Ingenieria Genética y sus aplicaciones, Charla Alumnos instituto. Salud, medicina y otros.
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INGENIERIA GENÉTICA APLICACIÓN PRACTICA Y BIOTECNOLOGIA HOSPITAL MARINA BAIXA DE LA VILA JOIOSA C.S.I. L´Almássera de Tonda. Villajoyosa David Arjona Pérez MIR. MFyC.Tutor: Dr. Antonio Sánchez Requeno 16.5.2013
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Se trata de una Charla divulgativa, en un Instituto de la Zona de nuestro centro de salud, sobre alimentos transgenicos, y sobre ingeniería genética en general. Fue una charla dentro del marco de intervencion en la comunidad de la formacion de un MIR de FAMILIA, en Villajoyosa, en la UNIDAD DOCENTE DE ALICANTE. La charla se dirigía a dos clases de jovenes de 14-15 años.
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INGENIERIA GENÉTICA
APLICACIÓN PRACTICA
Y BIOTECNOLOGIA
HOSPITAL MARINA BAIXA DE LA VILA JOIOSAC.S.I. L´Almássera de Tonda. Villajoyosa
David Arjona Pérez MIR. MFyC.Tutor: Dr. Antonio Sánchez Requeno
16.5.2013
RECORDAD ADN-> ARN-> CODIFICACION DE PROTEINAS
GENETICA
Genetica
La genética (del griego antiguo γενετικός, genetikos genetivo y este de γένεσις génesis, "origen" ) es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación.
BIOTECNOLOGIATecnologia aplicada a la utilizacion de los seres vivos,
o partes de éstos con fines practicos o industriales.
Fue liderada por sector farmacéutico y agroalimentario.
Punto culminante 1982: Insulina humana recombinante en el mercado.
1ª Etapa: Biotecnología tradicional, donde no se utilizan técnicas de manipulación del ADN.
2ª Etapa: Biotecnología moderna, desarrollada a partir del conocimiento de la estructura del ADN. En esta técnica se manipula el ADN de los organismos utilizados.
BIOTECNOLOGIA
Biotecnología tradicional
Los individuos que se utilizan han sido seleccionados mediante técnicas de selección artificial, el hombre ha potenciado el desarrollo de estos organismos por el beneficio que le proporcionan.
Industria ganadera o agrícola.
Selección de individuos para la mejora de la especie
Industria alimentaria.
Pan: se utilizan levaduras para producir la fermentación de la harina.
Yogur: utiliza bacterias para fermentar la leche.
Queso: utiliza enzimas animales y microorganismos para cuajar y fermentar la leche.
Embutidos: se utilizan microorganismos para fermentar la carne.
Bebidas alcohólicas: se utilizan microorganismos para fermentar el zumo de fruta.
Industria farmacéutica.
Utilización de microorganismos para la obtención de medicamentos y productos químicos.
BIOTECNOLOGIA
Biotecnología moderna: Consiste en la utilización de técnicas de manipulación del ADN para la obtención
de individuos que den lugar a productos de interés o a la mejora de la producción.
La Biotecnología moderna requiere técnicas de ingeniería genética.
BIOTECNOLOGIA
¿Que es la ingenieria genética?
Permite manipular artificial y deliberadamente el genoma de un ser vivo, mediante un conjunto de TÉCNICAS que reciben el
nombre de tecnología del ADN recombinante.
Los cambios pueden consistir en: introducir nuevos genes, eliminar alguno o modificarlos.
El material nuevo formado se llama
RECOMBINANTE y tiene gran utilidad en distintos campos , desde la medicina hasta la agricultura.
Tecnicas de Ingenieria genética
Obtención
de ADN recombinant
e
Obtención de ADN
recombinante
Combinadas de forma adecuada permiten seleccionar fragmentos de ADN, modificarlos e introducirlos en otros organismos.
Ingeniería genética y Medicina
1. OBTENCIÓN DE PROTEINAS DE MAMÍFEROS
Una serie de hormonas como la insulina, la hormona del crecimiento,factores de coagulación, etc ... tienen un interés médico y comercial muy grande.
