Unidad 1. - Facultad de Ciencias Marinas

Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de Ciencias Marinas
Licenciatura en Biotecnología Acuícola
Lecturas complementarias
PDFs del curso en:
http://oceanologia.ens.uabc.mx/~igiffard/Cursos/GA/GA.htm
Revisión sitios:
http://www.johnkyrk.com/index.esp.html
http://www.genomenewsnetwork.net/resources/timeline
http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/index.html
http://www.enaca.org/modules/news/index.php?storytopic=18&start=75
http://www.fao.org/docrep/field/009/v8720e/V8720E00.htm#TOC
Genética Acuícola
- Cada alumno expondrá un tema asignado por el profesor.
–Trabajo final.
(www.fis.com)
Dra. Ivone Giffard Mena
Clase teórica
Dr. Javier Pérez Robles
Laboratorio lun/vie
MC. David Martínez Corona
Laboratorio mie
[email protected]
[email protected]
[email protected]
2014-2
Bibliografía de Consulta
Laboratorio
Laboratorio
G
G
Alberts
Beaumont
Bert
Dunham
Labortorio
Días no laborales UABC que coinciden con la clase:
Puente 15 de septiembre
17 de noviembre
Fin de cursos: 5 de diciembre.
Gjedrem
Griffiths
Lutz
Lewin
Evaluación:
TEORIA 55%




3 exámenes teóricos parciales 40%.
Tareas y exposiciones 10%.
Asistencia, puntualidad y participación 5%. Se tomará lista.
Faltas 3 a final, 6 a extraordinario.
Pierce
Hartwell
Griffiths
Rodden
Hedrick
Thieman y Palladino
LABORATORIO 45%
 Reportes de Prácticas de Laboratorio 25%.
Bata obligatoria!
 Trabajo final 15%.
 Participación en laboratorio 3%, Bitácora 2%.
 Faltas 80% a final (3), 60% (6) a extraordinario.
Manual del curso
Claverie
Mount
+ Lista del Temario
1
Temario
UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO.
Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico
mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a
laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones
actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de
aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos
con ética y responsabilidad.
1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos.
1.1 Cronología de descubrimientos en el campo de la genética.
1.2 Progreso acuícola.
1.3 Perspectivas biotecnológicas en la acuacultura.
UNIDAD 4. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
Competencia: Señalar los principios y mecanismos que permiten la
expresión selectiva de genes, mediante la comparación del
procesado de la información genética en diferentes tipos de
células (eucariotas y procariotas), para poder controlar los
niveles de expresión, con ética y proposición.
4. Regulación de la expresión genética
4.1 Control trasncripcional: Operon.
4.2 Proteínas reguladoras: Riboswitch.
4.3 Control post-transcripcional: ARN de interferencia.
4.4 Epigenetica
Fotografía de Rosalind Franklin durante un
paseo en Francia en 1950 o 1951.
UNIDAD 5. GENÉTICA MENDELIANA.
UNIDAD 2.
MATERIAL GENETICO.
Competencia: Detallar las formas de organización y diferenciación celular a
nivel molecular, mediante la descripción de las estructuras del ADN,
del ARN y de las proteínas para establecer la función de los ácidos
nucleicos con disciplina y voluntad.
2. La naturaleza del material genético y el código genético.
2.1 Organización celular.
2.2 División celular.
2.3 Diferenciación celular.
2.4 Acido deoxiribonucleico: ADN
2.5 Acido ribonucleico: ARN
2.6 El código genético.
2.7 Estructura proteica.
Competencia: Precisar cómo se heredan las características biológicas,
mediante deducción mendeliana, para poder obtener rasgos
deseados en las líneas seleccionadas con rigor, disciplina y
organización.
5. Genética mendeliana.
5.1 Dominancia y recesividad.
5.2 Segregación.
5.3 Cromosomas, genes
y alelos.
5.4 Genotipo y fenotipo.
5.5 Bases cromosómicas de
la herencia y heredabilidad.
UNIDAD 6. GENÉTICA POBLACIONAL
UNIDAD 3. REPLICACIÓN, TRASCRIPCIÓN, Y TRADUCCIÓN.
