la genética - Gobierno de Canarias

UD 3. La Revolución Genética
1. INTRODUCCIÓN: El ADN, la genética.
2. La ingeniería genética
3. ¿Para qué sirve la ingeniería genética?
Aplicaciones
4. Transgénicos
5.El Proyecto Genoma Humano (PGH)
6. Organismos y alimentos transgénicos
7. Otros: células madre, reproducción asistida,
clonación, trasplantes.
Cuestiones previas (debate)
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1. ¿Sabes por qué nos parecemos a nuestros padres?
2. ¿Sabrías explicar qué se entiende por ADN, cromosoma y
gen?
3. ¿Qué es para ti la ingeniería genética?
4. ¿Qué entiendes por células madres?
5. ¿Sabes qué es un niño probeta?
6. ¿Debemos reproducir embriones humanos para curar
enfermedades?
7. ¿Elegirías los genes para hacer un «bebé a la carta»?
8. ¿Comerías alimentos modificados genéticamente?
9. ¿Te mantendrán sano los nuevos tratamientos médicos
y podrás vivir para siempre?
1. INTRODUCCIÓN: la genética
• Ciencia que estudia todo lo referente a los
genes.
• Los genes son “trocitos” de ADN.
• ¿ Qué es el ADN?
Molécula que portan todos los seres vivos y contiene
la información
para desarrollar las características
básicas de ese ser vivo
ADN
cromosomas
genes
DNA = DNI
Cada uno de nosotros es único. A nivel
genético también, excepto en el caso de
los gemelos idénticos. Aun así, los genes
no tienen la última palabra (más bien
tienen la primera) y los factores
ambientales hacen que los gemelos
acaben siendo también únicos, ya antes
de nacer.
¡Sólo un 0,1% de nuestro genoma nos hace diferentes de los otros
humanos, pero como el genoma es muy largo (3000 millones de
caracteres), este 0,1% significa muchas diferencias!
y… ¿qué hacen los genes?
Determinan caracteres de los seres vivos que se
heredan: por ejemplo color de los ojos, altura, forma
de la nariz, color de piel, etc.
Y se expresan para:
• Fabricar células o sustancias químicas de nuestro
cuerpo que hay que reponer (células que se
mueren, sustancias para hacer la digestión, para
reparar un herida, etc.).
• Que los seres vivos se adapten al medio
ambiente. Ej: si ascendemos una montaña donde
hay menos oxígeno los genes se expresan para
aumentar la cantidad de hemoglobina en la
sangre. ¡Se expresan, no se modifican!
ACTIVIDAD 1.
Crea un glosario de nuevos términos:
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ADN
Nucleótido (ir a la pág. 101)
Fenotipo y Genotipo (pág 27. Claves para comprender)
Gen
Genoma
Cromosoma
Enzima
Plásmido
Clonación, clon
Célula madre
Biotecnología
Bioética
Actividades:
•
Trata de explicar qué es el ADN y haz un dibujo de la
macromolécula que sea representativo.
• ¿Dónde se encuentran los cromosomas y qué relación tienen con el
ADN?
• Explica cómo se origina un organismo modificado genéticamente.
• Ventajas/desventajas de los transgénicos
• Explica cómo podría fabricarse un fármaco mediante la ingeniería
genética. Pon algún ejemplo.
• ¿Qué es la terapia génica?
• Realiza un esquema de los contenidos de este tema siguiendo
como modelo el del libro.
2. EL DESARROLLO DE LA
INGENIERÍA GENÉTICA
• La ingeniería genética es un conjunto de
técnicas cuyo objetivo es trasplantar genes
entre los seres vivos (algo parecido al “cortar y
pegar” que empleamos con los procesadores de texto).
• También se le conoce con el nombre de
tecnología del ADN recombinante.
• Permite modificar el genoma de una planta, un
animal o una bacteria y lo convierte en un
“Organismo modificado genéticamente”
3. Y ¿para qué sirve la Ingeniería Genética?
APLICACIONES
1. Producción de fármacos
• Para producir moléculas que no se pueden producir por
otros métodos o son demasiado caras.
