Cuerpo Académico Disciplinar de Biología

Unidad de Aprendizaje Fundamentos de Genética y Biotecnología

Etapa 4

Biotecnología

Propósito formativo• Examina las aplicaciones de la ingeniería genética y la

biotecnología para relacionarla con la bioética.

Competencia Específica de Ciencias Experimentales – Biología:

• Examina la estructura y función de la molécula de ADN comoportadora de la información genética, relacionándola con losprocesos de transcripción, traducción y síntesis de proteínas,así como los diversos tipos de mutaciones que resultan enalteraciones génicas y cromosómicas, para explicar las basesmoleculares de la herencia en los seres vivos.

Contenidos:

• Biotecnología.

• La biotecnología en el tiempo.

• Ingeniería genética.

• Aplicaciones de la ingeniería genética.

• Bioética.

Károly Ereki (1917) Convención de Diversidad Biológica (1992)

Biotecnología páginas 88 a 92 del libro de texto

Definición del término

• Padre de la biotecnología.

• En 1992 lo redefine y para 2010 (en el Protocolo de

• Acuña el término para referirse a todos los métodos de transformación y producción de bienes que involucren organismos vivos en su proceso.

Nagoya, Japón) reivindica el terminó como “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos, o derivados, para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos”.

Biotecnología

• Las frutas, hortalizas, cereales y vegetales que consumimos tuvieron antepasados silvestres que crecían en la naturaleza con características distintas a los de hoy en día.

• Nuestros antepasados tomaron sus semillas y las reprodujeron en condiciones controladas. Seleccionaron plantas grandes, de mejor sabor o colores llamativos.

• En la actualidad consumimos zanahorias de color naranja cuando en realidad sus antepasados eran de color morado.

Reproducción selectiva

El proceso por el cual el ser humano elige individuos (plantas o

animales) con características deseables y favorece su reproducción,

permitiendo que los rasgos fenotípicos de interés se presenten en las

siguientes generaciones se llama reproducción selectiva.

Biotecnología

El abuelo del alimento más mexicano

• Hace 9 mil años en el suroeste mexicano, en el poblado de Xihuatoxtla a unos

kilómetros de la ciudad de Iguala, Guerrero; el maíz fue domesticado a partir de

una planta llamada teosintle. Dicho de otra forma, nuestros antepasados

mexicanos usaron la reproducción selectiva para producir el alimento más

importante de nuestra historia.

Biotecnología

Biotecnología

BiotecnologíaMétodos comunes de reproducción selectiva:

a) Hibridación: mecanismo en el que se cruzan individuos de especies

distintas lo cual puede producir descendencia fértil o no. Puede ser un

proceso natural o artificial tanto en plantas como en animales.

b) Endogamia: Reproducción continua de individuos con características

similares para mantener características deseables en la descendencia.

BiotecnologíaREPRODUCCIÓN

SELECTIVA

tipos

HIBRIDACIÓN

es

CRUZA DE

ESPECIES

DIFERENTESNATURAL ARTIFICIAL

PRESIÓN

AMBIENTAL

debido a

MÉTODOS

CREADOS

POR EL

HOMBRE

debido a

EVOLUCIÓN

DEL

HOMBRE

ejemplo

MAÍZ Y

ZANAHORIA

ACTUALES

ejemplo

ENDOGAMIA

es

REPRODUCIR

INDIVIDUOS CON

CARACTERÍSTICAS

SIMILARES

RAZAS DE

PERROS

resultado

REDUCE

VARIACIÓN

GENÉTICA ENTRE

INDIVIDUOSejem

La Biotecnología en el tiempo páginas 93 a 95 del libro de texto

Se le denomina así al conjunto de herramientas y métodos que permiten aislar

una secuencia específica del ADN de un organismo, manipularla y colocarla en

un individuo diferente.

Métodos que utiliza para la caracterización y manipulación del ADN:

• Tecnología del ADN recombinante

• Reacción en cadena polimerasa (PCR)

Ingeniería genética páginas 95 a 101 del libro de texto

páginas 95 a 101 del libro de textoIngeniería genética

• Es la manipulación de la información genética para crear nuevas combinaciones de ADN en las que se integran genes o segmentos de genes provenientes de diferentes organismos.

• Se realiza en el laboratorio pero también ocurre en la naturaleza.

• Desarrollada por Kary Mullis en 1985.

• Técnica utilizada para hacer muchas copias de un gen en específico.

• Se utiliza en diagnóstico médico de enfermedades infecciosas y genéticas, análisis forense de ADN, investigación científica de biología molecular y paleontología.

• Recombinación del ADN en la naturaleza.

• En el entrecruzamiento de Meiosis I.

• Por transferencia genética horizontal bacteriana a través de tres procesos:

• Transformación

• Transducción

• Conjugación

• Recombinación del ADN y su clonación en el laboratorio.