Competencia. Entender cómo una célula duplica y repara su material
genético a partir del ADN, mediante la lectura y decodificación de
código genético, para comprender como la célula utiliza la
información contenida en su genoma, con emoción y una actitud
positiva.
3. Replicación, trascripción, y traducción del material genético.
3.1 Replicación y reparación del ADN.
3.2 Mecanismos de trascripción.
3.3 Síntesis de proteínas.
Competencia: Constatar las leyes que gobiernan la transmisión de la
información genética hereditaria de una generación a la siguiente en
una población, mediante la comprensión de las técnicas base de
Biología Molecular, para poder evaluar los cambios de variabilidad
genética con certeza y precisión.
6. Genética poblacional.
6.1 Genética de poblaciones.
6.2 Técnicas para medir la variación genética (RFLP, VNTR, RAPD, AFLP,
Clonación, Secuenciación, SNP, QTL).
6.3 Polimorfismo y heterocigosidad.
Espinoso
oceánico
Espinoso
de lagos y ríos
(Cell, 14/12/07)
2
UNIDAD 7. CAMBIO EVOLUTIVO.
UNIDAD 10. MODELOS NUMERICOS.
Competencia: Especificar cómo ha ocurrido la evolución, mediante el
entendimiento de los procesos de mutación, deriva génica, selección
natural y migración, para descifrar las formas de recombinación del
material genético y poder obtener organismos transgénicos con ética,
sabiduría e integridad.
Competencia: Aplicar métodos matemáticos, mediante el uso de programas
computacionales específicos, para estimar componentes de similitud o
varianza genética entre individuos de una población con compromiso y
cooperación.
10.
Métodos para estimar parámetros fenotípicos
y genéticos de la descendencia
10.1 Genética cuantitativa.
10.2 Diversidad genética.
10.3 Programas de análisis de datos genéticos.
7. Procesos del cambio evolutivo
7.1 Teorías evolutivas de las poblaciones:
Selección natural y deriva génica.
7.2 Evolución del material genético y
Organismos Genéticamente Modificados.
(Glofish, pez brillante)
(Free download)
Neanderthal
UNIDAD 11. PROGRAMA DE SELECCIÓN.
UNIDAD 8. VARIABILIDAD GENÉTICA EN POBLACIONES
NATURALES.
Competencia: Explicar los efectos de la localización geográfica, de las
condiciones medioambientales y de las fuerzas selectivas sobre la
variación genética y la estructura de una población, mediante el análisis
de los resultados del confinamiento de las especies domesticadas
sobre poblaciones silvestres, para valorar el impacto potencial de un
programa de selección genética con seriedad y respeto.
8. Variabilidad genética en poblaciones naturales.
8.1 Consanguinidad.
8.2 Coadaptación, especiación y filogenia.
8.3 Variabilidad y estructura genética en las
poblaciones naturales.
Competencia: Establecer procedimientos para obtener rasgos deseables en
una población (heredados de una generación a la siguiente), mediante
la predicción numérica de la eficacia de los métodos elegidos con base
en base en la respuesta genética esperada para un determinado set de
parámetros. Esto con la finalidad de diseñar programas que
salvaguarden los recursos genéticos en producción con optimismo,
valoración y seguridad.
11. Aplicabilidad de la genética en la granja acuícola.
11.1 Estrategias de crianza.
11.2 Métodos de selección.
11.3 Diseño de programas de crianza.
11.4 Evaluación del cambio genético.
(Nidos de cría de tilapia)
Prácticas de laboratorio.
UNIDAD 9. CARACTERES CUANTITATIVOS.
Práctica o prácticas programadas
Competencia: Referir los factores clave que determinan el desarrollo de los
organismos y que son deseables en un programa de selección,
mediante observaciones en campo, para dar propuestas de manejo con
convicción y confianza.
