Biotecnología

Consiste en la utilizacion de un ser vivo o parte de el para latransformacion de una sustancia en un producto de interes.Desde antiguo los hombres han aplicado la biotecnologia paraobtener alimentos o farmacos aunque el termino es muy reciente. Fue acunado por Kart Ereky en 1919.Se pueden distinguir dos etapas en la biotecnologia: 1a Etapa: Biotecnologia tradicional, donde no se utilizantecnicas de manipulacion del ADN. 2a Etapa: Biotecnologia moderna, desarrollada a partir delconocimiento de la estructura del ADN. En esta tecnica se manipula el ADN de los organismos utilizados.

La cerveza, el pan, el yogur y el queso son alimentos que se han consumidodesde hace mucho tiempo. Sin embargo, se hacen por procesos biotecnologicos.Actualmente se modifican geneticamente los microorganismos que los realizan para mejorar la produccion

La biotecnología tradicional

Se basa en el uso de seres vivos naturales para la obtencion deproductos de interes o el aumento de la produccion.

Los individuos que se utilizan han sido seleccionados mediantetecnicas de seleccion artificial, esto quiere decir que el hombre ha potenciado el desarrollo de estos organismos por el beneficio que le proporcionan.

Aplicaciones de la biotecnologia tradicional:

Industria ganadera o agricola. Seleccion de individuos para la mejora de la especie Industria alimentaria. Pan: se utilizan levaduras para producir la fermentacion de laharina. Yogur: utiliza bacterias para fermentar la leche. Queso: utiliza enzimas animales y microorganismos para cuajary fermentar la leche. Embutidos: se utilizan microorganismos para fermentar lacarne. Bebidas alcoholicas: se utilizan microorganismos parafermentar el zumo de fruta. Industria farmaceutica. Utilizacion de microorganismos para la obtencion demedicamentos y productos quimicos.

La biotecnología modernaConsiste en la utilizacion de tecnicas de manipulacion del ADNpara la obtencion de individuos que den lugar a productos de interes o a la mejora de la produccion.

La Biotecnologia moderna requiere el uso de tecnicas deingenieria genetica. Se crean organismos geneticamente modificados (OGM) con distintos fines:

● Industria ganadera o agricola: Resistencia a plagas o sequias. Resistencia a bajas temperaturas. Resistencia a variaciones de salinidad. Mayor produccion. Produccion de sustancias como vitaminas o proteinas que noposea el organismo sin modificar. Resistencia a herbicidas. Industria farmaceutica: Se crean organismos geneticamente modificados (OGM) quesean capaces de formar moleculas o sustancias que no le son propias. De esta forma se obtienen antibioticos, hormonas, vacunas, y proteinas que no producen rechazo en el paciente.

Medicina: Diagnostico de enfermedades geneticas para detectar enfermedades derivadas de la disfuncion de un gen antes de que la enfermedad sedesarrolle ( Alzheimer, Parkinson). Conseguir la curacion o el alivio de una enfermedad producidapor la disfuncion de un gen introduciendo en el enfermo el gen “sano” o inhibiendo la accion del gen defectuoso (terapia genica). Comparacion del ADN de un individuo con otro ADN, paraidentificar a una victima, para pruebas de paternidad o para la autoria de un delito. Medio ambiente (Biorremediacion): Recuperacion de suelos contaminados con metales pesados. Obtencion de energia a partir de aguas residuales en lasdepuradoras. Degradacion de residuos toxicos. Obtencion de plasticos biodegradables mediante bacteriasmodificadas.

La ingeniería genéticaLa ingenieria genetica es el conjunto de tecnicas utilizadas en lamanipulacion del ADN. De esta forma podemos:• Quitar uno o mas genes.• Anadir uno o mas genes.• Aumentar el numero de moleculas de ADN.• Clonar celulas.• Clonar individuos.• Crear organismos geneticamente modificados (OGM).La tecnica para obtener una proteina por ingenieria genetica serealiza en varios pasos:• Seleccion y obtencion del gen.• Seleccion de un vector.• Formacion de un ADN recombinante.• Seleccion de una celula anfitriona.• Sintesis y obtencion de proteinas correspondientes al gen manipulado.