• Moléculas que en condiciones
normales las fabrica nuestro cuerpo
pero en algunos individuos enfermos
tienen que ser administradas
• Ejemplo: la insulina.
– En la actualidad los diabéticos se suministran insulina
obtenida por bacterias a las que se les ha introducido el
gen de la insulina de los humanos.
Industria farmacéutica
• El primer producto que se produjo y se comercializó fue
la insulina humana. La producción de insulina humana
en el interior de bacterias permitió prescindir de las
insulinas de cerdo y de vaca que se venían inyectando
los diabéticos y que, al no ser idénticas a la humana,
podían producir algunos problemas relacionados con
reacciones inmunológicas adversas.
• Pharming es el uso de la manipulación genética para
obtener fármacos. Gracias a las modificaciones
genéticas ahora hay plantas de tabaco que fabrican
antibióticos o vacunas.
2. Terapia génica
• Es el tratamiento de enfermedades genéticas. Se
basa en la introducción de genes “sanos” en un ser
vivo para sustituir genes “defectuosos” causantes
de la enfermedad.
• Está en fase de investigación
y experimentación
• Podrá curar enfermedades
como el cáncer.
1.Extracción del paciente
células
con genes defectuosos
2. Se inyectan en
esas
células
genes “sanos”
3. Las células con genes sanos
se vuelven a inyectar al paciente
y así cura la enfermedad
Agricultura y ganadería
• AGRICULTURA
- Obtención de plantas
transgénicas
Alimentos transgénicos
- Se les introduce
genes para:
- Que produzcan más
cantidad.
- Mayor resistencia a
herbicidas, plagas,etc
- Den frutos con mejor
aspecto.
Maiz transgénico
Soja transgénica
Agricultura y ganadería
• GANADERÍA
- Obtención de animales
transgénicos
- Se les introducen genes para:
– Mayor productividad: ganado
vacuno que produzca más leche
– Crecimiento más rápido: peces en los que se introduce
la hormona del crecimiento de otros peces para que
crezcan más rápido.
– Mayor resistencia a condiciones ambientales: peces
resistentes al frío.
Aplicacion medioambiental
• Biorremediación: utilización de bacterias
transgénicas para solucionar problemas
ambientales.
– Ej: bacterias que en condiciones normales degradan
petróleo se modifican por ingeniería genética para
que además puedan desarrollarse en condiciones
concretas, como en alta salinidad.
– Ej: bacterias que en condiciones normales pueden
vivir con alta salinidad se modifican para que además
puedan degradar petróleo.
• Bioadsorción
- Bacterias genéticamente modificadas que fijan
en la superficie de sus células (adsorben)
ciertos metales que interesa retirar del medio.
Ejemplo:
- en las depuradoras
para retirar grandes
cantidades de metales
que contaminan las aguas
4. TRANSGÉNICOS
Organismo transgénico: aquellos que se desarrollan a partir de una célula en la que
se han introducido genes (genes de interés) procedentes de otro ser vivo.
LOS TRANSGÉNICOS
•
•
UN TRANSGÉNICO (ORGANISMO MODIFICADO
GENÉTICAMENTE, OMG) ES UN ORGANISMO VIVO QUE HA
SIDO CREADO ARTIFICIALMENTE MANIPULANDO SUS GENES.
PLANTAS TRANSGÉNICAS: MAÍZ, SOJA, TOMATE, ALGODÓN,
ETC.
ESPAÑA ES EL PRIMER PAIS EUROPEO PRODUCTOR DE MAIZ
• ANIMALES TRANSGÉNICOS: SALMÓN, RATONES, OVEJAS,
VACAS, CERDOS, ETC.
• MICROORGANISMOS: BACTERIAS Y VIRUS. EN 1982 SE
FABRICÓ POR PRIMERA VEZ INSULINA GRACIAS A LA
BACTERIA E. COLI.
• PRIMER ALIMENTO: EL TOMATE.
