Ingeniera gentica 1

Ingeniera gentica

Manipulacin gentica.

La ingeniera gentica es la tecnologa del control y transferencia de ADN deun organismo a otro, lo que posibilita la creacin de nuevas especies, lacorreccin de defectos genticos y la fabricacin de numerosos compuestos.

Aparicin de la Ingeniera Gentica

Los granos de trigo modificados genticamente con bacterias comolas que colonizaron esta placa de Petri son casi inmunes contra una

enfermedad mictica que destruye las races. El gel de secuenciacinen el fondo muestra el cdigo gentico de las enzimas bacterianas

que sintetizan antibiticos naturales.

En 1953 se descubri el fenmeno llamado derestriccin: ciertos fagos (virus bacteriano) queparasitan a E. coli podan desarrollarse en ciertas cepasde esta bacteria, pero no podan hacerlo en otras (sedice que estn "restringidos" en determinadas cepas).

A finales de los 60, Werner Arber, en Basilea, descubrelas enzimas de restriccin responsables de esefenmeno: la cepa de bacteria restrictiva, que produceunas endonucleasas ("enzimas de restriccin, orestrictasas") que escinden el ADN del fago crecido enotra cepa diferente.

Esas primeras enzimas de restriccin eran inespecficasen cuanto al sitio del ADN donde cortaban, pero en1970 Hamilton O. Smith, en Baltimore, descubre unnuevo tipo de enzima de restriccin totalmenteespecfica: capaz de reconocer una determinadasecuencia de ADN, de unos pocos pares de bases, y decortar en ambas cadenas en lugares concretos.

En 1972, Mertz y Davis aadieron a una mezcla deADN de diferentes orgenes una enzima ADN-ligasa,procurando que se reparasen los enlaces fosfodister. Yesto les hizo darse cuenta de que podan constituir labase para la produccin de molculas recombinantes invitro, con material gentico de diferentes especies.

Pero este ADN recombinante, generado en el tubo deensayo, es inerte, no es ms que una macromolcula hbrida que por s sola no hace nada. Si queremos que el ADNrecombinante haga algo, hay que introducirlo en clulas vivas que sean capaces de expresar su informacin gentica.Esto nos lleva ya a la idea de lo que es la Ingeniera Gentica: la formacin in vitro de nuevas combinaciones de material gentico, por medio de la insercin de un ADN de inters en un vehculo gentico (vector), de modo que

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tras su introduccin en un organismo hospedero el ADN hbrido (recombinante) se pueda multiplicar, propagar, yeventualmente expresarse.

Experimento de ingeniera genticaUn experimento de ingeniera gentica podra ser:1.1. Se corta por separado el ADN del organismo a estudiar y el ADN del vector con la misma restrictasa, de modo

que se generan extremos compatibles entre s (mutuamente cohesivos).2.2. Se juntan ambos ADN y se les aade ADN-ligasa: de esta forma, las uniones entre ADN pasajero y ADN del

vector se sellan mediante un enlace covalente, generndose molculas hbridas (quimricas o recombinantes).3.3. Ahora hay que introducir las molculas generadas en los organismos husped. En el caso de bacterias se recurre a

una tcnica sencilla denominada transformacin, que permite la entrada del ADN a travs de las envueltas delmicroorganismo.

4.4. Finalmente, hay que localizar las bacterias que han captado el ADN que ha entrado. A menudo este es el pasoms laborioso, pero el hecho de que el vector posea uno o varios genes de resistencia favorece al menos laeliminacin de las bacterias que no han recibido ADN del vector: basta aadir al medio de cultivo el antibiticopara el que el vector confiere resistencia. Para localizar los transformantes recombinantes, muchos vectoresincorporan un gen marcador que produce alguna sustancia coloreada. Si insertamos el gen a aislar dentro de esemarcador, lo rompemos, por lo que las colonias bacterianas no producirn la sustancia coloreada, sino quepermanecen incoloras o blancas.

5.5. El resultado del experimento es la obtencin de al menos una colonia (clon) de bacterias que portan lacombinacin buscada de vector con el inserto de ADN pasajero. Se dice entonces que hemos clonado dicho ADN.

