INGENIERÍA GENÉTICA

• MANIPULACIÓN GENÉTICA• CLONACIÓN GÉNICA• TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE• Conjuntos de técnicas que permiten manipular el

genoma de un ser vivo. Para ello debemos:– Aislar un gen (gen pasajero)– Introducirlo en otro ser vivo que no lo poseía o no le

funcionaba bien. – O en un microorganismo para clonar y traducir.≠Clonación molecular ≠ Clon. celular ≠ Clon. Reprod.

INGENIERÍA GENÉTICA

• ¿Cómo introducir un gen?• Se puede realizar de forma:

– Directa por: • Microinyección: En animales justo en el momento

de la fecundación en el pronúcleo masculino• Electroporación: Uso de carga eléctrica para que el

ADN atraviese la membrana nuclear.• Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón

artificial bombardea micropartículas con el ADN, sobre la célula.

– Recombinación génica: ADN recombinante: ADN pasajero junto al vector transportador.

PLÁSMIDOS Ó EPISOMAS

Son pequeñas moléculas de ADN circulares. Al insertarse: Episoma

No pertenece al genoma bacteriano. El episoma SI

Confiere a la bacteria características añadidas, como por ejemplo resistencia a antibióticos.

Pueden ser transferidos entre bacterias.

Ejemplo especial es el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens, con capacidad de penetrar en células de plantas.

INGENIERÍA GENÉTICA: VECTORES TRANSPORTADORES

recombinante

Cósmido: Plásmido + gen de la cápside (bacteriofago)

VECTORES TRANSPORTADORES: PLÁSMIDOS

Nucleoide o Genóforo

Muy aumentado

INGENIERÍA GENÉTICA• La bacteria Agrobacterium tumefaciens contiene

un plásmido Ti, que posee los llamados genes onc.

• Cuando la bacteria infecta a la planta los genes onc se introducen en el ADN de la planta.

• Las células vegetales comienzan a crecer como si fueran cancerígenas (hormona del crecimiento).

• Agrobacterium se comporta , de esta forma, como un ingeniero genético natural.

• El científico se ha fijado en ésto y ha eliminado los genes onc y los sustituye por otros genes que interese clonar.

• Se consigue un sistema muy eficaz para introducir ADN interesante a la planta, al mismo tiempo que se habrá evitado la aparición de la enfermedad.

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad15/enzimas_restriccion.swf

FORMACIÓN DEL ADN RECOMBINANTE

1.- El gen pasajero y el vector transportador son tratados separadamente por enzimas de restricción que cortan ambos ADN por lugares específicos.

2.- Las enzimas de restricción EcoR1, Bam H1 son “tijeras moleculares”.

3.- Se separan los fragmentos de ADN pasajero y se seleccionan por electroforesis.

4.- Se ponen en contacto los fragmentos de ADN pasajeros y los vectores transportadores junto al enzima ADN ligasa. Así conseguimos formar el ADN recombinante

TERAPIA GÉNICA HUMANA

TERAPIA GÉNICA1. Transferir un gen humano normal a una bacteria para clonar y obtener:

A. Una hormona: insulina, hormona del crecimiento.B. Una proteína: interferón, factor VIII de coagulación.C. Vacunas: Hepatitis B, Sarampión, Cólera, SIDA, rabia..

2. Transferir el gen correcto directamente: Angioge.3. Transferir a células somáticas el gen correcto, por microinyecciones o

por vehículos específicos:A. Talasemia (problemas con las células madre).B. ADA (Niños burbujas) Linfocitos T.C. Cáncer, hemofilia...

4. Transferir el gen correcto a la línea germinal o al cigoto…Reproducción asistida.

5. Producción de células madre: Desdiferenciación.

TERAPIA GÉNICA HUMANAPRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN INDICACIÓN TERAPÉUTICA

ANTICOAGULANTES Escherichia coli Infarto de miocardio

HIRUDINA Saccharomyces Prevención de trombosis

INSULINA Escherichia coli / Saccharomyces

Diabetes

HORMONA DEL CRECIMIENTO

Escherichia coli Retraso del crecimiento y Síndrome de Turner

HORMONA PARATIROIDEA

Escherichia coli Osteoporosis

CALCITONINA Escherichia coli Enfermedad de Plaget

GLUCAGÓN Saccharomyces Hipoglucemia

F. HEMATOPOYÉTICOS INTERFERÓN Escherichia coli

Hepatitis B y C

INTERLEUQUINA Escherichia coli Cáncer de riñón

VACUNAS: ANTIHEPATITIS A y B Saccharomyces Prevención de hepatitis A y B

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

Plátano con gen de la pimienta resistente a bacteria putrefacción

OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO

El gen Bt de la bacteria Bacillus thuringiensis proporciona resistencia a las plagas al producir una toxina (Bt) que produce la muerte de las larvas del taladro del maíz a las pocas horas de haberse alimentado con la planta.

