MONOGRAFÍA La tecnología del ADN recombinante Genoma ...

i

MONOGRAFÍA

Examen de Suficiencia Profesional Res. N°1042-2019-D-FAC

Presentada por:

Contreras Huamanyauri, Franklin

Portada

La tecnología del ADN recombinante. Genoma humano

Para optar al Título Profesional de Licenciado en Educación

Especialidad: A.P: Biología – A.S: Informática

Lima, Perú

2019

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN

Enrique Guzmán y Valle

Alma Máter del Magisterio Nacional

FACULTAD DE CIENCIAS

Escuela Profesional de Ciencias Naturales

ii

Designación de Jurado Resolución Nº1042-2019-D-FAC

__________________________________

Dra. Cruz Neyra Lidia Luz

Presidente

__________________________________

Mg. Vargas Cairo Carlos Augusto

Secretario

___________________________________

Mg. Osorio Mejía Victor Raúl

Vocal

Línea de investigación: Educación experimental en sistemas bióticos y abióticos.

Hoja de firmas de jurados MONOGRAFÍA

La tecnología del ADN recombinante. Genoma humano

iii

Dedicatoria

A Dios y a mi familia principal soporte para culminar mis estudios.

iv

Portada .................................................................................................................................... i

Hoja de firmas de jurados ...................................................................................................... ii

Dedicatoria ........................................................................................................................... iii

Índice de contenidos ............................................................................................................. iv

Lista de Tablas ..................................................................................................................... vii

Lista de Figuras .................................................................................................................. viii

Introducción ........................................................................................................................... x

Capítulo I ............................................................................................................................. 12

ADN Recombinante ............................................................................................................. 12

1.1 Historia del ADN recombinante ............................................................................ 12

1.2 Definición .............................................................................................................. 13

1.3. Estructura del ADN ............................................................................................... 14

1.4. Creación de ADN recombinante ............................................................................... 15

1.5. Expresión del ADN recombinante ............................................................................ 16

1.6. Propiedades de organismos que contienen ADN recombinante ............................... 17

1.7. Proceso de Producción .............................................................................................. 18

Capitulo II ............................................................................................................................ 19

Aplicaciones de la tecnología de ADN recombinante ......................................................... 19

2.1. Tecnología del ADN ................................................................................................. 19

2.1.1. Quimosina recombinante ....................................................................................... 20

2.1.2. Insulina humana recombinante .............................................................................. 21

2.1.3. Hormona del crecimiento humano recombinante (HGH, somatotropina) ............. 22

2.1.4. Factor de coagulación VIII recombinante .............................................................. 22

2.1.5. Vacuna contra la hepatitis B recombinante ........................................................... 23

2.1.6. Diagnóstico de infección con VIH ......................................................................... 24

Índice de contenidos

v

2.1.7. Arroz dorado .......................................................................................................... 25

2.1.8. Cultivo resistente a herbicida ................................................................................. 25

2.1.9. Cultivos resistentes a insectos ................................................................................ 26

2.2. Producción y terapia con proteínas recombinantes ................................................... 27

2.2.1. Producción en bacterias ...................................................................................... 27

2.2.2. Producción en levaduras ..................................................................................... 28

2.2.3 Producción en células de insecto ......................................................................... 29

2.2.4 Producción en células de mamífero ..................................................................... 29

Capítulo III ........................................................................................................................... 31

El Genoma Humano ............................................................................................................. 31

3.1. Historia ...................................................................................................................... 31

3.2. Concepto de gen y de genoma .................................................................................. 31

3.3. ¿Qué es el genoma? .................................................................................................. 32

3.3.1 Antecedentes Históricos del Genoma .................................................................. 33

3.3.2. Cronología del ADN (desde los guisantes de Mendel hasta la oveja Dolly y el

genoma) ............................................................................................................................ 33

3.4. El genoma humano ................................................................................................... 46

3.5. Componentes ............................................................................................................. 47

3.5.1. Cromosomas ....................................................................................................... 47

3.5.2. Alteraciones cromosómicas ................................................................................ 49

Capitulo IV........................................................................................................................... 50

Enfermedades genéticas ....................................................................................................... 50

4.1. Alteración de la secuencia de ADN .......................................................................... 50

4.2. Mutaciones genéticas ................................................................................................ 51

4.2.1. Trastornos monogénicos ..................................................................................... 52

4.3. Trastornos poligénicos y multifactoriales ................................................................. 57

Aplicación Didáctica ............................................................................................................ 58

Síntesis ................................................................................................................................. 68

vi

Apreciación crítica y sugerencias ........................................................................................ 69

Conclusiones ........................................................................................................................ 70

Referencias ........................................................................................................................... 71

vii

Lista de Tablas

Tabla 1. Distribución de los cromosomas ......................................................................................... 48

Tabla 2 Distribución de los cromosomas. ......................................................................................... 53

viii

Lista de Figuras

Figura 1. ADN recombinado ................................................................................................ 13

Figura 2. Estructura del ADN .............................................................................................. 14

Figura 3. Estructura de la quimosina .................................................................................. 21

Figura 4. Estructura de la insulina ....................................................................................... 21

Figura 5. Hormona de crecimiento ...................................................................................... 22

Figura 6. Importancia del factor VIII .................................................................................. 23