En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de suADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniera gentica. En 1997 se clona el primer mamfero, la ovejaDolly.Actualmente la Ingeniera Gentica est trabajando en la creacin de tcnicas que permitan solucionar problemasfrecuentes de la humanidad como, por ejemplo, la escasez de donantes para la urgencia de trasplantes. En este campose estn intentando realizar cerdos transgnicos que posean rganos compatibles con los del hombre.El ADN es una base fundamental de informacin que poseen todos los organismos vivos, hasta el ms simple ypequeo. Esta informacin est a su vez dividida en determinada cantidad espacios llamado loci (plural) o locus(singular); que es donde se encuentran insertados los genes, que varan dependiendo de la especie. A su vez, cadagen contiene la informacin necesaria para que la clula sintetice una protena, por lo que el genoma y, enconsecuencia, el proteoma, van a ser los responsables de las caractersticas del individuo.Los genes controlan todos los aspectos de la vida de cada organismo, incluyendo metabolismo, forma, desarrollo yreproduccin. Por ejemplo, una protena X har que en el individuo se manifieste el rasgo de "pelo oscuro", mientrasque la protena Y determinar el rasgo de "pelo claro".Vemos entonces que la carga gentica de un determinado organismo no puede ser idntica a la de otro, aunque setrate de la misma especie. Sin embargo, debe ser en rasgos generales similar para que la reproduccin se puedaconcretar, ya que una de las propiedades ms importantes del ADN, y por la cual se ha dicho que fue posible laevolucin, es la de dividirse y fusionarse con el ADN de otro individuo de la misma especie para logrardescendencia diversificada.Otra particularidad de esta molcula es su universalidad. A raz del concepto de gen, surgen algunas incgnitas: Soncompatibles las cargas genticas de especies distintas? Puede el gen de una especie funcionar y manifestarse en otracompletamente distinta? Se puede aislar y manipular el ADN?La ingeniera gentica tiene un fundamental uso en la actualidad especialmente en la obtencin de nuevos alimentosque favorezcan el diario vivir de las personas, se logra apreciar en diferentes alimentos como quesos, yogurth y

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frutos transgnicos aunque sigue en debate y en reiterados cuestionamientos si esta clase de alimentos altera dealguna manera la salud de las personas al estar recombinadas genticamente.

TcnicasLa ingeniera gentica incluye un conjunto de tcnicas biotecnolgicas, entre las que destacan: La tecnologa del ADN recombinante; La secuenciacin del ADN; La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR). Plasmotosis

La tecnologa del ADN recombinante

A. tumefaciens adhirindose a una clula dezanahoria.

Con la que es posible aislar y manipular un fragmento de ADN de unorganismo para introducirlo en otro.Si se quieren unir dos ADNs, cada uno de los cuales procede de unaespecie diferente podemos utilizar dichas enzimas como herramientas.Cada ADN se trata con una endonucleasa de restriccin que origina eneste caso un corte escalonado en las dos hebras dobles de ADN. Losextremos escalonados del ADN1 y el ADN2 son complementarios, conlo cual, una condicin que tiene que tener los dos ADNs que se quiereunir es que tengan un pequeo fragmento igual en sus secuencias. Losdos DNAs as cortados se mezclan, se calientan y s enfransuavemente. Sus extremos cohesivos se aparearn dando lugar a unnuevo ADN recombinado, con uniones no covalentes. Las unionescovalentes se consiguen aadiendo ADN ligasa y una fuente energticapara formar los enlaces.

Otra enzima clave para unir ADNs es la transferencia terminal, quepuede adicionar muchos residuos de desoxirribonucletidos sucesivosal extremo 3de las hebras del ADN. De este modo pueden construirse colas de poli G (nucletico de guanina) en losextremos 3 de las dos hebras de ADN dplex y colas de poli C (nucletico de citosina) en los extremos del otroADN. Como estas colas son complementarias, permitirn que los dos ADNs se unan por complementariedad.Posteriormente, se forman los enlaces covalentes por el ADN ligasa.

El ADN vector es el vehculo de clonacin, ya que transporta el inserto de ADN a una molcula hospedadora, dondepuede ser replicado. Los vectores o transportadores ms utilizados son los plsmidos y el ADN del fago lambda.Plsmidos: Estos son pequeos ADNs de cadena doble y circular, que se encuentran en el citoplasma de la mayorade las bacterias. Cada plsmido contiene varios genes que se replican, transcriben y traducen independientemente delos genes del cromforo bacteriano, pero simultneamente en el tiempo.Se pueden unir genes extraos a los plsmidos con mucha facilidad, y despus ser transportados como pasajeros alinterior de las clulas de E. coli.ADN del fago lambda. Es otro vector que puede ser utilizado para introducir genes en bacterias. Cuando el ADNrecombinado del fago lambda, con su gen pasajero, se mezcla con la cubierta del virus lambda, se producenpartculas fgicas infecciosas, si el tamao del ADN recombinado no es muy distinto del ADN natural del viruslambda.Los procesos de clonacin y de aislamiento de estos fragmentos se inician con la construccin de una biblioteca de ADN o un banco de ADN. stas estn formadas por todas las molculas de plsmidos o fagos recombinantes

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originados al unir un ADN a un vector. Las bibliotecas deben cumplir la caracterstica de poder introducirse enclulas donde cada recombinante pueda aplicarse in vivo.