•
RESISTENCIA A INSECTOS. LOS MAYORES
PROGRESOS EN LA OBTENCIÓN DE
PLANTAS TRANSGÉNICAS RESISTENTES A
INSECTOS HAN SIDO CONSEGUIDOS A
PARTIR DE LA PROTEÍNA INSECTICIDA DE
Bacillus thuringensis.
PRINCIPALES PRODUCTORES DE PLANTAS TRANSGÉNICAS
•
ESTADOS UNIDOS: SOJA, MAÍZ, PAPAYA, CALABAZA,
ALGODÓN.
• ARGENTINA: SOJA, MAÍZ Y ALGODÓN.
• CANADÁ: SOJA y MAÍZ.
• BRASIL: SOJA.
• CHINA: ALGODÓN
PROFESOR:LUIS RIESTRA/IES
JOVELLANOS.GIJÓN
Pasos formación del organismo transgénico
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•
•
•
•
Se localiza en células de un ser vivo (animal) los genes de interés que
queremos “trasplantar” en otro ser vivo (bacteria). Ejemplo: gen animal que
es responsable de fabricar insulina en los animales.
Se seleccionan vectores para esos genes de interés. Un vector es un
vehículo para introducir genes en las células de otro organismo (los más
frecuentes son moléculas de ADN de bacterias, llamadas plásmidos)
Se insertan los genes de interés (insulina) en el plásmido.
El plásmido con el gen de interés se inserta en el otro ser vivo (es decir, la
bacteria)
Ahora tenemos una bacteria transgénica: tiene genes de la célula animal
inicial para fabricar insulina. Así una bacteria que inicialmente no podía
fabricar insulina, que es algo que naturalmente solo lo hacen las células
animales, ahora puede hacerlo.
Las nuevas bacterias transgénicas, se reproducen, y obtenemos muchas
nuevas bacterias transgénicas iguales (llamadas clones).
Creación de maíz transgénico
Etiquetado
Actividad 2
• Lee el texto sobre los transgénicos
• Saca las ideas principales
• Escribe una opinión personal bien
razonada y argumentada sobre el uso de
transgénicos.
5. EL PROYECTO GENOMA HUMANO (PGH)
4.1 ¿Qué es el Proyecto?
- En 1990 comienza el PGH: estudio del genoma
humano, es decir, los genes que forman parte
del ADN humano.
- En 2003 la comunidad científica presenta el
proyecto terminado. Conocemos así todos los
genes de los humanos.
- Se descubre que el genoma humano se
diferencia muy poco del genoma de otros
animales, como el chimpancé.
ADN
99%
idéntico
ADN
99,9%
idéntico
PROYECTO GENOMA HUMANO
OBJETIVOS DEL PROYECTO (1990):
1.
2.
•
IDENTIFICAR CUALES SON LOS GENES EXISTENTES Y DETERMINAR
SU LOCALIZACIÓN.
DETERMINAR LA SECUENCIA EXACTA DE NUCLEÓTIDOS DE CADA
GEN CON EL OBJETIVO DE CONOCER LA PROTEINA CODIFICADA.
EN 2003 ANUNCIAN LA SECUENCIACIÓN COMPLETA DEL GENOMA
HUMANO.
CARACTERÍSTICAS DEL GENOMA HUMANO:
1.
2.
3.
4.
SOLO EL 2% DEL GENOMA CONTIENE GENES; ES DECIR,
PROTEÍNAS.
UN PORCENTAJE MUY ALTO ESTÁ FORMADO POR “ADN BASURA”.
SOLO EL 0,1% NOS DIFERENCIA A UNAS PERSONAS DE OTRAS.
CONTIENE 25.000 GENES, PARECIDO AL CHIMPACÉ O A UN RATÓN
Y SE DESCONOCE LA FUNCIÓN DE CASI LA MITAD.
Y, ¿Qué utilidad tiene?
(presente y futuro del proyecto)
– Terapia génica
– Identificar individuos portadores de
enfermedades genéticas.
– Huellas genéticas: análisis del 0,1% de ADN
que tenemos diferentes los humanos (huella
genética)
• Investigaciones criminales
• pruebas de paternidad
Investigaciones criminales
• Comparar ADN del supuesto criminal con
restos de ADN del lugar del crimen (pelos,
sangre, piel, etc.)