Figura 7. Vacuna Hepatitis B ............................................................................................... 24

Figura 8 Test Elisa .............................................................................................................. 24

Figura 9. Comparación del arroz dorado (derecha) con el arroz blanco tradicional

(izquierda) ............................................................................................................................ 25

Figura 10. Formula química del glisofato ............................................................................ 26

Figura 11. Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis

morrisoni .............................................................................................................................. 26

Figura 12. Producción en levaduras ..................................................................................... 28

Figura 13. Spodoptera frugiperda (polilla parásita del maíz y del algodón) ....................... 29

Figura 14. Células CHO ....................................................................................................... 30

Figura 15. Elige dos plantas de guisantes. ........................................................................... 34

Figura 16. Evaluando la relación de genes y cromosomas .................................................. 34

Figura 17, Comprobando los rayos X .................................................................................. 35

Figura 18. Ostwald T. Avery ............................................................................................... 35

Figura 19, Maclyn McCarty ................................................................................................. 36

Figura 20. Colin Munro MacLeod ....................................................................................... 36

Figura 21. Maurice Wilkins ................................................................................................. 36

Figura 22. Rosalind Franklin ............................................................................................... 37

ix

Figura 23. Renacuajos clonados .......................................................................................... 37

Figura 24, Francis Crick ...................................................................................................... 38

Figura 25. James Dewey Watson ......................................................................................... 38

Figura 26. John Franklin Enders .......................................................................................... 39

Figura 27. Arthur Kornberg ................................................................................................. 39

Figura 28. Replicación del DNA ......................................................................................... 40

Figura 29.Severo Ochoa....................................................................................................... 40

Figura 30, Marianne Grunberg Manago .............................................................................. 41

Figura 31. ARN mensajero .................................................................................................. 41

Figura 32. François Jacob .................................................................................................... 42

Figura 33. Jacques L. Monod ............................................................................................... 42

Figura 34. Premio nobel de medicina .................................................................................. 42

x

Introducción

Todo iorganismo, iaún iel imás isimple, icontiene iuna ienorme icantidad ide iinformación.

iEsta iinformación ise iencuentra ialmacenada ien iuna imacromolécula ique ise ihalla ien itodas

ilas icélulas: iel iADN.

iEste iADN iestá idividido ien igran icantidad ide isub-unidades (la cantidad varía de

acuerdo con la especie) illamadas igenes. iCada igen icontiene ila iinformación inecesaria ipara

ique ila icélula isintetice iuna iproteína. iAsí, iel igenoma1 iva ia iser iel iresponsable ide ilas

icaracterísticas idel iindividuo. iLos igenes icontrolan itodos ilos iaspectos ide ila ivida ide icada

iorganismo, iincluyendo imetabolismo, iforma, idesarrollo iy ireproducción. iPor iejemplo, ila

isíntesis iuna iproteína iX ihará ique ien iel iindividuo ise imanifieste iel irasgo "pelo oscuro",

mientras que la iproteína iY ideterminará iel irasgo "pelo claro".

iEste itrabajo ide iinvestigación iconsta ide i5 icapítulos ien iel ique idetallo iy iresalto

iespecíficamente ilo isiguiente:

• Capítulo I - ADN recombinante. - iencontraremos iinformación icon irespecto ia ila

ihistoria, idefinición, iestructura, icreación, iexpresión, ipropiedades iy iproceso ide iADN

irecombinante.

• Capítulo II - Aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante. – ise iah

itratado ide iser ilo imás idetallado ial ihacer imención ia ila iTecnología idel iADN iactual

iy isus ivariaciones idesde iaños ianteriores ia ila iactualidad.

• Capítulo III – Genoma Humano. – ien iel isiguiente icapítulo itambién ihago imención

ia itemas iexactos icomo ila ihistoria iy iel ifamoso iproyecto idel igenoma ihumano,

ihaciendo imención ia ila ievolución ide ila iciencia icientífica idesde iaños ianteriores

ihasta ila iactualidad.

xi

• Capítulo IV – Enfermedades Genéticas. - ial iindagar ien idistintas ifuentes iescritas

iy/o ivirtuales, itrato ide iresaltar ien ieste icapitulo ila ievolución ide ila iciencia ien ila

iactualidad icon ila icreación ide inuevos iproyectos icomo iclonaciones iy icreación ide

inuevos imedicamentos ipara iel icura ide idistintas ienfermedades ique iaun iestá ien

iproceso ide iencontrar iel icura iindicado.

• Capítulo V – Evolución genómica. - idichos iestudios ipermiten iahondar ien iel

iconocimiento ide iaspectos ievolutivos ide iescala itemporal iy iespacial imuy idiversa,

idesde iel iestudio ide ila ievolución ide ilos iprimeros iseres ivivos ihace imiles ide

imillones ide iaños io ilas iradiaciones ifilogenéticas ien imamíferos, ihasta iel iestudio ide

ilas imigraciones ide iseres ihumanos ien ilos iúltimos 100 000 iaños, ique iexplican ila

iactual idistribución ide ilas idistintas irazas ihumanas.