La secuenciacin del ADNTcnica que permite saber el orden o secuencia de los nucletidos que forman parte de un gen.Abreviadamente, ste sera el mtodo a seguir: Como la tcnica se basa en la sntesis de ADN, para hacer la reaccin de secuenciacin se necesita: Como "molde" se utiliza una de las cadenas del fragmento de ADN que se va a secuenciar. Como "cebador" para iniciar la sntesis, se necesita un corto oligonucletido complementario del extremo de la

cadena. Desoxinucletidos de las cuatro bases: dAMP, dTMP, dGMP, dCMP. Didesoxinucletidos de una base en cada una de las cuatro reacciones de secuenciacin.Al aadir la ADN-polimerasa, comienza la polimerizacin en el cebador, pero cesa al incorporarse undidesoxinucletido. Se produce un conjunto de cadenas dobles cuyas longitudes dependen de la situacin deldidesoxinucletido incorporado. Deben prepararse cuatro reacciones de secuenciacin, cada una con un didesoxidistinto. Los fragmentos resultantes se separan por tamao mediante electroforesis, se autorradiografa, y la sucesinde bandas de cada una de las cuatro reacciones, comparndolas entre s, dan la secuencia del ADN.

La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR)Con la que se consigue aumentar el nmero de copias de un fragmento determinado de ADN, por lo tanto, con unamnima cantidad de muestra de ADN, se puede conseguir toda la que se necesite para un determinado estudio.La tcnica de la PCR consiste en:1.1. En un tubito se mezcla el ADN molde, los dos cebadores (oligonucletidos), los cuatro dNTPs y el

ADN-polimerasa termorresistente.2.2. Se calienta a 110C durante 5 min, con lo que se separan las cadenas del ADN molde a amplificar, generndose

las correspondientes cadenas sencillas.3.3. Se baja la temperatura en torno a los 60C, de modo que cada cebador se empareja con el extremo

correspondiente de una de las cadenas del molde. Se dice que ahora tenemos los moldes cebados.4. Se sube la temperatura hasta 72C (la ptima de funcionamiento de la polimerasa Taq), y se deja durante 5 min,

tiempo durante el que se est produciendo la sntesis in vitro de las cadenas complementarias de cada hebramolde.

5.5. Se sube la temperatura a 94C durante 20 segundos, suficientes para separar la cadena recin sintetizada respectodel molde original.

Biotecnologa genticaEn la dcada de 1970 se abrieron nuevas perspectivas en el campo de las biotecnologas gracias a la elaboracin denuevas tcnicas que permiten llegar directamente al material que est en el origen de todas las caractersticas yprocesos vitales, es decir, el ADN. Este conjunto de tcnicas moleculares de manipulacin gentica recibe el nombrede ingeniera gentica.Su objetivo es la manipulacin in Vitro del ADN, la introduccin de este ADN as modificado en clulas vivas y laincorporacin del mismo como parte del material hereditario de dichas clulas. De este modo, ADN de diversasprocedencias, por ejemplo, la fraccin de ADN humano regula la sntesis de insulina, puede introducirse en bacteriasde manera que pasa a formar parte de su genoma y lograr as que la bacteria adquiera la capacidad de elaborarinsulina.

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Terapia genticaLa terapia gentica consiste en sustituir o aadir, segn el caso, una copia normal de la regin defectuosa del ADNpara poder solucionar y restablecer la funcin alterada, evitando el desarrollo de enfermedades de origen gentico,como por ejemplo la facultad defensiva ante las enfermedades infecciosas. Las enfermedades con las que se haempezado a trabajar son, entre otras, la deficiencia de la enzima ADA (adenosina desaminasa), conocida como la delos nios burbuja y la DMD o distrofia muscular de Duchenne.La posibilidad de curar las enfermedades genticas con un tratamiento especfico justifica lo esfuerzos que se estnrealizando en este sentido.

