GENÉTICA MOLECULAR

“Ingeniería

genética”

La definición actual del término biotecnología es el empleo deorganismos vivos para la obtención de un bien o servicio útil para losseres humanos, e incluye la producción de proteínas recombinantes, elmejoramiento de cultivos y del ganado, y el empleo de organismos paradescontaminar el medio ambiente.

Biotecnología

La biotecnología utiliza técnicas, denominadas en su conjuntoingeniería genética, que sirven para modificar y transferir genesde un organismo a otro.

La ingeniería genética, comprende un conjunto de técnicas que hacenposible el aislamiento, estudio, modificación y transferencia de genes deun organismo a otro.

Ingeniería genética

• Obtener vacunas (por ejemplo, contra la hepatitis B), interferón, fármacos, hormonas como la insulina y la hormona del crecimiento humano.

• Enzimas para disolver manchas, como las que se usan en los detergentes en polvo. • Enzimas para la industria alimenticia, como las empleadas en la elaboración del

queso y en la obtención de jugos de fruta, entre otras. • Plantas resistentes a enfermedades.• Terapia génica. • Acortar y hacer más precisos los procedimientos de mejora animal y vegetal con el

fin de conseguir una mayor producción y mejor calidad nutricional.• Entre otros.

Usos

Las técnicas que emplea la ingenieríagenética se denominan técnicas de ADNrecombinante. Los organismos quereciben un gen que les aporta unanueva característica se denominanorganismos genéticamente modificados(OGM) o transgénicos.

Ingeniería genética

Se utilizan enzimas de restricción,

que cortan fragmentos de ADN en

sitios específicos cada una de las

hebras. Luego los extremos libres

(bordes pegajosos) pueden unirse a

otros fragmentos de ADN, aunque

sean de especies diferentes.

Ingeniería genética

• Identificar un carácter deseableen el organismo de origen.

• Encontrar el gen responsabledel carácter deseado (gen deinterés), aislarlo ycaracterizarlo.

• Combinar dicho gen con otroselementos necesarios (vector),para que este sea funcional enel organismo receptor.

• Transferir el gen de interés,previamente introducido en elvector adecuado, al organismoreceptor.

• Hacer crecer y reproducir elorganismo receptor, ahoramodificado genéticamente.

Metodología

• Para introducir un gen en un organismo hospedador, el transgén debe ir dentrode una molécula de ADN capaz de replicarse dentro del hospedador llamadovector de clonación.

• Los plásmidos son usados como vectores de clonación en el caso de manipulargenéticamente una bacteria.

Ingeniería genética

Los plásmidos son ADNajeno al cromosomaprincipal de las bacterias yque las bacteriasabsorben de modonatural.

Ingeniería genética

Para modificar genéticamente unabacteria se fabrica un plásmidoportador del gen que se quiereintroducir y además portador de unacaracterística que permitadiferenciar qué bacterias hanabsorbido el plásmido artificial y québacterias permanecen sintransformar.

Por eso el plásmido artificial portaun gen de resistencia a antibiótico yla bacteria que va a ser modificadadebe ser de una cepa inicialmentesensible al antibiótico, es decir,inicialmente no portadora del gen deresistencia a antibiótico

Virus como vectores de clonación

Ingeniería genética

Se extrae un gen bacteriano conuna característica deseable(crecimiento, resistencia a plagas,etc.), se combina con el genoma deuna célula vegetal, se cultivan estascélulas en laboratorio paraaumentar su número, y así, seobtienen plantas con lacaracterística deseada. Ejemplo:tomates Rocky de maduraciónlenta.

Ingeniería genética

Aplicaciones para la agricultura

Resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianasEl maíz transgénico de Novartis es resistente al herbicida Basta y también es resistente al gusano barrenador europeo (contiene el Gen de resistencia a la toxina Bt de Bacillus thuringiensis) produce su propio insecticida.

Ingeniería genética

Aplicaciones para la agricultura

Síntesis de productos de interés comercialAnticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables

Mejora de la calidad de los productos agrícolas

En este ejemplo, se usa el plásmidode una bacteria para transportar elgen de la insulina humana. Luegoeste ADN recombinado se introduceen bacterias E. coli para que semultiplique y se produzca lahormona en grandes cantidades, seextrae de las bacterias, se purifica yse vende en el comerciofarmacéutico.