9. Caracteres cuantitativos en organismos acuáticos
9.1 Tasa de crecimiento.
9.2 Eficiencia de conversión alimenticia.
9.3 Sobrevivencia.
9.4 Reproductivos.
9.5 Resistencia a enfermedades.
Personal docente y técnico, laboratorios y cursos
vinculados con el Área de Genética en la UABC
Panorama general de la vinculación Academia-Sector
Productivo
Reglamentos de Seguridad de los Laboratorios
Cariotipado y esterilización
Ámbito de desarrollo
Duración*
Recorrido por el Campus
3 horas
Salida de Campo
El semestre
Laboratorio
1 hora
Taller de Computación
4 horas
Laboratorio
8 horas
Laboratorio
8 horas
Laboratorio
8 horas
Taller
4 horas
Extracción de ADN
Extracción de ARN
PCR de punto final
Variantes del PCR
Extracción de Proteínas
Análisis de secuencias de ADN
Laboratorio
8 horas
Taller de Computación
4 horas
Diseño de cebadores
Taller de Computación
4 horas
Análisis de datos genéticos
Taller de Computación
4 horas
(FAO FISHERIES TECHNICAL PAPER 352)
3
Historia de la Ciencia
Democracia
Griega
S. VI AC
PTOLOMEO
(170-100)
ARISTARCO
(310-230)
(Óleo de Domenico Fetti)
Observadores de la naturaleza, filósofos,
matemáticos, médicos, enciclopedistas
Preguntas?
Historia de las ciencias
UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO.
Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso
biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos
históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender
las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks
naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería
genética sobre organismos acuáticos con ética y
responsabilidad.
1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos.
1.1 Cronología de descubrimientos en el campo de la genética.
Copérnico
La tierra es
redonda, y
gira
alrededor del
sol
“Revolucion
de las obras
celestes”
Explosión
supernova
Kepler
Galileo
Modelo heliocéntrico
“Misterios
cosmograficos”
Trayectorias
elípticas y
magnetismo
“El mensagero
celeste”
Luna, estrellas,
Venus
La Ciencia no tiene dogmas → Revoluciones científicas
Modelos mentales
1- La tierra es redonda y gira alrededor del
sol. S. XVI (Galileo).
2- Leyes de la gravitación S. XVII
(Newton).
3-Revolución Darwiniana 1859 (Darwin).
4- Teoría celular. 1861 (Pasteur).
5- Tabla periódica de los
elementos.1869 (Mendeleiv).
6- Leyes de la herencia. S. XIX (Mendel).
7- Teoría de la relatividad. S. XX (Einsten).
8- Modelo atómico. S.XX (Einsten).
9- Bing-Bang. S.XX (Hubble).
10- Estructura del ADN. 1953 (Crick,
Watson, Wilkins y Franklin).
4
Biología Molecular:
•Disciplina científica que surge como lazo entre la genética, la
bioquímica y la física.
•El estudio de la estructura, función y composición de las
moléculas biológicamente importantes
•El término fue utilizado por primera vez en 1938 por Warren
Weaver y designa el conjunto de técnicas de manipulación de
ácidos nucleicos (ADN y ARN).
Qué es GENETICA ?
Molecular
Celular
Individual
Población
Ecológico
Biología
Integrativa
Métodos micro
analíticos tanto
físicos como
químicos,
Procedimientos de moda:
"terapia génica" y "transgénicos“
5000x, 1925
Es la disciplina madre de la Biología moderna,
prácticamente todas las ciencias de lo vivo se apoyan
en el estudio de los genes.
Actualmente sus efectos en la vida cotidiana son
evidentes (OGM, enfermedades, herencia, etc…)
Resultado de mas de 160 años de investigación.
Descubrimiento de la estructura de doble hélice del DNA, 1953
James Watson (1928- )
Francis Crick (1916-2004)
Maurice Wilkins (1916-2004)
y Rosalind Franklin (1920-1958)
Pero qué es en realidad ?
Qué podemos esperar ?
Plantea cuestionamientos éticos mas que ninguna
otra ciencia !! Porqué ?
Photo 51
Difracción de rayos X, 1952.
Línea del tiempo de algunas estructuras resueltas de biomoleculas clave.
Genética
Nature Reviews Genetics 9, 141-151 (Febrero 2008)
(1) El estudio de los genes a través de su variación.
(2) El estudio de la herencia, de sus mecanismos de transmisión y variación.
