (ARN)
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BIOTECNOLOGÍA
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
Es una macromolécula formada por dos largas cadenas o hebras complementarias
de nucleótidos con forma de hélice.
Su estructura mantiene su estabilidad gracias a las bases nitrogenadas, que están
situadas en el centro de la hélice y unidas por enlaces de hidrógeno.
El azúcar
DESOXIRRIBOSA
Las bases nitrogenadas
son:
- Citosina (C).
-Guanina (G).
- Adenina (A).
- Timina (T).
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BIOTECNOLOGÍA
Está localizada en el núcleo de la célula y es esencial para la vida, ya que constituye el
material genético responsable del funcionamiento y el desarrollo normal de los seres vivos.
FUNCIONES:
-Almacena la información genética de la célula y, por tanto, del organismo vivo.
- Gobierna todas la actividad celular.
- Transmite su información de generación en generación  DUPLICACIÓN: base de la
herencia biológica de los seres vivos.
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BIOTECNOLOGÍA
ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
El ARN está formada por una única cadena de nucleótidos.
El azúcar es
RIBOSA
Presenta las mismas bases nitrogenadas que el ADN, menos la Timina (T), que es
sustituida por URACILO (U).
TIPOS:
T
U
Intervienen en la
producción de las
proteínas (dirigida
por el ADN).
1. ARN mensajero
2. ARN transferente
3. ARN ribosómico
(ARNm).
(ARNt)
(ARNr)
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BIOTECNOLOGÍA
Unidad 5.
BIOTECNOLOGÍA
1.2. CROMOSOMAS Y GENES.
ADN, puede llegar hasta un metro en las células humanas.
Requiere un extraordinario grado de empaquetamiento, lo
que da lugar a diferentes formas.
En la célula eucariota este grado de
empaquetamiento del ADN en fibras
Cuando la célula va a dividirse
forma unas estructuras visibles al
microscopio
CROMATINA
CROMOSOMAS
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BIOTECNOLOGÍA
• CROMATINA:
- está presente en el núcleo interfásico.
- está formada por ADN y proteínas histonas.
• CROMOSOMAS:
- están presentes en el núcleo en división.
- son estructuras compactas que representan el mayor
grado de empaquetamiento de cromatina.
En la especie humana las células CROMOSÓMICAS
En la especie humana las células REPRODUCTORAS
(gametos)
Los cromosomas son
Los gametos son
DIPLOIDES (2n)
HAPLOIDES (n).
46 en total (23 parejas)
CROMOSOMAS
23 en total (la mitad)
CROMOSOMAS
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BIOTECNOLOGÍA
CROMÁTIDAS HERMANAS: en algunas
fases del ciclo celular los cromosomas
adoptan forma de bastón divididos en dos
subunidades llamadas
CARIOTIPO: conjunto de cromosomas de
cada especie, ordenados según su
tamaño, forma y características.
GEN: es un fragmento de ADN que
contiene la información necesaria para
fabricar una proteína, la cual se traducirá
en un determinado carácter del
organismo.
LOCUS: lugar fijo que ocupa un gen en el
filamento de ADN.
GENOMA HUMANO: conjunto de genes
que hay en cada célula humana.
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BIOTECNOLOGÍA
1.3. CODIGO GENÉTICO.
Establece las equivalencias entre los nucleótidos que componen los ácidos nucleicos y
los aminoácidos
Cada 3 nucleótidos  AMINOÁCIDO
•Información genética contenida en la secuencia de nucleótidos de ADN se conserva
gracias a la replicación o duplicación, proceso mediante el cual la molécula de ADN hace
copias de sí misma.
• La información contenida en el ADN se transmite al ARN en el proceso
denominado  TRASNCRIPCIÓN
• El mensaje contenido en el ARN es utilizado para sintetizar las proteínas  TRADUCCIÓN
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BIOTECNOLOGÍA
REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN
En los seres pluricelulares, el cigoto  formado por la unión de dos células
reproductoras o gametos  que sufren muchas divisiones para llegar a formar un
nuevo individuo.
Forma principal de
división celular
MITOSIS
Las células de un organismo se dividen
de manera continua y controlada a lo
largo de su vida según sus necesidades.
Es el proceso mediante el cual una célula
se divide en dos células hijas idénticas
entre sí e idénticas a la célula madre.
-Se consigue el crecimiento del cuerpo.
- La reparación de los tejidos.
- La renovación de células que mueren
continuamente.
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BIOTECNOLOGÍA
Durante la división se produce
La duplicación
DUPLICACIÓN
SEMICONSERVATIVA
Se puede repartir una copia
idéntica a cada una de las
células hijas.