Implicaciones ticasLa ingeniera tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los ms importantes son la medicina y la creacinde nuevas especies o mejora de las existentes. El progreso en estos mbitos puede aportar resultados capaces dealiviar algunos problemas de gran importancia, pero no se debe olvidar que la explotacin comercial de lastecnologas requeridas slo est al alcance de unas pocas empresas multinacionales. Como era de esperar, latradicional dependencia econmica de los pases subdesarrollados tiene en la ingeniera gentica un nuevo elementode desequilibrio. En otro orden de cosas, la ingeniera gentica puede plantear graves problemas ticos. Hayopiniones muy diversas sobre dnde han de situarse los lmites de manipulacin del material que est en la base detodos los procesos vitales.Al inicio de los experimentos del ADN recombinante, varios investigadores mostraron su preocupacin por losriesgo que se pueden realizar con dichas tcnicas, en varios pases se crearon comits para discutir el uso y laaplicacin de tcnicas de ingeniera gentica. Lamentablemente est limitada por fuerzas polticas y por la presin delas empresas involucradas en el desarrollo y la comercializacin de los productos biotecnolgicos.Es necesario la participacin de cada ciudadano sobre la informacin para tener un criterio respecto al tema ya queesto no puede ser resuelto solo por expertos, quien tiene la decisin final es la sociedad en decidir qu se debe hacer.

Ingeniera gentica en seres vivos

Ingeniera gentica en bacteriasSon los seres vivos ms utilizados en Ingeniera Gentica. La ms utilizada es la Escherichia coli. Se usaprcticamente en todos los procesos de I.G.

Ingeniera gentica en levaduras y hongosSon junto con las bacterias los sistemas ms utilizados. El Saccharomyces cerevisiae fue el primer sistema eucariotasecuenciado completamente. Otra levadura importante es P. pastoris, utilizada para conseguir proinsulina en cultivodiscontinuo y quitinasa en cultivo continuo. En el campo de los hongos destaca por su labor mdica el Penicillium.

Ratones knockout.

Ingeniera Gentica en animales

La manipulacin gentica de los animales persigue mltiples objetivos:aumentar el rendimiento del ganado, producir animales conenfermedades humanas para la investigacin, elaborar frmacos, etc.

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Ingeniera Gentica en plantasActualmente se han desarrollado plantas transgnicas de ms de cuarenta especies. Mediante ingeniera gentica sehan conseguido plantas resistentes a enfermedades producidas por virus, bacterias o insectos. Estas plantas soncapaces de producir antibiticos, toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. Tambin se hanconseguido otro tipo de mejoras, como la produccin de distintas sustancias en los alimentos que aumentan sucalidad nutricional, mejorar las cualidades organolpticas de un producto o que ciertas plantas sean ms resistentes adeterminados factores ambientales, como el fro.Las tcnicas de ingeniera gentica tambin permiten el desarrollo de plantas que den frutos de maduracin muylenta. As, es posible recoger tomates maduros de la tomatera y que lleguen al consumidor conservando intactos susabor, olor, color y textura. La mejora de la calidad de las semillas es tambin un objetivo.Las aplicaciones farmacuticas son otro gran punto de inters. La biotecnologa permite desarrollar plantastransgnicas que producen sustancias de inters farmacolgico, como anticuerpos, ciertas protenas y hormonas,como la hormona del crecimiento.

Aplicaciones de la Ingeniera Gentica en medicina e industria farmacutica

Obtencin de protenas de mamferosUna serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento, factores de coagulacin, etc., tienen un intersmdico y comercial muy grande. Antes, la obtencin de estas protenas se realizaba mediante su extraccin directa apartir de tejidos o fluidos corporales. En la actualidad, gracias a la tecnologa del ADN recombinante, se clonan losgenes de ciertas protenas humanas en microorganismos adecuados para su fabricacin comercial. Un ejemplo tpicoes la produccin de insulina que se obtiene a partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gende la insulina en humanos.

Obtencin de vacunas recombinantesEl sistema tradicional de obtencin de vacunas a partir de microorganismos patgenos inactivos, puede comportar unriesgo potencial. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente por ingeniera gentica. Comola mayora de los factores antignicos son protenas lo que se hace es clonar el gen de la protena correspondiente.

Diagnstico de enfermedades de origen genticoConociendo la secuencia de nucletidos de un gen responsable de una cierta anomala, se puede diagnosticar si estegen anmalo est presente en un determinado individuo.

Obtencin de anticuerpos monoclonalesEste proceso abre las puertas para luchar contra enfermedades como el cncer y diagnosticarlo incluso antes de queaparezcan los primeros sntomas.