Antes, la obtención de estas proteinas se realizaba mediante su extracción 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 fabricación comercial. Un ejemplo típico es la producción de insulina que se obtiene a partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina humana.
Ingeniería genética y Medicina
2. OBTENCIÓN DE VACUNAS RECOMBINANTES
El sistema tradicional de obtención de vacunas a partir de microorganismos patógenos inactivos, puede comportar un riesgo potencial. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente por ingeniería genética. Como la mayoría de los factores antigénicos son proteinas lo que se hace es clonar el gen de la proteina correspondiente.
Ingeniería genética y Medicina
3. DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES DE ORIGEN GENÉTICO: Conociendo la secuencia de nucleótidos de un gen responsable de una cierta anomalía, se puede diagnosticar si este gen anómalo está presente en un determinado individuo. En el siguiente dibujo se explica brevemente la base del diagnóstico.
4. OBTENCIÓN DE ANTICUERPOS MONOCLONALES. Este proceso abre las puertas para luchar contra enfermedades como el cáncer y diagnosticarlo incluso antes de que aparezcan los primeros síntomas.
Ingeniería genética y Medicina
1.SECUENCIACIÓN ADN. PROYECTO GENOMA HUMANO. El Proyecto Genoma Humano (PGH) nació con el fin de localizar, identificar, conocer la
secuencia de nucleótidos y la función de los genes que componen el genoma humano.En el año 2003 se completó la secuencia de todo el genoma humano. Aunque no se conoce la función de todo él su estudio ha proporcionado cinco conclusiones básicas:
1. No existe relación entre la complejidad de un organismo y su número de genes. El número de genes de la especie humana es similar al de especies con genomas máspequeños.2. Compartimos genes con otros organismos, incluidas las bacterias.3. El 99,99% de la información genética es igual en todos los humanos.4. Un gen puede dar lugar a varias proteínas.5. La mayor parte del ADN está constituida por secuencias repetitivas, interrumpidas o delas que se desconoce su función.
Da informacion para compararnos (Transplantes), y para conocer Riesgo (%) de padecer una enfermedad genetica, o influenciada por la herencia (HTA)
Ingeniería genética y Medicina
PROYECTO GENOMA HUMANO. MEDIDAS LEGISLATIVAS
Ingeniería genética y Medicina
La Biotecnología y la Ingeniería Genética han proporcionado grandes beneficios a la humanidad pero también pueden producir consecuencias
negativas.
Por ello, se han elaborado una serie de normas éticas y legales, algunas de aplicación a nivel mundial.
● En 1997 la UNESCO aprobó la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y losDerechos Humanos. En su artículo 1º dice: “El Genoma Humano es Patrimonio de laHumanidad”.
● En el mismo año el Consejo de Europa prohibió la Clonación con fines reproductivos oexperimentales en seres humanos.
● En nuestro país la Ley de Investigación Biomédica regula la utilización de laBiotecnología y la Ingeniería Genética, prohibiendo de forma expresa la clonaciónreproductiva y la creación de embriones destinados a la investigación.
Si los genes no producen las proteínas correctas o no lo hacen correctamente, una persona (no siempre niños), puede tener un trastorno genético: enfermedad, predisposición (albinismo)
La terapia genética es una técnica experimental que utiliza los genes para tratar o prevenir enfermedades.
La forma más común de terapia genética incluye la inserción de un gen normal para sustituir a uno anormal. Otros tipos incluyen:
Intercambio de un gen anormal por uno normal Reparación de un gen anormal Alteración del grado en el que se active o se desactive un
gen
Aunque hay una gran esperanza para la terapia genética, aún es experimental.
TERAPIA GENICA
El asesoramiento genético ofrece información y apoyo a las personas que tienen o pueden tener riesgos de trastornos genéticos. Un genetista puede evaluarla con pruebas genéticas.
Existen muchas razones para buscar asesoramiento genético. Puede pensar en hacerlo si:
• Tiene o le preocupa tener una enfermedad hereditaria • Está embarazada o planea estarlo después de los 35 años • Ya tiene un hijo con un trastorno o defecto congénito • Tuvo dos o más pérdidas de embarazos o un bebé que falleció • Se realizó un ultrasonido o pruebas que sugieren la posibilidad
de un problema
CONSEJO GENÉTICO
Exámenes en la sangre y otros tejidos para detectar trastornos genéticos.