• Pasos a seguir en el laboratorio:• Cortar ADN

• Incorporar ADN en un vehículo molecular adecuado.

• Recombinar el ADN

• Transformar células bacterianas

• Clonar el ADN recombinante

• Pasos del PCR• Calentar un segmento del ADN para

separar sus dos hebras.

• Conforme el ADN se enfría, piezas cortas de ADN complementario (llamadas cebadores) se enlazan a las hebras sencillas.

• La enzima ADN polimerasa empieza a hacer copias. Estas copias pueden servir para hacer más copias.

Complementa tu aprendizaje revisando la

siguiente animación del proceso.

Electroforesis en gel

• Técnica utilizada en el laboratorio para separar ADN, ARN o proteínas de

acuerdo a su tamaño y carga eléctrica. Se usa una corriente eléctrica para

separarlas a través de un gel. Los poros del gel actúan como un colador que

permite que las moléculas más pequeñas se muevan más rápido que las

grandes.

• Aplicaciones

• Investigación básica para la comprensión de genes y proteínas.

• Diagnóstico clínico.

• Investigación forense.

Ingeniería genética

Complementa tu aprendizaje revisando las

siguientes animaciones de la electroforesis en gel.

La ingeniería genética ha abierto una ventana de nuevas líneas de

investigación y, con ello, el desarrollo de un gran número de

herramientas en la implementación de nuevas tecnologías. La

oportunidad de poder realizar ingeniería dentro de las células empieza a

tener un fuerte y controvertido impacto en nuestras vidas. Quizás el

campo de aplicación que más se ha revolucionado es la agricultura.

Aplicaciones de la Ingeniería genéticapáginas 102 a 108 del libro de texto

Agricultura

✓Alimentos genéticamente modificadosLa promesa de generar mayor cantidad de alimento, más nutritivo, a un

costo más bajo y sin comprometer los recursos naturales, ha llevado alos agricultores a ceder parte de sus tierras para producir alimentosgenéticamente modificados. Los organismos conocidos como OGM(Organismos Genéticamente Modificados) contienen genes de otraespecie, generalmente bacterias, que se introducen utilizando la técnicade ADN recombinante.

Ejemplos

a) Transferencia de un gen (que produce proteína tóxica únicamente para larvas deinsectos) de la bacteria Bacillus thuringiensis a las plantas de maíz y soya para queinsectos como polillas, mariposas, moscas, escarabajos y algunos gusanos seanexterminados apenas prueben la planta. De esta forma se emplean menosinsecticidas.

b) Algodón, principal cultivo textil del mundo, ha sido modificado genéticamente parahacerlo resistente al ataque de insectos o uso de herbicidas.

Agricultura

✓El uso de OGM en alimentos ha despertado confusión y oposición en partede la población.

✓Desde el punto de vista ecológico la producción de OGM daña la diversidadgenética vegetal y la salud nutricional de la tierra y, al favorecer losmonocultivos se corre el riesgo de extinción de especies vegetales nativas.

✓Aunque existe una gran cantidad de estudios científicos, no se haesclarecido las consecuencias de los OGM en la salud humana.

✓Las naciones y los consumidores son los que tienen el derecho a decidir sicomprar o no productos de OGM. Estos productos deben estar claramenteidentificados en sus etiquetas para que el consumidor tome una decisióninformada sobre los alimentos que ingiere.

✓En la actualidad el mercado de productos orgánicos está ganando lugar enla preferencia del consumidor.

Ejemplos

a) Salmón transgénico del Atlántico esmás musculoso y crece seis vecesmás que el salmón al que no se lehan insertado los genes que codificanpara la hormona del crecimiento. Paraevitar consecuencias ecológicasnegativas estos salmonestransgénicos no tienen la capacidadde reproducirse.

Ganadería

✓Alimentos genéticamente modificados

Es poca la probabilidad de que los animales transgénicos para consumohumano escapen y se reproduzcan fuera de su granja, aunque no esimposible.

Ganadería

✓Alimentos genéticamente modificados

b) Las reses rBGH tienen un gen queincrementa la producción de leche entreun 10% y 15%. Esto supone un beneficiopara los ganaderos y los consumidores.Sin embargo, sufren más infecciones enlas glándulas mamarias y tienen que sertratados con antibióticos. También se haobservado que estas vacas producenuna mayor cantidad de una proteínasimilar a la insulina IGF-1. se haencontrado que esta proteína estáasociada con el cáncer, aunque elvínculo entre esta proteína provenientede la leche y el cáncer en humanos no seha estudiado a profundidad.

Identificación personal

✓Huella digital del ADN

La prueba de ADN analiza secciones del ADN que pueden tener poca o ninguna funciónpero que varían ampliamente de un individuo a otro. La precisión y confiabilidad de estetipo de prueba ha revolucionado las ciencias forenses, el estudio científico de la escenade un crimen.