12

Capítulo I

ADN Recombinante

1.1 Historia del ADN recombinante

iLa iidea idel iADN irecombinante ifue ipropuesta ipor iprimera ivez ipor Peter Lobban, iun

iestudiante igraduado idel iprofesor Dale Kaiser ien iel iDepartamento ide iBioquímica ien ila

iEscuela ide iMedicina ide ila iUniversidad ide iStanford. iLas iprimeras ipublicaciones

idescribiendo ila iexitosa iproducción iy ila ireplicación iintracelular idel iADN irecombinante

iaparecieron ien 1972 y en 1973 (Bruce, 2006).

iLa iUniversidad iStanford iaplicó ipara iuna ipatente ide Estados Unidos para el ADN

recombinante en 1974, ienlistando ia ilos iinventores: iStanley iN. Cohen y Herbert W. Boyer; ila

ipatente ifue iconcedida ien i1980. iLa iprimera idroga iautorizada iutilizando ila itecnología ide

iADN irecombinante ifue ila iinsulina ihumana, idesarrollada ipor iGenentech iy iautorizada ipor

iEli Lilly and Company.

13

1.2 Definición

iEl iADN irecombinante, io iADN irecombinado, ies iuna imolécula ide iADN iartificial iformada

ide imanera ideliberada iin ivitro ipor ila iunión ide isecuencias ide iADN iprovenientes ide idos

iorganismos idistintos ique inormalmente ino ise iencuentran ijuntos.

iAl iintroducirse ieste iADN irecombinante ien iun iorganismo, ise iproduce iuna

imodificación igenética ique ipermite ila iadición ide iuna inueva isecuencia ide iADN ial

iorganismo, iconllevando ia ila imodificación ide irasgos iexistentes io ila iexpresión ide inuevos

irasgos. iLa iproducción ide iuna iproteína ino ipresente ien iun iorganismo ideterminado iy

iproducidas ia ipartir ide iADN irecombinante, ise illaman iproteínas irecombinantes (Merino,

2015).

iEl iADN irecombinante ies iresultado idel iuso ide idiversas itécnicas ique ilos ibiólogos

imoleculares iutilizan ipara imanipular ilas imoléculas ide iADN iy idifiere ide ila irecombinación

igenética ique iocurre isin iintervención identro ide ila icélula.

iEl iproceso iconsiste ien itomar iuna imolécula ide ADN de un organismo, isea ivirus,

iplanta io iuna ibacteria iy ien iel ilaboratorio imanipularla iy iponerla ide inuevo identro ide iotro

iorganismo. iEsto ise ipuede ihacer ipara iestudiar ila iexpresión ide iun igen, para producir

proteínas en iel itratamiento ide iuna ienfermedad igenética, ivacunas io icon ifines ieconómicos iy

científicos (Merino, 2015).

Figura 1. ADN recombinado

14

1.3. Estructura del ADN

iUna imolécula ide ADN está formada por idos icadenas ide inucleótidos. iA iesta “cadena” ise

ile iconoce icomo ihebra ide iADN.

iLas idos ihebras ise iencuentran iunidas ipor ipuentes ide ihidrógeno ientre ilas ibases

icomplementarias. iLas ibases initrogenadas iestán ienlazadas ide imanera icovalente ia iun

iesqueleto ide iazucares iy ifosfatos.

iCada inucleótido iubicado ien iuna ihebra ipuede iacoplarse icon iotro inucleótido

iespecífico ide ila iotra ihebra, ipara iformar ila iconocida idoble ihélice. iCon iel ifin ide

iformar iuna iestructura ieficiente, iA isiempre ise iacopla icon iT ipor imedio ide dos

ipuentes ide hidrógeno, y G con C por tres puentes (Bernot, 2007, p.43).

Figura 2. Estructura del ADN

iLa iimportancia ide iconocer iacabadamente iel igenoma ies ique imuchas ienfermedades

itienen iun icomponente igenético, itanto ilas ihereditarias icomo ilas iresultantes ide irespuestas

icorporales ial imedio iambiente.

15

1.4. Creación de ADN recombinante

La clonación molecular es iun iproceso ide ilaboratorio iusado ipara icrear iADN

irecombinante. iEs iuno ide ilos idos imétodos imás iutilizados, ijunto icon ila iReacción ien

icadena ide ila ipolimerasa (PCR), iusada ipara idirigir ila ireplicación ide icualquier icadena ide

iADN iespecífica iescogida ipor iel iexperimentador.

iLa idiferencia ifundamental ientre iambos imétodos, ies ique ila iclonación imolecular

iimplica ila ireplicación ide iADN identro ide iuna icélula iviva, imientras ique PCR ireplica iel

iADN ien iel itubo ide iensayo, isin icélulas ivivas.

iLa iformación de ADN recombinante irequiere iun ivector ide iclonación, iuna

imolécula ide iADN ique ise ireplica ien iuna icélula iviva. iLos ivectores igeneralmente ison

iderivados ide iplásmidos io ivirus, iy irepresentan isegmentos irelativamente ipequeños ide

ADN ique icontienen iseñales igenéticas inecesarias ipara ila ireplicación, iasí icomo ielementos

iadicionales ide iconveniencia ipara iinsertar ADN iforáneo, iidentificando icélulas ique

icontienen ADN irecombinante iy, icuándo iy idónde isea iapropiado, isiendo icapaz ide

iexpresar iel ADN iforáneo.

iEl itipo ide ivector ique ise iutilizará ipara iclonación imolecular idepende ien ila ielección

idel iorganismo ihuésped, iel itamaño ide iADN ique iserá iclonado iy ide ila imanera ien ila ique

iel iADN iforáneo iserá iexpresado. iLos isegmentos ide iADN ipueden iser icombinados iusando

iuna igran ivariedad ide imétodos, icomo ila irestricción ide iclonación ide ienzima/ligasa o la

Asamblea de Gibson.

iEn iprotocolos ide iclonación iestándar, ila iclonación ide icualquier ifragmento ide ADN

iimplica iesencialmente isiete ipasos:

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• iElección idel iorganismo ihuésped iy idel ivector ide iclonación.