Ingeniería genética

Aplicaciones para la industriafarmacéutica

Aplicaciones:Se usan virus como vectoresintracelulares que portan genesterapéuticos (para el tratamiento deuna enfermedad). Los virus seintroducen en células humanascultivadas en laboratorio que captan elgen terapéutico, después soningresadas al organismo enfermo(técnica ex vivo), o bien los virus seintroducen directamente al organismoenfermo (técnica in vivo). Ejemploinmunodeficiencia combinada grave.

Ingeniería genéticaLa terapia génica es un tratamientomédico que consiste en manipular lainformación genética de célulasenfermas para corregir un defectogenético, o para dotar a las células deuna nueva función que les permitasuperar una alteración.

Productos transgénicos

Los organismos transgénicos están genéticamente modificados, pero con genespertenecientes a otros organismos muy distintos a ellos (distinta especie). Porejemplo, un organismo genéticamente modificado podría ser una rata con genesde otra rata. Un organismo transgénico sería una merluza modificada con genes deun salmón.

Un plásmido contiene un gen que confiere resistencia a ampicilina yotro a tetraciclina. Se utiliza una enzima de restricción, cuyo sitio decorte está en el gen de resistencia a tetraciclina, para insertar un gen deinterés. El plásmido se incorpora al cultivo bacteriano y luego se siembraen 4 placas de Petri, según muestra la tabla.

Ejercicios

Al respecto, las bacterias que incorporaron el plásmido recombinante

deberían crecer

A) en todas las placas.

B) solo en la placa 3.

C) solo en la placa 4.

D) tanto en la placa 1 como en la placa 4.

E) tanto en la placa 2 como en la placa 4.

Placa 1 Placa 2 Placa 3 Placa 4

Agar nutritivo +

ampicilina

Agar nutritivo +

Tetraciclina

Agar nutritivo +

Ambos antibióticos

Agar nutritivo Sin antibióticos

D

En ingeniería genética, ¿qué característica de los virus permite la introducción de genes a las células eucariontes?

A) Capacidad de infección B) Presencia de transcriptasa inversaC) Ausencia de organelos simbiontesD) Presencia de un solo tipo de ácido nucleicoE) Capacidad de estimular la respuesta inmunológica

A

La producción de vegetales genéticamente modificados, permite obtener

I) plantas resistentes a plagas. II) plantas tolerantes a herbicidas. III) alimentos enriquecidos en algún nutriente.

Es (son) correcta(s)

A) solo I. B) solo II. C) solo I y II. D) solo II y III. E) I, II y III. E

¿Cuál(es) de las siguientes opciones se usa(n) como herramienta(s)biotecnológica(s) para el procesamiento y la transferencia de material genéticodesde un organismo a otro de diferente especie?

I) Virus.II) Plasmidios bacterianos.III) Enzimas de restricción bacterianas.

A) Solo I.B) Solo II.C) Solo III.D) Solo I y III.E) I, II y III. E

Proyecto genoma humanoUno de los proyectos más controvertidos de labiología actual es el Proyecto Genoma Humano.El Genoma Humano es el conjunto de todos los genesque posee nuestra especie, distribuidos entre los 23pares de cromosomas que tenemos en nuestrascélulas. Además se incluye la información genéticacontenida en las mitocondrias.

Los objetivos del proyecto son:

• Identificar los, aproximadamente, 30.000 genes humanos del ADN.• Determinar la secuencia de las 3.000 millones de bases nitrogenadas que conforman los nucleótidos

del .ADN.• Acumular la información en bases de datos.• Desarrollar, de modo rápido y eficiente, tecnologías de secuenciación (PCR, RAPD, RFLP,

microsatélites,.hibridación, marcadores, etc.).• Desarrollar herramientas para análisis de datos.• Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que derivan del proyecto.

Pregunta PSU

¿Cuál de las siguientes opciones define adecuadamente el conceptode genoma humano?

A. Toda la cromatina presente en el ser humano.B. El total de ácidos nucleicos que contiene una persona.C. La suma de todo el DNA de cada una de las células del individuo.D. El DNA mitocondrial y el de los 23 pares de cromosomas de la

especie.E. El porcentaje total de genes que codifican en cada célula del

organismo.

Clonación reproductiva

Clonación terapéutica