Existen aproximadamente 900 pruebas disponibles. Los médicos hacen pruebas por varios motivos. Entre ellos:
1. Encontrar posibles trastornos genéticos en el feto
2. Saber si las personas tienen un gen de una enfermedad y pueden transferírsela a sus hijos
3. Estudiar embriones para detectar enfermedades
4. Evaluar la presencia de enfermedades genéticas en adultos antes de que produzcan síntomas
5. Confirmar un diagnóstico en una persona que tiene síntomas de una enfermedad
CONSEJO GENÉTICO: PRUEBAS
CA. COLORECTALEl Grupo de trabajo EGAPP descubrió evidencias
científicas sólidas para recomendar que a todas las personas que reciban un diagnóstico nuevo de cáncer colorrectal (sin importar la edad o antecedentes familiares) se les realicen una prueba genética para detectar el síndrome de Lynch.
Síndrome de LynchAproximadamente el 3% de los casos de cáncer colorrectal se
origina en una afección hereditaria conocida como el síndrome de Lynch (en ocasiones llamado cáncer colorrectal hereditario no asociado a poliposis o HNPCC). Las personas con esta afección tienen una mayor probabilidad de cáncer colorrectal, especialmente a una edad temprana (antes de los 50 años). Los hijos y hermanos de las personas con síndrome de Lynch tienen el 50% de probabilidades de heredar esta afección. Los padres y otros familiares consanguíneos como abuelos, tíos y sobrinos también tienen mayor riesgo de padecer el síndrome de Lynch.
CA. COLORECTAL
TRATAMIENTO DEL CANCER
Terapias dirigidas contra el cáncerPuntos claveLas terapias dirigidas contra el cáncer son fármacos u otras sustancias que bloquean el
crecimiento y la diseminación del cáncer al interferir con moléculas específicas implicadas en el crecimiento y avance de tumores.
Debido a que los científicos denominan estas moléculas específicas “blancos moleculares”, las terapias que interfieren con ellas se llaman algunas veces “fármacos molecularmente dirigidos”, “terapias molecularmente dirigidas”, o incluso se usan otros nombres semejantes.
TRATAMIENTO DIABETES
DEFICIT ABSOLUTO O RELATIVO DE INSULINA
Las enzimas de restriccion cortan las moleculas de ADN en zonas especificas. Así se puede aislar el gen que codifica la insulina. Este gen se inserta en un plasmido (trozo de ADN circular presente en algunas bacterias), que ha sido tambien cortado por una enzima de restricción. Así se forma un plásmido RECOMBINADO, que lleva el gen humano para la síntesis de la insulina.
LA INSULINA, PARADIGMA
Sirve para conseguir plantas resistentes a determinados herbicidas, para mejorar el contenido nutritivo de algunos alimentos y para
fabricar medicamentos.Resistencia a los herbicidas.El 10% de una cosecha se pierde debido a las malas hierbas. Este
porcentaje se puede reducir utilizando plantas transgénicas resistentes a los herbicidas con los que se eliminan a las malas hierbas.
Mejorar los alimentos. Por ejemplo, el arroz transgénico que lleva beta-caroteno como precursor de la vitamina A.
Fabricación de medicamentos. La industria farmacéutica comienza a utilizar plantas transgénicas para producir sustancias como proteínas humanas para uso médico, proteínas virales como vacunas o anticuerpos.
INGENIERIA GENETICA Y AGRICULTURA
Obtención de plantas transgénicasObtención de plantas transgénicas
Resistencia a herbicidas
Resistencia a herbicidas
Mejora del producto
Mejora del producto
Plantas farmacéuticas
Plantas farmacéuticas
Se introduce un gen de E. coli que permite usar
mayores concentraciones de herbicidas sin dañar
a la planta de interés, y eliminando
malas hierbas.
Se introduce un gen de E. coli que permite usar
mayores concentraciones de herbicidas sin dañar
a la planta de interés, y eliminando
malas hierbas.
Las plantas producen sustancias
medicinales, vacunas o
anticuerpos (planticuerpos).