• iPreparación idel ivector ide iADN.

• iPreparación idel iADN ipara iclonación.

• iCreación idel iADN irecombinante.

• iIntroducción idel iADN irecombinante ien iel iorganismo ihuésped.

• iSelección ide iorganismos ique icontengan iADN irecombinante.

• iProyecciones ipara iclones icon ilas iinserciones idel iADN ideseado iy icon

ipropiedades ibiológicas.

1.5. Expresión del ADN recombinante

iDespués idel itrasplante ien iel iorganismo ihuésped, iel iADN iforáneo icontenido ien ila

iestructura idel ADN irecombinante ipuede io ino iser iexpresado.

iSignifica ique iel iADN ipuede iser isimplemente ireplicado isin iexpresarse, io ipuede iser

itranscrito iy itraducido, icausando ique iuna iproteína irecombinante isea iproducida.

iGeneralmente, ila iexpresión ide iun igen iforáneo irequiere ique ila ireestructura idel igen

iincluya isecuencias inecesarias ipara iproducir iuna imolécula ide iRNA imensajero (ARNm)

ique ipueda iser iusada ipor iel iaparato ide itraducción idel ihuésped (Bruce, 2006).

iCambios iespecíficos ien iel iorganismo ihuésped ipueden iser irealizados ipara imejorar

ila iexpresión idel igen iectópico. iAdemás, ise ipueden irequerir icambios itambién ien ilas

isecuencias ide icodificación, ipara ioptimizar ila itraducción, ihacer ila iproteína isoluble,

idirigir ila iproteína irecombinante ia isu icorrecta ilocalización icelular io iextracelular, iy

iestabilizar ila iproteína ide ila idegradación.

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1.6. Propiedades de organismos que contienen ADN recombinante

iEn ila imayor iparte ide ilos icasos, ilos iorganismos ique icontienen iADN irecombinante

iaparentemente itienen iun ifenotipo inormal.

iEsto isignifica ique isu iapariencia, icomportamiento iy imetabolismo ison iusualmente

iinalterados, iy ila iúnica imanera ide idemostrar ila ipresencia ide isecuencias irecombinantes ies

iel iexamen idel iADN, ique inormalmente ise ihace icon iel itest ide ila ireacción ien icadena ide

ila ipolimerasa (PCR). iHay iexcepciones isignificativas ique iserán idiscutidas iabajo.

Si las secuencias de ADNr codifican un gen ique iestá iexpresado, ila ipresencia ide

iARN y/o ide ilos iproductos ide ila iproteína idel igen irecombinado ipueden iser idetectados,

inormalmente iutilizando imétodos icomo PCR io ihibridación iWestern.8 iLos icambios

ifenotípicos ibrutos ino ison inormativos, ia imenos ique iel igen irecombinante iha isido

iescogido iy imodificado ipara igenerar iactividad ibiológica ien iel iorganismo ihuésped.

iFenotipos iadicionales ique ison iencontrados iincluyen itoxicidad ipara iel iorganismo

ihuésped iinducida ipor iel iproducto idel igen irecombinante, iespecialmente isi ies isobre-

expresado io iexpresado ien icélulas io itejidos iinapropiados.

iEn ialgunos icasos, iel ADN recombinante ipuede itener iefectos iperjudiciales iincluso

icuando ino iestá iexpresado. iUn imecanismo ipor iel ique ilo ianterior isucede ies ila

iinactivación iinsercional, ien iel ique la ADNr se inserta en el gen de ila icélula ihuésped. iEn

iciertas iocasiones, ilos iinvestigadores iutilizan idicho ifenómeno ipara "bloquear" igenes ipara

ideterminar isu ifunción ibiológica iy isu iimportancia.

iOtro imecanismo ipor iel ique ila iinserción ide ADNr ien iel ADN icromosomal ipuede

iafectar ila iexpresión idel igen ies ipor iactivación iinapropiada ide igenes ide icélulas ihuésped

18

ique iya ihabían isido iinexpresados. Lo anterior puede suceder, por ejemplo, icuando iun

ifragmento ide ADN irecombinante ique contiene un promotor activo illega ia ilocalizarse ia

ilado idel igen ide iuna icélula ihuésped ipreviamente isilenciado, io icuando iuna icélula

ihuésped ique ifunciona ipara irestringir ila iexpresión igenómica ipasa ipor iinactivación

iinsercional ipor iel iADN irecombinante

1.7. Proceso de Producción

iEl iproceso ide iproducción ide iun iADN irecombinante icomienza icon ila iidentificación

idesde iun iorganismo ide iuna isecuencia ide iADN ide iinterés icon iel ifin ide ipropagarlo ien

iotro iorganismo ique carece de la secuencia y, por ende, del producto proteico de esa

secuencia ide iADN. iAsí ise ipueden iproducir icantidades iilimitadas ide ila iproteína

icodificada ipor iel isusodicho igen. En términos simples, el procedimiento consiste en:

- iLocalización ide igenes iy isus ifunciones.