Cada célula contiene cromosomas, y los cromosomas contienen genes
Biología
Molecular
5
Dogma de la biología molecular
1865 Mendel – Leyes de la Herencia.
Gregor Mendel (1822-1884)
"Experiments in Plant Hybridisation"
La primera ley: “Ley de la uniformidad de los híbridos de la
primera generación (F1)”. Cuando se cruzan dos variedades
individuos de raza pura, ambos homocigotos, para un
determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación
son iguales. Los individuos de esta primera generación filial (F1)
son heterocigóticos o híbridos, pues sus genes alelos llevan
información de las dos razas puras u homocigóticas: la dominante,
que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace.. F1: Aa
El ADN contiene toda la
información necesaria para la
construcción (estructura), función,
desarrollo y reproducción celular.
La segunda ley: “Ley de la separación o disyunción de los alelos”
Cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen, lo cual
permite que los alelos materno y paterno se combinen en el
descendiente asegurando la variación. En la segunda generación
el alelo recesivo que parecía haber desaparecido en la primera
generación filial, vuelve a manifestarse. F2: aa en ¼.
Ahora
es
posible
entender
los
mecanismos
de
replicación,
la
recombinación al momento de la
reproducción sexual, la síntesis de
proteínas y muchas de las funciones
reguladoras e integradoras de los genes.
La tercer ley: “Ley de la herencia independiente de caracteres”.
Cada carácter se hereda con independencia de los caracteres
restantes. Hace referencia al caso de que se contemplen dos
caracteres distintos. No existe relación entre ellos. La presencia
de uno no afecta la presencia del otro. Se cumple para aquellos
genes que no están ligados o a los cromosomas sexuales.
Nuevo dogma de la biología molecular
1869 Miescher - DNA aislado por primera vez (nucleína).
1876 Galton – Teoría de la Herencia Ancestral y el Principio Eugenético.
1882 Flemming – Descubre la cromatina.
1902 Boveri y Sutton – Proponen la Teoría Cromosómica. Erizo de mar
1904 Bateson – Describe el ligamiento de genes. Mas de un gen puede ser
necesario para una caracteristica particular.
1908 Garrod – Correlaciona defectos genéticos y enfermedades
hereditarias.
1909 Johannsen – Establece los conceptos universales de la genética:
Los genes son las unidades de la
herencia.
El genotipo es la constitución genética de
un organismo.
Fenotipo de un organismo es la totalidad
de las características heredadas. Esta
determinado
por
el
genotipo
e
influenciado por factores ambientales.
Fenotipos de Donax variabilis
http://www.genomenewsnetwork.net/resources/timeline
1910 Morgan – Corrobora experimentalmente la Teoría Cromosómica.
1913 Sturtevant – Desarrolla el primer modelo topográfico de los genes.
1927 Muller – Heredabilidad de genes dañados por rayos X.
1928 Griffith – Descubre la Transformación (DNA como molécula transmisora).
1859 Darwin – Teoría de la Selección Natural.
Evolución Darwiniana
Streptococcus pneumoniae virulenta muerta por calor vs viva no virulenta
Principios fundamentales:
1 - Los individuos difieren unos de
otros.
2 - Los individuos mejor adaptados
sobreviven al medio ambiente y
tienen mayor éxito de reproducción.
3 - Las características que dan
ventaja deben ser hereditarias.
Charles Robert Darwin (1809-1882)
El origen de las especies por medio de la selección natural, 1859
Griffith llegó a la
conclusión de que la
cepa no virulenta debe
haber absorbido el
material genético de la
cepa virulenta muerta, y
puesto que el calor
desnaturaliza las
proteínas, la proteína
bacteriana en los
cromosomas no era el
material genético.
Explica la adaptación de la especies a su medio ambiente.
6
1941 Beadle y Tatum – Teoría de “un gen una enzima”.
-Generaron mutaciones en los genes mediante uv
-Bloqueo de rutas metabólicas
-Hereditarias
Actual:
Un gen un polipéptido (una proteína o un componente de una
proteína.
Entonces, dos o mas genes pueden contribuir a la síntesis de una
enzima o proteína estructural.