La cadena sirve de molde en
la síntesis de la cadena
complementaria
Se obtienen dos moléculas con
estructura de doble hélice que
son copias exactas de la
molécula original.
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BIOTECNOLOGÍA
TRANSCRIPCIÓN
Es el proceso mediante el cual se
transmite la información o mensaje
genético contenido en el ADN al ARNm
ya que consiste en la formación de una
molécula de ARN complementaria de un
fragmento de una de las cadenas del ADN.
La información que contiene la secuencia de ADN debe pasar a los
RIBOSOMAS, donde se fabricarán las proteínas correspondientes.
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TRADUCCIÓN
BIOTECNOLOGÍA
Es el proceso mediante el cual se fabrica una proteína a
partir de la información contenida en el ARNm.
El ARNm sale al citoplasma celular
Los aminoácidos que formarán parte de las proteínas están localizados en el
citoplasma y se unen entre sí en un orden determinado por el ARNm.
que se une al
RIBOSOMA.
Para que esto ocurra es
necesaria la
intervención del ARNt
Contiene una secuencia de
bases complementaria a la
secuencia de bases del ARNm.
Una vez unido el ARNm el
ribosoma se va desplazando
mediante la unión de los ARNt a la
secuencia determinada de ARNm
De esta manera se van uniendo los
aminoácidos que forman la proteína.
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2. MUTACIONES
- Son alteraciones en la información genética de las células.
-Se producen espontáneamente en cualquier célula de un ser vivo.
- Sus consecuencias pueden ser:
-Negativas
- Neutrales
- Inocuas
- Ventajosas
- Beneficiosas.
La selección natural
incrementa la frecuencia de las
mutaciones ventajosas, que son
fuente de variabilidad genética
contribuyen a la diversidad
de los organismos y a la
evolución de las especies.
Si las mutaciones se producen en las células formadoras de gametos, los
descendientes las heredan.
La frecuencia de las mutaciones es muy baja, pero puede incrementarse debido a
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BIOTECNOLOGÍA
La acción de agentes mutagénicos, que pueden ser:
Rayos X
Alquitrán del
tabaco.
MUTACIONES GÉNICAS
Afectan a la secuencia de los nucleótidos del ADN, como
consecuencia de errores en el proceso de DUPLICACIÓN.
Fibrosis quística
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MUTACIONES CROMOSÓMICAS
- Afectan al número o a la estructura de los cromosomas.
- Generalmente se deben a errores en los procesos de la meiosis
- Cuando afectan al conjunto de la dotación cromosómica  GENÓMICAS
Trisomía del par 21.
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BIOTECNOLOGÍA
3. BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA.
Biotecnología: conjunto de técnicas o procesos
que utilizan organismos vivos o sustancias
derivadas de ellos para fabricar alimentos,
fármacos u otras sustancias de utilidad para las
personas, industrias o medio ambiente.
Ingeniería genética: es el conjunto de técnicas
que permite modificar el genoma de un
organismo, añadiendo, eliminando, o
cambiando algunos de sus genes, con lo que se
alteran determinadas características de este.
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3.1 TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA:
- Enzimas de restricción: sustancias capaces de romper la molécula de ADN y separar sus
genes, y puede incluso volver a unirlos.
- ADN recombinante: es aquel que se ha formado al intercalarse un fragmente de un ADN
en otro ADN. Con esta técnica fue posible transferir genes de unas células a otras.
MANIPULACIÓN GENÉTICA.
Mediante estos procedimientos se pueden
conseguir organismos recombinantes o seres
transgénicos.
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3.2. CLONACIÓN
Es la acción de producir una entidad biológica idéntica a otra a partir de una
preexistente.
En ámbitos científicos este término se usa principalmente para la reproducción
idéntica de moléculas hereditarias.
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BIOTECNOLOGÍA
TIPOS:
Según el material clonado:
1. CLONACIÓN MOLECULAR: proceso de aislar un fragmento de ADN
gracias al trabajo
de un organismo
normalmente una bacteria,
en la que se introduce.
integrarlo en un plásmido y
obtener múltiples copias de él
De esta forma, se produce insulina
idéntica a la humana.
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2. CLONACIÓN CELULAR: en ella se utilizan células troncales embrionarias
capaces de formar
células diferenciadas
que pueden originar tejidos u
órganos debido a que son
totipotentes.
Se obtiene así células compatibles con
el adulto que podrían dar distintos
tipos celulares y formar o recomponer
tejidos o, incluso, órganos.