- iClonación idel iADN, iy isu iposterior ialmacenamiento ien igenes.

- iReacción ien icadena ide ila ipolimerasa (PCR).

- iUtilización ide ivectores ide iexpresión.

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Procedimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Gen

https://es.wikipedia.org/wiki/Polimerasa

https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_en_cadena_de_la_polimerasa

https://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(gen%C3%A9tica)

19

Capitulo II

Aplicaciones de la tecnología de ADN recombinante

2.1. Tecnología del ADN

iEl iADN irecombinante ies iampliamente iutilizado ien ibiotecnología, imedicina iy ien

iinvestigación. iHoy ien idía, ilas iproteínas irecombinantes iy iotros iproductos iresultantes ide

ila iutilización ide ila itecnología ide ADN recombinante son iencontrados iesencialmente ien

icualquier ifarmacia ioccidental, en oficinas de idoctores iy iveterinarios, ilaboratorios ide

ipruebas imédicas, iy ien ilaboratorios ide iinvestigación ibiológica.

iAdemás, ilos iorganismos ique ihan isido imanipulados iusando itecnología ide iADN

irecombinante, iasí icomo iproductos iderivados ide iesos iorganismos, ihan iencontrado

isu icamino ia idiversas igranjas, isupermercados, igabinetes iimédicos ien icasa, ie iincluso

ia itiendas ide imascotas, icomo iaquellas ique ivenden GloFish y otros ianimales

imodificados igenéticamente (Francis, 1990, p.121).

iLa iaplicación imás icomún idel iADN irecombinante ies ien ila iinvestigación ibásica, ien

ila icual ila itecnología ies ide igran irelevancia ipara ila imayoría idel itrabajo ique ise iestá

illevando ia icabo ien ilas iciencias ibiológicas iy ibiomédicas.

20

El ADN recombinante es utilizado para iidentificar, imapear iy iobtener ila isecuencia

ide igenes, iy ideterminar isu ifunción. iLa iinvestigación ide ADNr ies iutilizada ipara ianalizar

la iexpresión ide igenes ien ilas icélulas de ilos iindividuos, iy ia itravés ide ilos itejidos ide

iorganismos icompletos.

iLas iproteínas irecombinantes ison iampliamente iutilizadas icomo ireactivos ien

iexperimentos ide ilaboratorio iy ipara igenerar iinvestigaciones ipara iexaminar ila isíntesis ide

iproteínas identro ide ilas icélulas iorganismos.

iMuchas iaplicaciones iadicionales idel iADN irecombinante ison iencontradas ien ila

iindustria, iproducción ide ialimentos, imedicina ihumana iy iveterinaria, iagricultura, iy ien

ibioingeniería.

Algunos de estos ejemplos específicos son identificados a continuación:

2.1.1. Quimosina recombinante

iEncontrada ien iel icuajo, ila iquimosina ies iuna ienzima iutilizada ipara ila imanufactura

idel iqueso. iFue iel iprimer iaditivo ialimentario idiseñado igenéticamente ique ifue iutilizado

ien iel iambiente icomercial.

iTradicionalmente, ilos iprocesadores iobtuvieron ila iquimosina idel icuajo, iuna

ipreparación iderivada idel icuarto iestómago ide ilos iterneros ique ise ialimentan ide ileche. iLos

icientíficos idiseñaron iuna cadena (K-12) no ipatogénica ide ila ibacteria "E. coli" ipara ila

iproducción ia igran iescala ien iel ilaboratorio ide ila ienzima.

iDicha ienzima irecombinante imicrobiológicamente iiproducida, iestructuralmente

iidéntica ia ila ienzima iderivada idel iternero, cuesta menos y es producida en cantidades

abundantes. iHoy ien idía, icerca idel 60% idel iqueso iduro ide iEstados iUnidos iestá ihecho

21

icon iquimosina idiseñada igenéticamente. En 1990, la FDA ile iconcedió ia ila iquimosina iel

iestado ide "generalmente reconocida como segura" (GRAS), ibasado ien iinformación ique

imostraba ique ila ienzima iera isegura.

Figura 3. Estructura de la quimosina

2.1.2. Insulina humana recombinante

iCasi icompletamente ireemplaza ia ila iinsulina iderivada ide ianimales (e.j. puercos y

ganado) ipara iel itratamiento ide idiabetes (que requiere insulina). iUna ivariedad ide

idiferentes ipreparaciones ide iinsulina irecombinada ise iencuentra ien iusa iextenso. iLa

iinsulina irecombinada ies isintetizada iinsertando iel igen ide iinsulina ihumana ien E. coli, io

ien ilevadura (saccharomyces cerevisiae) ique iluego iproduce iinsulina ipara iuso ihumano.