1943 Luria y Delbruck – Descubren que ocurren mutaciones azarosas.
1944 Avery, MacLeod y McCarty – Postulan el Principio de la
Transformación (Transferencia de virulencia).
1945 Luria y Hershey – Demostraron la mutación espontánea en
bacteriofagos (influenza).
1946 Lederberg y Tatum – Descubren la reproducción sexual en bacterias
(F+, F-).
1950 Chargaff – Establece que la composición química del DNA era
proporcional.
1950 McKlintock – Descubre los transposones
(elementos genéticos móviles).
1952 Lederberg y Zinder – Descubren la Transducción.
(Transferencia de genes bacterianos por bacteriófago)
1952 Baltimore, Temin y Dulbecco – Describen los mecanismos de
replicacion Viral.
1952 Hershey y Chase – Corroboran que el portador del código genético
era el DNA.
1952 Luria y Human, Bertani y Weigle – Sistemas de Restricción.
1953 Crick, Watson, Wilkins y Franklin – Descubren la estructura del DNA.
Foto 51
Difracción
de rayos X, 1952.
1972 Mertz and Davis - Embonamiento de secuencias disimilares de DNA.
1972 Berg – DNA recombinante.
1973 Cohen, Chang, Helling, and Boyer – Usan los plasmidos
como vectores de DNA.
1975 Southern – Diseña el método de Blotting para mapeo de genes.
1977 Chow, Roberts y Sharp – Intrones en eucariotas (genes discontinuos).
1977 Gilbert, Sanger y Maxam – Secuenciación del DNA.
1978 Botstein - Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP’s).
1980's Commercialization of Molecular Tools.
1981 Eli Lilly Co. – Humulin R (insulina humana producida en Escherichia coli).
1985 Sinsheimer, Dulbecco y DeLisi - Surgimiento del Proyecto Genoma Humano.
1986 Hood, Smith y Hunkapiller - Secuenciador automatizado.
1988 Mullis – Reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
1990 Venter – Etiquetas de secuencia expresada (bibliotecas de genes en cDNA).
1992 Las primeras secuencias completas empiezan a publicarse.
1995 Venter, Smith y Fraser – Secuencia completa de Haemophilus influenzae.
(1.8 millones de pares de bases).
1997 El Instituto Roslin anuncia la clonación transgénica de un mamífero.
1999 El genoma de Drosophila y el cromosoma humano 22 secuenciados.
2000 El primer “borrador” del genoma humano completo.
2001 Celera Genomics in Rockville y el Proyecto Internac. Genoma Humano.
“Un gen varias proteinas” 35  25 mil genes.
2002 Celera Genomics – Genoma del ratón completo.
2003 Urrutia – Zonas activas del genoma (genes activos).
Política,
filosofía e
incluso la
religión
evolucionaron
desde
entonces.
1998 Andrew Fire and Craig Mello - RNA interference (RNAi)
1957 Benzer – Descubre los mecanismos de la Recombinación.
1957 Jacob y Wollman – Postulan la circularidad del genoma bacteriano.
1957 Ochoa y Kornberg – Descubren la DNA polimerasa.
1958 Meselson y Stahl – Describen el mecanismo de replicación del DNA.
1958 Jacob y Monod – Postulan la existencia de regulación en la expresión.
1959 Sawada, Pardee, Jacob y Monod – Avanzan en el conocimiento de la
expresión.