La Tecnologia del ADN Recombinantea.- Se localiza el cromosoma donde esta el gen a clonar, tb seselecciona un vector (virus, bacterias) para el como son losPlasmidos son vehiculos para introducir genes entre organismos

b.- Se aisla el material genetico de la celula animal y el de labacteria

c.- Se fragmenta el ADN de la celula animal y el plasmidobacteriano, se utiliza enzima de restriccion (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 sereproduce y al cabo de varias generaciones tendremos clones decelulas portadoras del gen aislado

Terapia Genica

La TERAPIA GENICA es un tratamiento medico que consiste enmanipular la informacion genetica de celulas enfermas paracorregir un defecto genetico o para dotar a las celulas de unanueva funcion que les permita superar una alteracion.

Con la ayuda de vectores adecuados, que son generalmente virus,se introduce el gen correcto y se integra en el ADN de la celulaenferma mediante tecnicas de recombinacion genetica.

En principio existen tres formas de tratar enfermedades conestas terapias:• Sustituir genes alterados.Se pueden corregir mutaciones mediante cirugia genica,sustituyendo el gen defectuoso o reparando la secuencia mutada.

• Inhibir o contrarrestar efectos daninos.Se lleva a cabo mediante la inhibicion dirigida de la expresiongenica. Este proceso se desarrolla bloqueando promotores,interfiriendo con los mecanismos de expresion genica medianteRNAs anti-sentido que son complementarios de RNA-m y se unena ellos bloqueandolos, o, mas recientemente, mediante siRNA("small interferents RNA", "RNAs pequenos interferentes"), quebloquean secuencias especificas de RNA, por lo que puedeninhibir cualquier gen bloqueando sus RNA-m.

• Insertar genes nuevos.Se realiza por supresion dirigida de celulas especificas. Seinsertan genes suicidas que destruyen a la propia celula que losaloja o genes estimuladores de la respuesta inmune. Tambien sepuede introducir una copia de un gen normal para sustituir lafuncion de un gen mutante que no fabrica una proteina correcta

Aplicaciones en la Medicina

OBTENCIÓN DE PROTEINAS DE MAMÍFEROSUna serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento, factores de coagulacion, etc ... tienen un interes medico y comercial muy grande. Antes, la obtencion de estas proteinas se realizaba mediante su extraccion 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 fabricacion comercial.

Un ejemplo tipico es la produccion 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 RECOMBINANTESEl sistema tradicional de obtencion de vacunas a partir de microorganismos patogenos inactivos, puede comportar un riesgopotencial.Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente por ingenieria genetica. Como la mayoria de los factores antigénicos son proteinas lo que se hace es clonar el gen de la proteina correspondiente.

Aplicacion en la agricultura

Mediante la ingenieria genetica han podido modificarse lascaracteristicas de gran cantidad de plantas para hacerlas masutiles al hombre, son las llamadas plantas transgénicas. Las primeras plantas obtenidas mediante estas tecnicas fueron untipo de tomates, en los que sus frutos tardan en madurar algunassemanas despues de haber sido cosechados.

Plantas que se iluminan

En la transfeccion vegetal con Agrobacterium se ha ensayado unmarcador inusual: el gen de la enzima luciferasa, de las luciernagas. El sustrato de esta enzima es una proteina llamada luciferina, que con ATP y oxigeno desprende luz.Plasmidos Ti con este marcador, se transfirieron a celulas 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 avegetales o se han ensayado en su transfeccion, merecendestacarse:

• Resistencia a herbicidas, a insectos y a enfermedadesmicrobianas.

Ya se dispone de semillas de algodon, que son insensibles a herbicidas. Para la resistencia a los insectos se utilizan cepas de Bacillus thuringiensis que producen una toxina (toxina - Bt) danina para las larvas de muchos insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre lasplantas transgenicas con este gen. Respecto a los virus se ha demostrado que las plantas transgenicas con el gen de la proteina de la capsida de un virus, son resistentes a la invasion de dicho virus.

• Incremento del rendimiento fotosintético

Para ello se transfieren los genes de la ruta fotosintetica de plantas C4

que es mas eficiente.