Figura 4. Estructura de la insulina

22

2.1.3. Hormona del crecimiento humano recombinante (HGH, somatotropina)

iAdministrada ia ipacientes icuya iglándula ipituitaria igenera icantidades iinsuficientes

ipara isostener iun icrecimiento iy idesarrollo inormal.

iAntes ide ique ila ihormona irecombinante iestuviera idisponible, ila ihormona ipara iuso

iterapéutico iera iobtenida ide ilas iglándulas ipituitarias ide icadáveres, ipráctica iinsegura ique

iconllevaba ia ique ialgunos ipacientes idesarrollaran ila Enfermedad de Creutzfeldt–Jakob.

iLa ihormona irecombinante ieliminó idicho iproblema iy iahora ies iutilizada

iterapéuticamente. iTambién ise iha ihecho iun imal iuso ide iella ipara imejorar iel irendimiento

ide iatletas ientre iotros icasos.

Figura 5. Hormona de crecimiento

2.1.4. Factor de coagulación VIII recombinante

iProteína ide icoagulación isanguínea iadministrada ia ipacientes icon iel idesorden ide

isangrado iconocido icomo ihemofilia, iquienes ison iincapaces ide iproducir iel ifactor ide

icoagulación VIII en icantidades isuficientes ipara imantener ila icoagulación isanguínea

inormal.

23

iAntes idel idesarrollo idel ifactor ide icoagulación VIII recombinante, ila iproteína iera

iobtenida imediante iel iprocesamiento de igrandes icantidades de sangre humana de

imúltiples idonadores, lo icual iconllevaba iun iriesgo imuy igrande ide itransmisión ide

ienfermedades itransmitidas ipor ila isangre, icomo iel iVIH iy ila ihepatitis B.

Figura 6. Importancia del factor VIII

2.1.5. Vacuna contra la hepatitis B recombinante

iLa iHepatitis iB ies iuna iinfección icontrolada ia itravés idel iuso ide iuna ivacuna ide

ihepatitis iB irecombinante, ila icual icontiene iuna iforma idel iantígeno ide isuperficie idel

ivirus ide ila ihepatitis B iproducido ien ilas icélulas de levadura.

iEl idesarrollo ide ila ivacuna irecombinante ifue iimportante iy inecesario iya ique iel

ivirus ide ila ihepatitis B, ia idiferencia ide iotros ivirus icomo ipoliovirus, ino ipueden iser

icultivados iin ivitro.

24

Figura 7. Vacuna Hepatitis B

2.1.6. Diagnóstico de infección con VIH

iCada iuno ide ilos itres imétodos imás iutilizados ipara idiagnosticar ila iinfección ide VIH

ha isido idesarrollada iutilizando iADN irecombinante. iEl itest ide ianticuerpos (ELISA o

western blot) iutiliza iuna iproteína ide VIH recombinante ipara iencontrar ila ipresencia ide

ianticuerpos ique iel icuerpo iha iproducido ien irespuesta ia iuna iinfección ide VIH.

Figura 8 Test Elisa

iEl itest ide iADN ibusca ila ipresencia idel imaterial igenético idel VIH iutilizando RT-

PCR (Reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa). iEl idesarrollo ide ila

iprueba RT-PCR ifue iposible igracias ia ila iclonación imolecular iy ila isecuencia ide ianálisis

idel igenoma idel VIH.

25

2.1.7. Arroz dorado

iUna ivariedad irecombinante ide iarroz ique iha isido idiseñado ipara iexpresar ilas

ienzimas iresponsables ide ila ibiosíntesis ide icaroteno.

iEl iarroz imencionado isostiene iuna ipromesa isustancial ide ireducir ila iincidencia ide

ila iDeficiencia ide ivitamina iA ien ila ipoblación imundial. iEl iarroz idorado ino ise iencuentra

ien iuso, iya ique isigue ipendiente ila iresolución ide ilos iasuntos ide iregulación iy ide

ipropiedad iintelectual.

Figura 9. Comparación del arroz dorado (derecha) con el arroz blanco tradicional

(izquierda)

2.1.8. Cultivo resistente a herbicida

iVariedades icomerciales ide iimportante icultivo iagricultural (iincluyendo isoya, imaíz,

isorgo, icanola, ialfalfa iy ialgodón) ihan isido idesarrollados iincorporando iun igen

irecombinante ique iles ida ila icapacidad ide iresistir iel iherbicida iglifosato iy isimplifica iel

icontrol ide ila ihierba icon ila iaplicación ide iglifosato.

26

iDichos icultivos ise iencuentran ien iuso icomercial ien ivarios ipaíses.

Figura 10. Formula química del glisofato

2.1.9. Cultivos resistentes a insectos

Bacillus thuringeiensis es iuna ibacteria ique iproduce inaturalmente iuna iproteína icon

ipropiedades ide iinsecticida. iLa ibacteria iha isido iaplicada ia ilos icultivos icomo iuna

iestrategia ipara icontrol ide iinsectos ipor imuchos iaños, ipráctica ique iha isido iextensamente

iadoptada ien iagricultura iy ijardinería.

iRecientemente, ilas iplantas ihan iexpresado iuna iforma irecombinante ide ila iproteína

bacterial, la cual puede controlar iefectivamente ia ialgunos iinsectos ipredadores. iLos

iasuntos iambientales icon ila iutilización ide ilos icultivos itransgénicos ino ihan isido iresueltos

iaún.