1960 Jacob, Perrin, Sanchez, Lwoff y Monod – El Operon lac.
1961 Hall and Speigleman - Hibridación entre DNA y RNA.
1961 Nirenberg and Matthaei – Codones y su relacion en la sintesis de proteinas.
1961 Crick and Brenner – RNA de transferencia en la síntesis de proteínas.
1961 Brenner, Jacob y Meselson – Ribosomas y la síntesis proteínas.
1966 Beckwith and Signer – Descubren el potencial de movilidad de los genes.
1966 Nirenberg, Ochoa y Khorana - Elucidaron el código genético.
1967 Szybalski y Summers – Mecanismos de la transcripción de RNA a DNA.
1969 Jonathan Beckwith – Aisla el primer gen a partir de bacterias.
1970 Smith and Wilcox – Describen los sistemas de restricción.
1970 Temin and Baltimore – Descubren la Transcriptasa Reversa.
2007 RNA de interferencia (RNAi)-regulación del splicing alternativo
y Epigenetica
Un gen, varios iRNA o bien varios iRNA, un gen
Forman estructuras de
horquilla imperfectas
miRNA= mircro RNAi
siRNA= small RNAi
Se codifican en los intrones
2010 Craig Venter- Primera bacteria sintética Mycoplasma mycoides
7
Mapa geonómico
Genome Projector
http://www.g-language.org/g3/
NGS
454 Life Sciences, 2004…….
8
http://learn.genetics.utah.edu/units/basics/molgen/
Autosomas
1 a 22
Sexuales
XóY
Cariotipo masculino, cromosomas marcados con fluorescencia
Ejemplos de números de cromosomas.
Especie Numero de cromosomas
Drosofila 8
Hombre 46
Centeno 14
Chimpancé 48
Cobayo 64
Borrego 54
Paloma gris 16
Caballo domestico 64
Caracol 24
Gallina 78
Gusano de tierra 36
Carpa 104
Puerco 38
Mariposa 380
Trigo 42
Fern 1200
Gato 38
Rana 24
Cebolla 16
Crocus 6
Tabaco salvaje 24
Tabaco cultivado 48
Papa 48
Chicharo 14
Perro 78
Tomate 36
Mosca 10
Betabel 18, 27 o 36
Cebra 38
Paloma blanca 16
Ratón 40
Rata 42
Liebre 48
Ray Grass 14 ou 28
Vaca 60
Hámster 22
(Fern)
(Crocus)
XY o XX?
9
PREGUNTAS ?
PCR- Polimerasa chain reaction
UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO.
(Extracción de DNA)
Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso
biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos
históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender
las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks
naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería
genética sobre organismos acuáticos con ética y
responsabilidad.
1.2 Progreso acuícola.
10
Acuicultura
Porque hacer acuicultura
Es el cultivo de animales y plantas en el agua.
El suministro de peces, mariscos y algas tradicionales del océano y aguas
continentales se encuentra en disminución.
(Rana Toro, Rana catesbeiana)
Producción mundial total de pesca y acuacultura
Se incluyen:
Peces
(Gracilaria sp.)
Reptiles
Anfibios
(Camarón blanco, Litopenaus vannamei)
Crustáceos
…destinados para uso del hombre
Moluscos
(Cultivo de algas)
Plantas
alimento
Algas
recreación
estudio
obtención de productos
conservación y protección
(Mejillón, Mytilus sp.)
(Pez payaso,
Amphiprion percula )
Historia de la acuicultura
Sus raíces se remontan a China y Roma hace mas de
2000 años antes de Cristo. “Handbook of fish culture”
escrito por Fan Li en el 2500 ac – carpas.
Cultivo de peces de ornato para los jardines de los
emperadores y el cultivo de peces comestibles para la
población.
En México,
(Jardines de Netzahualcoyotl y Chinampas)
1864. Noruega. Primer eclosión de salmón salvaje.
Desarrollo mundial de la actividad en ~1980
(Ming dynasty - 1,300 dc
(FAO, 2012)
jarra con peces entre plantas acuáticas)
La demanda de alimentos de mar aumenta:
*Debido al crecimiento de la población y a consideraciones de salud.
Donde se realiza la acuicultura
En todo tipo de agua,
desde agua dulce hasta agua salada que excede la salinidad del agua marina.
Se realiza con la ayuda de :
Estanques
Canales de circulación rápidos
(LPEA, UABC)
Canales de riego
Jaulas flotantes
(Vizomar, San Felipe)
Jaulas fijas
Jaulas sumergibles
Canastas suspendidas
Estantes
etc…
Los consumidores, en todo el mundo, desean consistencia en la calidad y suministro a un precio
adecuado:
*Los alimentos de mar son la industria de alimentos de crecimiento más acelerado.