Las que se constituyen en embrión desde su
estado de cigoto hasta el de blastocito.
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3. CLONACIÓN DE ORGANISMOS:
la técnica que se usa es la de la
transferencia nuclear y se realiza
así:
• Se obtiene un óvulo de una hembra
donante y se le extrae su material
genético.
• Se toma una célula somática del
organismo que se va a clonar.
• Finalmente se fusiona la célula
somática con el óvulo sin ADN.
• Mediante estimulación, se induce a
desarrollar un embrión que formará
un individuo idéntico al original.
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3.3 REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR)
Es un procedimiento que permite producir in vitro grandes cantidades de un fragmento
de ADN mediante la amplificación selectiva de cualquier tramo de ácido nucleico.
Se deben conocer las secuencias que lo flanquean (Primer o cebador), aunque se
disponga de escasa cantidad de partida de la muestra, o aunque esté muy degradada.
El proceso de copiado realizado en un
aparato denominado TERMOCICLADOR,
utiliza los fragmentos de ADN que se
desean copias.
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BIOTECNOLOGÍA
Los FRAGMENTOS DE ADN que se quiere amplificar.
Pequeños fragmentos de ADN  CEBADORES.
Una enzima termorresistente  ADN POLIMERASA.
DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS.
-Esta técnica se basa en a propiedad
natural de las enzimas ADN
polimerasa, capaces de repicar
hebras de ADN.
-Ciclos de altas y bajas
temperaturas alternadas, para
separar las hebras de ADN recién
formadas entre sí tras cada fase de
replicación.
- Vuelvan a unirse a las polimerasas
para que vuelvan a replicarlas.
¿Qué se necesita?
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3.4 LA HUELLA GENÉTICA Y EL PERFIL GENÉTICO.
Es la huella dactilar del ADN.
Es una técnica que permite identificar y diferenciar individuos gracias a las
peculiaridades individuales y propias de su ADN.
La base de la huella genética está en los
MARCADORES GENÉTICOS
Localizados en la molécula de ADN
Microsatélites
Secuencias de nucleótidos que se
repiten en la molécula de ADN de
forma distinta en cada persona.
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Esta técnica consiste en:
- Cortar en fragmentos el ADN  mediante ENZIMAS DE RESTRICCIÓN.
- Los fragmentos de ADN se colocan sobre una placa de gelatina, donde sufren un
proceso de ELECTROFORESIS
- Que las separa según su tamaño (según el numero de pares de bases), en tiras a lo
largo de la placa.
- Con rayos X se revela el soporte y se localizan los fragmentos de ADN de la muestra
inicial y se consigue un patrón único para cada individuo, que sirve de base para
comparaciones.
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5. INGENIERÍA GENÉTICA EN LA AGRICULTURA Y LA GANADERÍA.
APLICACIONES EN LA AGRICULTURA.
• Producción de toxinas que las hacen resistentes y así no se aplican plaguicidas
ni herbicidas.
• Desarrollo lento de los frutos.
• Producción de sustancias de interés farmacéutico.
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APLICACIONES EN LA GANADERÍA.
Es más compleja que en plantas.
La introducción de genes se realiza mediante microinyección en el óvulo receptor
fecundado
Todas las células del futuro animal
contendrán ese gen.
ANIMAL TRANSGÉNICO
• Mejora la producción animal, aumentando la masa corporal, con menos grasa o
se hace más musculosa y por tanto más resistente a enfermedades.
• Vacas que producen leche con proteínas humanas.
• Ratones transgénicos para estudiar el cáncer.
• Se reproducen especies en extinción.
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6. INGENIERÍA GENÉTICA EN LA SALUD HUMANA.
Las enfermedades relacionadas con la alteración del material genético pueden ser:
-GENÉTICAS:
- producidas por alteraciones del material genético.
- no tienen porque haberse recibido de los progenitores, como los
tumores, que pueden desencadenarse por factores ambientales.
-HEREDITARIAS:
-Son enfermedades que se
transmiten de una generación a la
siguiente.
-Pueden o no manifestarse a los
descendientes a lo largo de su vida.
-CONGÉNITAS: se adquieren durante el desarrollo embrionario o
durante el parto.
Pueden ser consecuencia de un defecto hereditario o de problemas
ambientales.
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6.1 TIPOS DE ENFERMEDADES GENÉTICAS.
Se distinguen 2 grandes grupos en función de la manera en la que se heredan:
1. HERENCIA LIGADA AL SEXO: se da cuando las alteraciones genéticas se encuentran
en los cromosomas sexuales (X e Y).