Figura 11. Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis

morrisoni

27

2.2. Producción y terapia con proteínas recombinantes

iLas iproteínas irecombinantes ison iaquellas ique ise iproducen imediante ila técnica del ADN

recombinante, es decir, expresando iun igen ide iun iorganismo ien iotro iorganismo idistinto.

iPara ique iestas iproteínas isean iútiles idesde iel ipunto ide ivista iterapéutico itienen ique

iconservar isu iactividad. iAdemás, ise idebe ievitar ique isean iinmunogénicas ipara iel iser

ihumano. iPara iello ies iimportante idecidir ipara icada iproteína irecombinante icual ies iel

iorganismo ide iexpresión imás iadecuado.

2.2.1. Producción en bacterias

iEstas iproteínas irecombinantes ihan iintentado iexpresarse ien ibacterias icomo E. coli,

iya ique ison ifáciles ide imantener, icrecen irápido iy ise iconoce ibien isu igenoma. iSin

iembargo, iel imayor iproblema ique ipresenta ila iproducción ien ibacterias ies ique ien iellas ino

iexiste iglicosilación iproteica, ipor ilo ique ialgunas iproteínas iproducidas ien ibacterias

ipierden itotalmente isu ifunción.

Aun así, se han logrado producir con éxito algunas proteínas recombinantes en

bacterias. La primera proteína recombinante que se produjo en E. coli fue la somatostatina,

una hormona anti-crecimiento ide 14 iaminoácidos. iSin iembargo, iaunque idesde iel ipunto

ide ivista icientífico ifue iun iiéxito, idesde iel ipunto ide ivista ieconómico ifue iun ifracaso, iya

ique isu iutilidad iestaba ireducida ia ipersonas icon iproblemas ide igigantismo iy isimilares,

ique ison ipoco icomunes. iPosteriormente ise ilogró iun igran iéxito ien ieste icampo imediante

ila iproducción ide iinsulina ien ibacterias (Francis, 1990).

iLa iinsulina ipresenta ila iventaja ide ino inecesitar imodificaciones ipostraduccionales,

ipor ilo ique ise ievita ieste iproblema ide isu iproducción ien ibacterias. iAdemás, la idiabetes ies

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Producción_y_terapia_con_proteínas_recombinantes

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Producción_en_bacterias

28

una enfermedad muy frecuente ien ila isociedad, icon iunos 347 millones ide idiabéticos. iEn

EEUU el 6% ide ila ipoblación (20 millones de habitantes) ison idiabéticos iy iesta

ienfermedad ies ila isexta icausa ide imuerte. iAntes ide iesta iproducción ien ibacterias, ise iusaba

iinsulina iporcina.

2.2.2. Producción en levaduras

iAl iser icélulas ieucariotas iy ipor ilo itanto imás isimilares ia ilas ihumanas ique ilas

ibacterias iy iser imuy ifáciles ide iemplear iindustrialmente, ilas ilevaduras iconstituyen iotro

igrupo ide iorganismos isusceptibles ide iproducir iproteínas irecombinantes ipara iuso

ihumano.

iSin iembargo, iaunque isí ipresentan iglicosilación iproteica, ial icontrario ique ilas

ibacterias, iesta ies itotalmente idistinta ia ila ihumana, ipor ilo ique iestas iproteínas ipresentan

iproblemas, ien imuchos icasos iincluso iinmunogénicos.

Figura 12. Producción en levaduras

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Producción_en_levaduras

29

2.2.3 Producción en células de insecto

iMás icercanas iaún ia ilas icélulas ihumanas ique ilas ilevaduras ison ilas ide iinsecto,

icomo ilas de Spodoptera frugiperda (una polilla parásita del maíz y del algodón), ique ise

icultivan ifácilmente iin iVitro, iaunque iel imedio ide icultivo ies icaro.

iDicho imedio, iademás, ino icontiene isuero, ilo ique ihace imás ifácil iel iprocesado ide ila

iproteína. iOtra ide ilas ipropuestas iha isido iel iuso ino ide icélulas ide iinsecto, isino ide ilos

iinsectos icompletos ipara ila iproducción ide iestas iproteínas.

iPara iello ise iinfectan ia ilos iinsectos icon baculovirus imodificados (que además no

infectan a los seres humanos) ipara ique iexpresen ila iproteína iirecombinante. iSin iembargo,

ieste isistema ipresenta iexactamente iel imismo iproblema ique iel ide ilevaduras: ique ilas

icélulas ide iinsecto ipresentan iglicosilación, ipero iesta ies itotalmente idistinta ia ila ide

imamíferos.

Figura 13. Spodoptera frugiperda (polilla parásita del maíz y del algodón)

2.2.4 Producción en células de mamífero

iAl iser icélulas imás iparecidas ia ilas ihumanas, iel iprocesamiento ique isufren ilas

iproteínas irecombinantes iproducidas ien icélulas ide imamífero itambién ies imás isimilar, ipor

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Producción_en_células_de_insecto

https://es.wikipedia.org/wiki/ADN_recombinante#Producción_en_células_de_mamífero

30

lo ique ise iconserva isu ifunción (aunque puede haber ligeros cambios en el patrón de

glicosilación).