11
Muchas especies marinas están en declive debido a sobre pesca, contaminación,
destrucción del hábitat y calentamiento global.
"75% de los principales recursos pesqueros
se encuentran agotados o sobreexplotados
mas allá de sus limites biológicos."
(FAO, 2012)
(FAO, 2012)
(FAO, 2012)
(FAO, 2012)
(FAO, 2012)
12
(FAO, 2012)
(FAO, 2012)
World aquacultre production
90% of the world’s farmed seafood is raised in
Asia, with 61% of the world’s production in
China (from the World Fish Center and Conservation International, 2011).
México está entre los primeros 20 países en producción pesquera
1.7 millones de toneladas anuales.
1.5% de la captura mundial.
0.7% del PIB nacional.
Emplea cerca del 1.3% de la población ocupada.
(FAO, 2012)
Perspectiva regional
80% de la producción proviene de cinco estados:
Sonora, Sinaloa, Baja California Sur, Baja California y Veracruz.
(CONAPESCA, 2011)
(CONAPESCA, 2011)
(FAO, 2012)
13
BC
UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO.
Producción pesquera en BC
Producción acuícola en BC
CAMARON
Mejillón
CORVINA
Atún
4%
6%
ALMEJA
OSTION
BERRUGATA
Ostión
33%
Otros
15%
ERIZO
TIBURON
MACARELA
BARRILETE
ANCHOVETA
Camarón
4%
ATUN
Almeja
38%
SARDINA
0
10
20
30
40
Miles de toneladas
50
60
Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso
biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos
históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender
las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks
naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería
genética sobre organismos acuáticos con ética y
responsabilidad.
(SAGARPA, 2005)
1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos.
1.3 Perspectivas biotecnológicas en la acuacultura.
Acuícultura como solución al problema de abasto de productos del mar.
*Se producen más de 28 millones de toneladas anuales, equivalente al 23%
de los requerimientos mundiales de pescado.
La acuacultura moderna es el fruto del trabajo
de muchos siglos de avance a prueba y error.
Sus retos:
Salmón del Atlantico (www.Aquagen.no)
Reproducción/Genética.
Producción de larvas, alevines y semilla.
Ausente de sus rangos nativos
de distribución y de muchos
ríos donde antes era
abundante.
Programas de mejoramiento genético enfocados al
crecimiento, fecundidad y resistencia.
Salud de los organismos en cultivo.
(CONAPESCA, 2011)
Dietas y diseño de sistemas
99% proviene de granjas, no en
la naturaleza.
¿Cual es el objetivo de realizar Biotecnología animal?
A. Se pueden generar animales modificados (animalestransgénicos) para
muchos propósitos, que sirvan de modelos a enfermedades humanas o
introducir nuevos caracteres a animales importantes en producción como
vacas o peces
B. B. Métodos genéticos como selección asistida por marcadores(MAS) ayuda a
identificar zonas en el cromosoma con caracteres importantes como
crecimiento
C. C. Los genes se pueden transferir a través de especies, familias e incluso
reinos como resultado de tecnología del DNArecombinante
D. D. Los principales objetivos de la biotecnología animal son razas que sean
más nutritivas y animales económicamente más productivos, incrementen el
crecimiento y desarrollo, así como anticuerpos y producción de vacunas
(CONAPESCA, 2011)
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Cultivo de camarón
Prod. nacional 2000: ~ 34 mil toneladas.
2004: ~ 69
“
2005: ~ 77
“
2009: ~181
“
2010: ~149
“
Variantes patógenas
Variantes no patógenas
TEM - YHV
Variantes por países
Diferencias en el genoma
(Litopenaeus vannamei)
Normal
Kits y técnicas de
identificación
especificas
YHV infected
(Flegel, 2006)
TEM - WSSV
Diferencias de expresión
-patogenicidad
-mortalidad
WSSV infected
Total con pesca: 196 mil ton
Vías de transmisión y
huéspedes potenciales
(CONAPESCA, 20011)
Sonora y Sinaloa aportan el 92%
Mecanismos de respuesta y
resistencia
• segunda especie en volumen a nivel nacional (después de la sardina).