2. HERENCIA NO LIGADA AL SEXO: las alteraciones genéticas se encuentran en los
cromosomas no sexuales.
• Monogénicas o Mendelianas: dependen de un solo gen.
• Poligénicas: depende de varios genes. En ellas el ambiente en el que
se desarrolla el individuo tiene importancia.
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6.2 DIAGNÓSTICO Y PREVENCIÓN DE LAS ENFERMEDADES GENÉTICAS.
TIPOS:
1. Prevención PRIMARIA:
- Se realiza antes de la concepción.
- Se realiza mediante el CONSEJO GENÉTICO
En las que el individuo desea tener descendencia, pero tiene un
cierto riesgo de transmitir enfermedades, recibe información sobre
sus posibilidades y sus opciones de cara a minimizar los riesgos
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2. Prevención SECUNDARIA:
-Se realiza después de la fecundación mediante el diagnostico precoz de enfermedades
genéticas.
- Se emplean técnicas como amniocentesis, que consiste en extraer células de la cavidad
amniótica de la embarazada, cultivarlas hasta obtener un número suficiente y analizar su
material genético en busca de posibles soluciones.
- El diagnóstico genético preimplantacional consiste en analizar células de cigotos
obtenidas por fecundación in vitro antes de ser transferidos al útero, con el fin de
analizar su material hereditario y seleccionar el más idóneo antes de su implantación.
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6.3. TERAPIA GÉNICA
-Proceso por el cual los genes defectuosos productores de enfermedades son sustituidos por
genes normales o sanos, con lo que los efectos patológicos producidos por su déficit
desaparecen.
- Se puede realizar en:
1. TERAPIA DE CÉLULAS SOMÁTICAS.
Se rectifican exclusivamente las células
somáticas defectuosas, por lo que no se
transmiten a la descendencia.
2. TERAPIAS DE CÉLULAS GERMINALES.
Su acción alcanza a sus descendientes.
Prohibida por las leyes a causa de los
problemas de tipo ético.
Para introducir el transgen en las células del organismo deficitario pueden emplearse 2
métodos:
1. Métodos directos: se distinguen sistemas QUIMICOS y FISICOS.
2. Métodos indirectos: son aquellos en los que se usa un mediador que transporta el transgen.
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6.4. APLICACIONES A LA MEDICINA REPRODUCTIVA.
La terapia génica trata de solucionar determinados problemas de infertilidad y esterilidad
que presentan muchas parejas.
Con este fin se usan las técnicas de reproducción asistida, que sustituyen por medio de
una manipulación ginecológica.
TÉCNICAS DE REPRODUCCIÓN:
1. Inseminación artificial: consiste en la inyección de espermatozoides en el aparato
reproductor femenino para facilitar la fertilización.
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2. Fertilización in vitro: Consiste en extraer óvulos de la mujer por medio de unas
aspiración por medio de la vagina y su fertilización en el laboratorio.
3. Transferencia intratubárica de gametos:
los óvulos y los espermatozoides se sitúan
directamente por medio de laparoscopia en una
de las Trompas de Falopio de la mujer.
La fecundación ocurre de manera natural en las
trompas.
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6.5. USO DE CÉLULAS MADRES.
Célula madre:
- tipo de células indiferenciadas que tienen la capacidad de
reproducirse por división celular indefinidamente sin
perder sus propiedades
- son capaces de producir células especializadas propias de
los distintos tejidos del cuerpo.
Las células madres embrionarias se extraen de
un embrión
Si se extraen de tejidos adultos, son células madres
adultas, que suelen ser muy especializadas, pues solo se
pueden diferenciar en un tipo de tejido.
Muy escasas y difíciles de aislar.
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APLICACIONES:
- Reconstrucción de órganos deteriorados.
- Pueden utilizarse para producción de medicamentos.
- Empleados para la curación de enfermedades, como malformaciones celulares o
destrucción de tejidos.
¿De donde se obtienen?
- Cordón umbilical.
- Dientes de leche.
- Sangre menstrual.
- Médula ósea.
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6.6. PRODUCCIÓN DE FÁRMACOS.
Destaca la elaboración de productos farmacéuticos:
1. ANTICUERPOS
MONOCLONALES: Son
proteínas capaces de
reconocer sustancias
extrañas en la sangre y en
los tejidos humanos.
2. HORMONAS: Elaboración de sustancias humanas que se
obtienen mediante técnicas de ingeniería genética.
3. VACUNAS: Se trata de que sea el propio organismo el
que controle la respuesta inmunológica contra los
patógenos.
Constituye un método de inmunización activo.