• Si ese 0,1% de los genes
que tenemos diferente
coincide, se declara
culpable al criminal
Pruebas de paternidad
•
También es bien conocida la utilidad del análisis del DNA para
realizar pruebas de paternidad, que nos dicen si un niño es hijo o no
de su supuesto padre.
5. REPRODUCCIÓN ASISTIDA
• REPRODUCCIÓN ASISTIDA (Ley desde 2006)
- En el mundo casi el 20% de las parejas presentan
problemas a la hora de tener descendencia, por causas
muy diferentes.
- Por ello se recurre a la reproducción asistida.
- 2 tipos:
- 1. Inseminación artificial: introducción de semen en el útero
por medio de una cánula.
- 2. Fecundación in vitro: realización de la fecundación en el
laboratorio, y luego se implanta el embrión en el útero de la
madre (bebés probeta).
• Inseminacion artificial
• Fecundacion in vitro
Muchos embriones.
Solo se implanta uno.
¿qué se hace
con los demás?
6. CÉLULAS MADRE
• Células de un ser vivo
que :
:
– no están especializadas en ninguna función
– Pueden multiplicarse activamente y dar lugar a otras
células no especializadas
– Son capaces de transformarse en alguno de los más
de 200 tipos celulares que tiene un individuo adulto
(células del corazón, piel, etc.)
¿Dónde están?
• CELULAS MADRE ADULTAS
• CÉLULAS MADRE
EMBRIONARIAS
¿ Para qué son útiles?
En la actualidad se están realizando investigaciones
sobre las posibles aplicaciones como:
•
•
Curar enfermedades: por ejemplo en un
infarto mueren células del corazón, en
quemaduras mueren células de la piel y
necesitamos regenerarlas.
Investigaciones básicas: por ejemplo
investigaciones de cómo las células se
diferencian.
La Clonación
• La clonación es una de las técnicas más
modernas utilizadas en biotecnología para
obtener copias idénticas de un organismo
que nos interesa. La clonación humana o
de tejidos humanos es una de las
cuestiones que más polémica generan.
• Los individuos clonados o clones son
idénticos al original.
•
Se trasplanta el núcleo de una célula somática (adulta, no sexual) a
un óvulo al que se le ha extraído el núcleo. Todos los cromosomas
pertenecen a una sola célula.. El resultado es un con, un organismo
idéntico al donante.
¿Cómo se hace?
Bioética
•
Hoy en día, como has podido comprobar al estudiar esta unidad, el
desarrollo científico y técnico de la genética ha conseguido mejorar
mucho las condiciones de vida de la humanidad, pero también se
ha utilizado en guerras bacteriológicas o en el deterioro del medio
ambiente. En definitiva, estos avances de la ciencia han hecho que
nos planteemos si todo lo que la ciencia y la tecnología permiten
realizar se debe hacer o no. Esto ha planteado un debate en la
sociedad y ha dado lugar al concepto de bioética
.
La posibilidad de intervenir en la reproducción o en las
características genéticas de los seres humanos tiene
consecuencias éticas y sociales que es necesario tener en cuenta.
BIOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES
•
En un sentido amplio, se aplica el término biotecnología al conjunto de
procesos industriales que utilizan sistemas biológicos. La producción de
quesos, vinos, etc., por ejemplo, pueden considerarse procesos
biotecnológicos, ya que utilizan seres vivos (bacterias, levaduras) para su
producción. En este sentido la humanidad está empleando la biotecnología
desde hace miles de años; además, la selección de variedades de
vegetales o de razas de animales se ha hecho desde la antigüedad para
incrementar la resistencia de estas variedades a determinadas condiciones
ambientales o para mejorar la producción.
•
En un sentido más estricto, la biotecnología utiliza procesos industriales
que utilizan organismos modificados genéticamente, es decir, organismos
manipulados genéticamente, normalmente organismos transgénicos
.
“ Antes pensábamos
que
el futuro estaba en
las estrellas.
Hoy sabemos que
está en los
genes”
(James Watson, descubridor del ADN)