• primera en valor a nivel nacional (~8 mil mdp). Mojarra y Atún ~2 mdp c/u).
• capta 47 % del valor de la producción pesquera nacional.
LPEA
(SAGARPA, 2005)
PREVENCION y CURA
Erizo
Captura comercial en BC
Strongylocentrotus franciscanus
Strongylocentrotus purpuratus
Lytechinus pictus
Inducción
Fertilización
Alimentación
(S. franciscanus)
Industria acuícola de mayor valor $
en el mundo (~15 mil mdp)
Producción
acuícola por
arriba de la pesca
(68%)
(L. pictus)
Bajas sobrevivencias (~25%)
Metamorfosis
GPLRs
Inductores artificiales PKC
Ca+
Baja sobrevivencia
(Bishop and Brandhorst, 2003)
- Problemas de mortalidad por virus -
Fecha de consulta:7 de febrero 2013
Expresión, regulación y localización durante la metamorfosis
Organismos triploides
Contienen tres copias de cada cromosoma
•Individuos estériles
•Crecimiento mas rápido
•Mayor sobrevivencia
Ctenopharyngodon idella
La carpa verde triploide es un
método eficaz de control biológico
de la vegetación acuática invasora
•Mejor calidad
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•Se previene reproducción
excesiva
Ej. Tilapia, Perca del Nilo
http://giga.nova.edu/
¨supermachos¨ YY
Revertidos con hormonas No hormonas
Organismos acuáticos transgénicos en estudio para su uso en acuicultura.
(Nota: PAC = gen de proteína anticongelante de peces planos del Ártico. HC = gen de hormona de crecimiento.)
Gen extraño
Efectos deseados y observaciones
País
Salmón del Atlántico
PAC
PAC + HC de salmón
•Tolerancia al frío
•Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación
Estados Unidos, Canadá
Salmón Coho
HC de salmón real + PAC
Después de un año aumento de 10 a 30 veces del
crecimiento
Canadá
Salmón real
PAC, HC de salmón
Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación
Nueva Zelanda
Trucha arco iris
PAC, HC de salmón
Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación
Estados Unidos, Canadá
Trucha clarki
HC de salmón real + PAC
Mayor crecimiento
Canadá
Tilapia
PAC, HC de salmón
Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación;
herencia estable
Canadá, Reino Unido
Tilapia
HC de tilapia
Mayor crecimiento y herencia estable
Cuba
Tilapia
Gen productor de insulina de
tilapia modificado
Producción de insulina humana para diabéticos
Canadá
Salmón
Gen lisosoma de trucha arco
iris y gen pleurocidina de
platija
Resistencia a enfermedades, todavía en desarrollo
Estados Unidos, Canadá
Lubina estriada
Genes de insectos
Resistencia a enfermedades, todavía en primeras
fases de investigación
Estados Unidos
Locha de fango
HC de locha de fango +
genes promotores de locha
de fango y ratón
Mayor crecimiento y eficiencia en la alimentación
Aumento de 2 a 30 veces en el crecimiento,
transgén heredable
China, República de Corea
Coto punteado
HC
Crecimiento mejor en 33% en condiciones de
cultivo
Estados Unidos
Carpa común
HC de salmón y humano
Crecimiento mejor en 150% en condiciones de
cultivo, mejor resistencia a enfermedades;
tolerancia a poco oxígeno
China, Estados Unidos
Carpa india
HC humano
Mayor crecimiento
India
Pez dorado
HC, PAC
Mayor crecimiento
China
Orejas de mar
HC de salmón Coho + varios
promotores
Mayor crecimiento
Estados Unidos
Ostras
HC de salmón Coho + varios
promotores
Mayor crecimiento
Estados Unidos
http://www.flmnh.ufl.edu/grr/
Especies
Del 50 al 80% de la biodiversidad que existe en el mundo está
confinado en 12 países, entre los que se encuentra México.
http://www.northeastern.edu/marinescience/ogl/
Países megadiversos (en rojo)
(PROFEPA, México, 2002 )
Las poblaciones naturales son el mejor banco de genes, es necesario conservarlos.
Genética de pesquerías - Conservación de poblaciones.
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