En caso de disputa por paternidad, estas pruebas facilitan encontrar alelos llevados porel niño que no concuerdan con los de la madre pero si con los del padre.

Medicina

✓Tecnología del ADN para producir hormonas

Se usan técnicas de ADN recombinante para que la bacteria Escherichia coli seacapaz de producir la insulina humana.

✓Terapias génicas

Se adicionan alelos normales a células de pacientes con enfermedades génicas,con la finalidad de reemplazar los alelos defectuosos o que funcionan mal. Estose logra empaquetando en un tipo de virus una copia normal del gen, el virusactúa como transportador sin causarle daño al paciente.

✓Clonación de organismos

Clonar un organismo es obtener un nuevo individuo que sea genéticamenteidéntico al anterior. En 1996 un grupo de investigadores de Escocia logró aplicarcon éxito esta técnica en una oveja.

Célula donante se toma de la

glándula mamaria de una oveja

Núcleo

donante

Célula fusionada

La célula fusionada comienza a

dividirse normalmente

Embrión

El embrión se coloca en

el útero de la madre

anfitrionaMadre

anfitriona

El embrión se

desarrolla y se

convierte en

una oveja

Oveja clonada

Óvulo

Se toma un óvulo de una

oveja hembra adulta

El núcleo del óvulo es

removido

Clonación de una oveja

✓La genética va de la mano con la bioética

En 1970, con la publicación del artículo “Bioética, la ciencia de la supervivencia”(Potter, Van Rensselar) y en 1971 con el libro “Bioética, un puente hacia elfuturo” se abrió un nuevo campo del conocimiento deseoso de tender un puenteentre los saberes culturales de la humanidad, los valores éticos y los hechoscientíficos, específicamente en el desarrollo biotecnológico.

Warren en 1978 define a la bioética como el estudio semántico de la conductahumana en el campo de las ciencias biológicas y la atención a la salud medianteel examen de los valores y los principios morales. Sin embargo, es una visiónreduccionista que la ubica como una disciplina del conocimiento dejando de ladosu aplicación, asimilación y traducción a la vida social.

páginas 108 a 111 del libro de texto

Bioética

Podemos considerar que la genética (el estudio de la herencia) es un árbol dentrodel bosque de la bioética, fácilmente identificable entre la macrobioética,encargada de los asuntos de la vida en conjunto y la ética de los ecosistemas; y lamicrobioética, que se enfoca en los fenómenos que se ocupan de lasbiotecnologías genéticas y las ciencias de la salud.

Hoy en día la ética de la ingeniería genética es un campo de conocimiento einvestigación específico y cada vez que se propone o inicia el desarrollo de unainvestigación genética, se vislumbran tres panoramas:

a) Resistencia ante la investigación por las posibles consecuencias.

b) Absoluta libertad y confianza en los investigadores.

c) Proseguir la investigación con un soporte ético en donde los fines seancongruentes con el desarrollo de la vida.

En el panorama actual del desarrollo de la bioética las acciones a consolidar debenser:

- Educar sobre cuestiones genéticas en las escuelas de la manera másresponsable posible.

- Promover debates públicos en donde los ciudadanos informados – inclusoasesorados por expertos – tomen partido y sean capaces de tomar decisioneslibres, reflexivas y conscientes.

De esta forma las decisiones para desarrollar o no investigaciones científicas eningeniería genética no quedara solo en las manos de investigadores, países conrecursos suficientes, empresas privadas o políticos.

✓Bioética y religión

De acuerdo a la definición que la filósofa mexicana Juliana González

menciona sobre la bioética nacional (pág. 111 del libro de texto), se

deduce que la bioética debe ser laica lo cual no implica antireligión

pero si antidogmatismo. La bioética debe luchar contra la imposición

de un punto de vista único, promover una conciencia de la pluralidad

y diversidad, y hacer de la tolerancia una virtud basada en el

respeto y la aceptación.

✓Bioética y legislación

En 2005 la UNESCO en la Declaración Universal sobre Bioética y DerechosHumanos convino que no se puede establecer una definición para Bioética ysu subsecuente aplicación legislativa sobre la aplicación de la misma.

En México, en 1992, se creó la Comisión Nacional de Bioética(CONBIOÉTICA) y el establecimiento de dos organizaciones autónomas:

- La Academia Nacional de Bioética (1995)- El Colegio de Bioética (2003)

Su función es analizar y discutir dilemas bioéticos de debate social y emitiropiniones sustentadas por una extensa revisión bibliográfica.

En nuestro país aún falta mucho por hacer en el campo de la bioética enmedicina y salud ya que existen vacíos legales o leyes inexistentes.

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