1.- Aumento de la productividad: - Incrementos de cosechas resistentes a Tª, Salinidad, Herbicidas, insectos (Toxina Bt) y otra enfermedades microbianas

- Acelerar su crecimiento.

- Retraso del fruto o retraso en el deterioro: Vida comercial

- Frutos mayores y mejora de la calidad nutritiva.

- Menor uso de fertilizantes: Genes NIF (N2)

- Incremento de la fotosíntesis añadiendo enzimas de plantas C4

2.- Transgénicos: Arroz dorado, Tabaco con interferón y vacunas de malaria, patatas con vacunas contra el cólera...

3.- Genotecas: Bancos genéticos con semillas de plantas en

peligro de extinción.

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

• Vida comercial más larga:

• Resistencia plaga insectos

• Resistencia a herbicidas

• Mejores cualidades nutritivas

1.- Obtención de órganos animales (cerdos) con genes humanos para no ser rechazados en transplantes.2.- Animales con carnes y huevos con menos colesterol y grasas3.- Aumento de la productividad:

- Incrementando producción de carne, huevo o leche.- Resistentes a temperaturas frías: truchas, salmones.- Acelerando su crecimiento: carpas4.-Transgénicos:- Gallinas y huevos con anticuerpos.- Leche de vaca y ovejas con proteínas humanas: colágeno, fibrinógeno, GH, insulina y anticoagulantes.5.- Bancos genéticos: Especies en peligro de ...

ING. GEN.PRODUCCIÓN ANIMAL

Cerdos transgénicos con hormonas de crecimiento. En la foto cerdos transgénicos coloreados con genes verdes fluorescentes de medusas

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN GANADERA

PROYECTO GENOMA HUMANOPROYECTO GENOMA HUMANO

James Watson

• Sólo 25.000 genes: Un gen puede ser responsable de más de un polipéptido.Corresponde al 1,5% del total del genoma.

• Importancia del ADN “basura” como regulador (¿95%?)

• Sólo el 0,01% es lo que nos diferencia unos de otros.

• NO EXISTEN LAS RAZAS• Farmacogenética:

Medicamento según perfíl genético

•Identificar los aproximadamente 25.000 genes humanos del DNA. •Determinar la secuencia de los 3.000 millones de bases nitrogenadas que conforman los nucleótidos del   DNA. •Acumular la información en bases de datos •Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación, hibridación, marcadores, etc.). •Desarrollar herramientas para análisis de datos. •Discutir las cuestiones éticas, legales y sociales que se derivan del proyecto.

PROYECTO GENOMA HUMANO PGHPROYECTO GENOMA HUMANO PGH

HUELLAS GENÉTICAS: HUELLAS GENÉTICAS: INVESTIGACIÓN FORENSEINVESTIGACIÓN FORENSE

Alec Jeffreys

• Secuencias de ADN repetitivo VNTR ( Variable Number of Tandem Repeats) que se usan para identificar a la persona. Pueden ser:

• Microsatélite : secuencia de 2 a 6 pb (pares bases) , normalmente 4.

• Minisatelites: secuencia de unas 100 pb.• ADN mitocondrial: Presenta herencia materna y

es más estable que el ADN cromosómico. • El cromosoma Y: Se analizan microsatélites y

nucleótidos simples.

APLICACIONES DE HUELLAS APLICACIONES DE HUELLAS GENÉTICASGENÉTICAS

Hermano Verdadero padre

Al primer reconocimiento fue el hermano del padre del niño

VNTR

Encontró que ciertas regiones contiguas del ADN humano contenían secuencias repetidas (minisatélites).

El concepto de identificación por ADN se introdujo en 1985 por parte del genetista inglés Alec Jeffreys

Regiones que se denominan VNTRs(Variable Number of Tandem Repeats)

Además descubrió que el número de repeticiones variaba de un individuo a otro.

Individuo A: 8 veces repetido

Individuo B: 3 veces repetido

RIESGOS DE LA I. GENÉTICARIESGOS DE LA I. GENÉTICA

• Biosanitarios: La mayoría de los productos son para consumo humano ¿Son perjudiciales?

• Bioético: ¿Podemos monopolizar la información genética de los seres vivos de la naturaleza?

• Biotecnólogico: ¿Qué ocurriría si...– a) El ADN de un virus tumoral formara parte de una bacteria

simbionte del cuerpo humano?– b)Los genes que permiten la resistencia a los antibióticos

penetrara en el genoma de las bacterias patógenas?– c)Si las bacterias inocuas adquiriesen los genes de las

bacterias patógenas productoras de potentes toxinas.