LogrosEl 7 de marzo de 2010 fue publicado en lnea y rectificado el 25 de marzo del mismo ao en la revista Nature, una delas revistas cientficas ms prestigiosas del mundo, una investigacin del Cinvestav Irapuato en colaboracin concientficos de Estados Unidos y Francia en la cual hallaron una protena llamada argonauta 9 con la que se podrallegar a inducir la clonacin natural de las plantas, esto tendra un fuerte impacto en la industria de semillas, yalgunos dicen que podra revolucionar la produccin agrcola internacional.

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Bibliografa relacionada Portal:Ingeniera. Contenido relacionado con Ingeniera. Sandel, Michael J. (2007). Contra la perfeccin: la tica en la poca de la ingeniera gentica. Marbot Ediciones

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Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Ingeniera gentica. CommonsGeneral

Si como tomates transgnicos, me saldrn escamas? Los transgnicos en el Museo Virtual Leyendo el Libro de laVida. (http:/ / oliba. uoc. edu/ adn/ index. php?option=com_content& view=article& id=55& Itemid=189&lang=es)

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La Ingeniera Gentica y el Xenotrasplante (http:/ / www. actionbioscience. org/ esp/ biotecnologia/ grey. html) Ingeniera gentica, clonacin y evolucin humana (http:/ / www. redcientifica. com/ doc/ doc200211030300.

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Fuentes y contribuyentes del artculo 8

Fuentes y contribuyentes del artculoIngeniera gentica Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=73151326 Contribuyentes: Alexei123, Alhen, Allforrous, Alpinu, Alrik, Andreasmperu, Angel GN, Angelabiotec,Angelgl90, AstroNomo, Axvolution, Banfield, Berserok, Beto29, Blasete, Bsea, Bucho, BuenaGente, Bundini, CASF, Catibel, Chlewey, Ctrl Z, DJ Nietzsche, DLeandroc, Dangelin5, Dark Bane,David0811, Davius, Descansatore, Dhidalgo, Diegusjaimes, Edmenb, Eduardosalg, Eloy, Elsenyor, Elvire, Emijrp, Erandly, Erudito234, FAR, Fgwitt, Foundling, Gallowolf, GermanX,Gerwoman, Gins90, Gonn, Grillitus, Hanjin, Hanyo, Helmy oved, Hprmedina, J. A. Glvez, J3D3, Jarisleif, Javu61, Jdanethe, Jkbw, Jordi domenech, Jorgechp, Joseaperez, Julianmid, Jurgens,Laura Fiorucci, Lcsrns, Leocofre, Leonpolanco, Lobo1490, MadriCR, Magister Mathematicae, Mahadeva, Maldoror, Mandramas, Mansoncc, ManuelGR, Manuelt15, Maquedasahag,Mariajose2599, Mara M. Quiones, Matdrodes, Mel 23, Moriel, Natrix, NeVic, Ortisa, Petronas, Phirosiberia, Platonides, Pyrowalker, Plux, R2D2!, Ralgis, Raul.esdada, Ravave, Raystorm,Ricardogpn, Rjgalindo, Robert Laymont, Rockcs, Rosarino, Rubpe19, Saloca, Sauron, Savh, Sincro, Skippan, SuperBraulio13, Taichi, Tano4595, Technopat, Template namespace initialisationscript, Thanos, Tomatejc, Txo, UA31, Varano, Vitamine, Wikichasqui, Wilfredor, Xvazquez, Zahualli, 426 ediciones annimas

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentesArchivo:Genetic Manipulation.png Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Genetic_Manipulation.png Licencia: Public Domain Contribuyentes: Ies, R.E.S.A.Archivo:Bacteria_used_to_make_wheat_seeds_nearly_immune_to_wheat_take-all.jpg Fuente:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Bacteria_used_to_make_wheat_seeds_nearly_immune_to_wheat_take-all.jpg Licencia: desconocido Contribuyentes: Jack DykingaArchivo:Agrobacterium-tumefaciens.gif Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Agrobacterium-tumefaciens.gif Licencia: Public Domain Contribuyentes: A. G.Matthysse, K. V. Holmes, R. H. G. GurlitzArchivo:PCWmice1.jpg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:PCWmice1.jpg Licencia: Public Domain Contribuyentes: User FloNight on en.wikipediaArchivo:Crystal kcontrol.png Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Crystal_kcontrol.png Licencia: GNU Lesser General Public License Contribuyentes: Dake,Rocket000Archivo:Commons-logo.svg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Commons-logo.svg Licencia: logo Contribuyentes: SVG version was created by User:Grunt andcleaned up by 3247, based on the earlier PNG version, created by Reidab.

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Tcnicas La tecnologa del ADN recombinante La secuenciacin del ADN La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR)

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