• Mejora en la calidad de los productos agrícolas

Tal es el caso de la colza y la soja transgenicas que producen aceites modificados, que no contienen los caracteres indeseables de las plantas comunes.

• Síntesis de productos de interés comercial

Existen ya plantas transgenicas que producen anticuerpos animales, interferon, e incluso elementos de un poliester destinado a la fabricacion de plasticos biodegradables

• Asimilación de nitrógeno atmosférico

Aunque no hay resultados, se ensaya la transfeccion del gen nif responsable de la nitrogenasa, existente en microorganismos fijadores de nitrogeno, y que permitiria a las plantas que hospedasen dicho gen, crecer sin necesidad de nitratos o abonos nitrogenados, aumentando la sintesis de proteinas de modo espectacular.

Aplicacion Medioambiental

• Biorremediación:Es caulquier proceso que utilice microoganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado porcontaminantes a su condicion natural. Puede ser empleada para atacar contaminantes especificos del suelo, porejemplo, la degradacion bacteriana de hidrocarburos( limpieza de grandes derrames de petroleo), por medio de la adiccion de fertilizantes con nitraros o sulfatos, para estimular la reproduccion de bacteriasnativas o exogenas (introducidas) y de esta forma facilitar la descomposicion del petroleo crudo.-La biorremediacion usando organismos fue inventado por el cientifico 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 ingenieríagenética 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 ADNmediante 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 célulasiguales. 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 queson genéticamente idénticos.

Bioetica

Desde las publicaciones de los primeros experimentos eningenieria genetica, en la decada de los setenta, una enormecontroversia se abrio en el mundo cientifico y social de aquellaepoca. Las perspectivas que abrian los nuevos descubrimientosvariaban desde un mundo maravillososin enfermedades, con unincreible rendimiento agricola y ganadero, todo tipo de nuevosfarmacos, hasta un mundo catastrofista dominado por unaminoria desaprensiva.

En 1975 se celebro una Reunion Internacional en el Centro deConferencias Asimolar de Pacific Grove, en California, en la quese establecio unas directrices para el trabajo con el ADNrecombinante, normas que regulaban el confinamiento de losexperimentos a "microcosmos" controlados. Como ninguno de los

peligros previstos llego a materializarse, se suavizaron sus lineasdirectrices. El inicio de la investigacion genetica en la especie humana, clonacion de embriones, etc., ha llevado a nuevas reflexiones y a la creacion de un Comité Internacional de Bioética, dependiente de la UNESCO, en 1993. Se ha acunado el terminobioseguridad , formandose incluso un ComitéInstitucional de Bioseguridad que pretende llegar a acuerdosinternacionales en el terreno de la investigacion y en la aplicacionde los descubrimientos cientificos obtenidos.

Frente a los multiples beneficios que ofrece este campo, se encuentran algunos problemas que puede presentar la aplicacion de la Ingenieria Genetica:

• Problemas sanitarios . Pueden aparecer nuevos microorganismos patogenos que provoquen enfermedades desconocidas, o el uso de farmacos de diseno provoquen efectos secundarios no deseados.• Problemas ecologicos . La liberacion de nuevos organismosen el ambiente puede provocar la desaparicion de especiescontra las cuales se lucha, con consecuencias aun desconocidas, ya que cumplen una funcion en la cadena trofica de la naturaleza. Se puede pensar en posibles nuevas contaminaciones debidas a un metabolismoincontrolado.• Problemas sociales y politicos . Las aplicaciones de la Biotecnologia en el campo de la produccion industrial, agricola y ganadera, pueden crear diferencias aun mas grandes entre paises ricos y pobres. El sondeo genico en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratacion laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho toda persona.• Problemas eticos y morales . La experimentacion en la especie humana puede atentar contra la dignidad de la misma. Poder conocer y modificar el patrimonio genetico humano puede ser una puerta abierta al eugenismo. En el campo de la Terapia Genica es defendible esteprocedimiento cuando se utilice en celulas somaticas para corregir enfermedades. En la linea germinal se pide su prohibicion en todo aquello que sea recomponer un programa genetico humano.

Los trabajos con embriones humanos con fines puramente experimentales se consideran un atentado a la dignidad de la especie humana.