Las plantas producen sustancias
medicinales, vacunas o
anticuerpos (planticuerpos).
Se mejora el valor nutricional del producto, por
ejemplo añadiendo beta-caroteno al
arroz
Se mejora el valor nutricional del producto, por
ejemplo añadiendo beta-caroteno al
arroz
INGENIERIA GENETICA Y AGRICULTURA
INGENIERIA GENETICA Y AGRICULTURA
Se utiliza fundamentalmente para la mejora del rendimiento de explotaciones ganaderas, pero también se obtienen animales transgénicos para utilizar sus órganos en los xenotransplantes u obtener sustancias de interés farmacéutico.
Determinados animales se clonan terapéutica (creación de embriones por clonación para ser utilizados como materia prima en distintas terapias) y reproductivamente.
APLICACIONES: GANADERIAINGENIERIA GENETICA Y GANADERIA
ALIMENTOS TRANSGENICOS
Son aquellos alimentos a los que se les han insertado genes exógenos (de otras plantas o animales) en sus códigos genéticos.
Se puede hacer con plantas, animales o microorganismos. Históricamente, los granjeros producían cultivos y criaban animales para obtener especies con características deseables durante miles de años. Por ejemplo, ellos criaban rosas desde las miniaturas con olor dulce hasta las rosas rojas sin olor y perecederas de hoy en día.
La cría selectiva con el tiempo creó estas amplias variaciones, pero el proceso dependía de la naturaleza para producir el gen deseado. Los humanos entonces optaron por aparear los animales o plantas individuales que portaban ese gen particular, con el fin de hacer que las características deseadas fueran más comunes o más pronunciadas.
La ingeniería genética le permite a los científicos acelerar este proceso pasando los genes deseados de una planta a otra o incluso de un animal a una planta y viceversa.
Los posibles beneficios de los alimentos transgénicos son:1. Alimentos más nutritivos 2. Alimentos más apetitosos 3. Plantas resistentes a la sequía y a las enfermedades, que
requieren menos recursos ambientales (agua, fertilizante, etc.)
4. Disminución en el uso de pesticidas 5. Aumento en el suministro de alimentos a un costo
reducido y con una mayor durabilidad antes de la venta 6. Crecimiento más rápido en plantas y animales 7. Alimentos con características más apetecibles, como las
papas (patatas) que absorben menos grasa al freírlas 8. Alimentos medicinales que se podrían utilizar como
vacunas u otros medicamentos
ALIMENTOS TRANSGENICOS
Los riesgos potenciales son, entre otros:
1. Plantas y animales modificados que pueden tener cambios genéticos inesperados y dañinos
2. Organismos modificados que se pueden cruzar con organismos naturales y los pueden superar, llevando a la extinción del organismo original u otros efectos ambientales impredecibles
3. Plantas que pueden ser menos resistentes a algunas plagas y más susceptibles a otras
ALIMENTOS TRANSGENICOS
• Los alimentos transgénicos generalmente se consideran seguros; sin embargo, no ha habido pruebas adecuadas para garantizar la total seguridad.
• No existen informes de enfermedades o lesiones debido a estos alimentos.
• Cada alimento transgénico nuevo tendrá que evaluarse de manera individual.
ALIMENTOS TRANSGENICOS
La FDA de los Estados Unidos regula producción y etiquetado de alimentos transgénicos.
Algunas personas han planteado inquietudes con respecto a que los genes de un alimento que se insertan en otro pueden causar una reacción alérgica. Por ejemplo, si los genes del cacahuete están en los tomates, ¿podría suceder que alguien con una alergia a los cacahuetes, pueda reaccionar negativamente a los tomates?
En enero de 2001, el FDA´sCenter for Food Safety and Applied Nutrition propuso que quienes desarrollen alimentos procesados genéticamente envíen información científica y de seguridad a la FDA al menos 120 días antes de que el producto salga al mercado.
ALIMENTOS TRANSGENICOS
Microorganismos modificados genéticamente están siendo utilizados para limpiar el medio ambiente de ciertos contaminantes. Su acción se realiza de dos formas:
• Biorremediación: Existen bacterias que, de forma natural, son capaces de degradar la materia orgánica. Mediante ingeniería genética se pueden modificar para que sean capaces de hacerlo con mejor rendimiento y en condiciones ambientales diversas.
• Bioadsorción: Bacterias genéticamente modificadas son capaces de adsorber (fijar en la superficie celular) ciertos metales pesados que contaminan el suelo.
Ingeniería genética y medio ambiente
Ingeniería genética y medio ambiente
BiorremediaciónBiorremediación BioadsorciónBioadsorción BiolixiviaciónBiolixiviación
Uso de bacterias modificadas para degradar materia
orgánica (petróleo)
Uso de bacterias modificadas para degradar materia
orgánica (petróleo)
Obtención de metales a partir de minerales de baja
ley
Obtención de metales a partir de minerales de baja
ley
Fijación de metales pesados a la
superficie de la célula para limpieza
de suelos
Fijación de metales pesados a la
superficie de la célula para limpieza
de suelos
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Tratamiento de residuos
En la obtención de compost los microorganismos tienen un papel de gran importancia al metabolizar la materia orgánica, liberando así nutrientes que será utilizados por las plantas.
Fig.1 Vertedero urbano.
Ingeniería genética y medio ambiente
43Agencia Catalana del Agua.
Depuración de aguas
Los microorganismos contribuyen también a la regeneración de las aguas de uso urbano en las depuradoras.
Ingeniería genética y medio ambiente
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Tratamiento de metales pesados
El 25 de Abril de 1998 se produce la rotura de la presa de contención de la balsa de decantación de la mina de pirita (FeS2) en Aznalcóllar (Sevilla). Como resultado aparece un importante vertido de agua ácida y de lodos muy tóxicos, conteniendo altas concentraciones de metales pesados, de gravísimas consecuencias para la región.
Algunos tipos de microorganismo pueden eliminar los metales pesados de las aguas y suelos contaminados concentrándolos en su interior.
Ingeniería genética y medio ambiente
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Tratamiento de aguas contaminadas por mareas negras
Ciertos microorganismos son capaces de metabolizar los hidrocarburos del petróleo y con ello contribuyen a mitigar los efectos de las mareas negras.
El hundimiento del petrolero Prestige (2002) produjo una gran marea negra en las costas del del norte de España.
Marea negra en Alaska producida por el Exxon Valdez en 1989).
Ingeniería genética y medio ambiente
INGENIERIA GENETICA: MITOS
La ingeniería genética no es nueva: es sólo la aceleración de la reproducción selectiva.
La ingeniería genética y la reproducción selectiva son mundos antagónicos. La reproducción selectiva se basa en métodos naturales: cruza padres selectivos de la misma especie o de especies cercanas muy relacionadas. En contraste, la ingeniería genética extrae genes seleccionados de un organismo o los copia sintetizadamente para insertarlos artificialmente dentro de otro organismo totalmente lejano en la evolución natural. La ingeniería genética emplea genes de virus y de bacterias para usarlos como marcadores del proceso.
La ingeniería genética es exacta, está plenamente controlada.
Está demostrado que los genes no operan aisladamente: por el contrario, funcionan complejamente y son influenciados por la acción de otros genes. Si bien un gen puede ser separado exactamente del DNA de una célula, su inserción al DNA de otra es enteramente fortuito. Esta inserción rompe el orden de los genes en el DNA y puede dar lugar a cambios inesperados. Richard Lewotin, profesor de genética de la Universidad de Harvard, ha dicho de la ingeniería genética: "tenemos un conocimiento tan miserablemente pobre de cómo el DNA de un organismo evoluciona, que me sorprendería que no tuviéramos un rudo golpe uno detrás de otro".
INGENIERIA GENETICA: MITOS
Los alimentos transgénicos varían de los naturales sólo en la característica que fue modificada.La inserción al azar de genes extraños puede causar cambios inesperados en el funcionamiento de otros genes. Las moléculas de los genes podrían ser manufacturadas en cantidades incorrectas, en tiempos equivocados, o pueden producirse moléculas nuevas. Los alimentos transgénicos podrían, por lo tanto, contener toxinas inesperadas o moléculas alergénicas que podrían afectar nuestra salud o la de nuestra descendencia. Es el caso del triptofano que mató en USA 27 personas y afectó la salud de otros 1.500 en 1998.
INGENIERIA GENETICA: MITOS
Los alimentos transgénicos han sido manipulados cuidadosamente y son perfectamente seguros.
Hay serias dudas sobre la adecuada prueba y sobre la validez de las conclusiones. Se necesitan pruebas a largo plazo antes de asegurar que un transgénico es confiable.
INGENIERIA GENETICA: MITOS
Los alimentos transgénicos son de calidad superior.
Hasta la fecha no se ha demostrado que los alimentos transgénicos sean mejores que los naturales.
La mayoría de las cosechas transgénicas han sido diseñadas para resistir herbicidas específicos (es el caso del glifosato) o para producir sus propios insecticidas (es el caso del gene tóxico a perforadores del Bacillus thuringiensis) o para prolongar su vida comercial (es el caso del fracasado tomate Flavor Savr, diseñado para larga duración).
INGENIERIA GENETICA: MITOS
Uno siempre puede abstenerse de comer transgéncos.
En este momento muchísimos alimentos contienen ingredientes transgénicos no etiquetados, particularmente productos que contengan harina y aceite de soja, lecitina, aceite de canola y productos de maíz.
Precisamente uno de los aspectos más debatidos y uno de los mayores logros en el Protocolo de Bioseguridad fue el etiquetado de productos transgénicos.
INGENIERIA GENETICA: MITOS
Los agricultores se beneficiarán de las cosechas transgénicas.
Las semillas transgénicas son más caras. Los granjeros de USA y del Reino Unido han informado que los rendimientos generalmente no son mejores. Los productos naturales reciben premios de los consumidores de países desarrollados, los cuales se niegan a consumir trangénicos. Las oportunidades de mercadear transgénicos están disminuyendo. Las compañías de seguros en USA y el Reino Unido son renuentes ante los transgénicos, debido a sus potenciales peligrosos. Los granjeros que cosechan transgénicos deben firmar contratos onerosos con las compañías proveedores de semillas, que les prohiben guardar semillas para futuras siembras. Este derecho ha sido tradicional desde hace miles de años para los agricultores.
INGENIERIA GENETICA: MITOS
No hay evidencia de que los transgénicos amenacen el ambiente.
Los insectos, aves y el viento llevan polen transgénico a campos vecinos y aun más lejos. Un estudio de la Universidad de Cornell, 1999, denunció que larvas de mariposas Monarca habían muerto por ingestión de polen de maíz transgénico Bt (es decir, que incorpora la toxina del Bacillus thuringiensis). El Scotish Crop Research Institute denunció en 1998 que pájaros que comieron áfidos de cultivos de papas transgénicas sufrieron problemas reproductivos. La habilidad para cruzarse con ancestros silvestres se multiplicó por veinte en mostaza transgénica, según estudios de la Universidad de Chicago, 1999.
INGENIERIA GENETICA: MITOS
No hay que dar tanta importancia a los organismos modificados por ingeniería genética.
Muchos científicos no lo piensan así. Por ejemplo el Dr. Joseph Rothlat, científico británico que ganó el Nobel en 1995, dice: "mi preocupación es que otros avances científicos que puedan resultar en formas de destrucción masiva (es el caso de los genes esterilizantes TRAITOR y TERMINATOR) pueden estar mucho más rápidamente disponibles que los misiles nucleares. La ingeniería genética es una posible área, y es espantoso el crecimiento con que se está llevando a cabo (para ejemplo la propuesta de guerra bacteriológica a cultivos narcóticos, donde la oferta del Fusarium oxisporum es apenas uno de los episodios de una larga cadena, que ya ha implicado la liberación de insectos plagas y la aplicación de agrotóxicos".
INGENIERIA GENETICA: MITOS
¿PREGUNTAS? ¿DUDAS?
GRACIAS A TODOS, ESPERAMOS QUE OS HAYA GUSTADO
HOSPITAL MARINA BAIXA DE LA VILA JOIOSAC.S.I. L´Almássera de Tonda. Villajoyosa
David Arjona Pérez MIR. MFyC.Tutor: Dr. Antonio Sánchez Requeno