Los inconvenientes de este método es que el crecimiento celular es más lento,

tardando de 6 a 24 ihoras ien iduplicarse ilas iicélulas, que los cultivos pueden isufrir

icontaminación ide ibacterias iu ihongos iy ique ise ipuede icontaminar iel iproducto icon ivirus

ique iinfecten ia ihumanos.

iPara ila iproducción ien imamíferos ise iusan ilas icélulas iCHO, ide iovario ide iratón

ichino, ique ipresentan ila iventaja ide ique icrecen ibien iy iexisten igran cantidad de mutantes

de glicosilación.

Además, se está intentando que los animales secreten estas proteínas en la orina, en

la leche, etc.

Figura 14. Células CHO

31

Capítulo III

El Genoma Humano

3.1. Historia

iEl igenoma ihumano itiene itanta itrascendencia ien iel idesarrollo ide ila ihumanidad,

isólo icomparable icon iel idescubrimiento ide ifuego, ila iagricultura iy ila irueda, ique

imarcaron ihitos ifronterizos ien ilas iepatas idel idesarrollo ide ilas icivilizaciones,

iúltimamente iel igenoma ihumano, ique ies iel iequivalente ial ieslabón iperdido, isólo

ique iesta ivez iha isido iencontrado, isituación ique ide isuyo inos igenera iy igenerará

imuchas iinterrogantes (Mueller, 1999, p.243).

3.2. Concepto de gen y de genoma

El diccionario de la real Academia Española (vigésima primera edición impreso en abril de

1997) define el gen como cada una de las partículas dispuestas en él, un orden fijo a lo

largo de los cromosomas (Cada uno de ciertos corpúsculos, casi siempre en forma de

filamentos, que existen en el núcleo de las células y solamente son visibles durante la

mitosis) y que determinan la aparición de los caracteres hereditarios en los virus, las

bacterias, las plantas y los animales.

32

iEn icuanto irespecta ial igenoma, iel iDiccionario iya icitado idefine icomo iel iconjunto

ide ilos icromosomas ide iuna icélula. Según Benjamín Lewin (“Genes VII .- MARBAN

LIBROS, S. L.- Traducción al español a cargo de la Dra. . Rodríguez Dapena y otros.

Madrid España. 2001) La naturaleza básica del gen fue definida por Mendel hace ya

mas de un siglo. Resumido en dos de sus leyes, el gen fue identificado como un “factor

particulado” que se trasmite sin modificaciones de los padres a su descendencia. Se dice

que cada cromosoma está constituido por una serie lineal de genes.

3.3. ¿Qué es el genoma?

iAl iconjunto ide igenes ilo idenominamos igenoma, ies idecir, ies ila iformación igenética ide iun

iser iviviente, iel ique iya idescifrado inos idará ia iconocer ila iesencia ide inuestras

icaracterísticas.

iEl igenoma ies iun iconcepto ique ise irefiere ial icontenido igenético ide iun iorganismo;

ivale idecir, itoda ila iinformación ique ise iencuentran ien iel inúcleo ide ilas icélulas;

icodificada, ien iel icaso ide ilos iseres ihumanos, icomo iuna icomplicadísima isecuencia ide

ADN (ácido desoxirribonucleico, químicamente obtenido) desconocido hasta antes de

1944.

iTodos ilos iseres ihumanos itenemos iuna “carga genética”, es decir todos tenemos un

conjunto de genes que podríamos denominar “defectuosos” iy ique ison iresponsables ide

ique isuframos ialguna ienfermedad, ipor ieso itener ila isecuencia icompleta idel igenoma

ihumano inos iva ia ipermitir iidentificar iaquellos “genes malos”; ies idecir igenes

33

idefectuososi. Siempre icon iel iconsentimiento idel ipaciente ipodrá iser ireemplazado ipor iun

igen ibueno.

iEl iraciocinio isimple: ise itrata ide ialcanzar imediante ila itecnología igenética iel

iorganismo iperfecto ique ifuncione icon ieficiencia itotal.

3.3.1 Antecedentes Históricos del Genoma

Benjamín Lewin (Ob. Cit.) hace una breve historia de la genética en el siguiente

orden cronológico:

• i1865.- iLos igenes ison ielementos iparticulados.

• i1903.- iLos icromosomas ison iunidades ihereditarias.

• i1910.- iLos igenes iestán ien ilos icromosomas.

• i1913.- iLos icromosomas itienen iseries ilineales ide igenes.

• i1927.- iLas imutaciones ison icambios imorfológicos ide ilos igenes.

• i1931.- iLa irecombinación ise idebe ia isobrecruzamientos.

• i1944.- iEl iADN ies iel imaterial igenético.

• i1945.- iEl icodifica iuna iproteína.

• i1953.- iEl iADN ies iuna idoble ihélice.

• i1958.- iEl iADN ise ireplica ide iforma isemiconservativa.

• i1961.- iEl icódigo igenético iestá ien itripletes.

• i1977.- iEl iADN ipuede iser isecuenciado.

• i1997.- iLos igenomas ise ipueden isecuenciar.

34

3.3.2. Cronología del ADN (desde los guisantes de Mendel hasta la oveja Dolly y

el genoma)

El desarrollo del ADN ha seguido la siguiente cronología:

a) 1856 - El monje austriaco Gregor Mendel

iDescubre ilas iprimeras ireglas ide ila iherencia igenética, isegún ilas icuales iexistían

ielementos iautónomos iy ireproducibles ide ilos icaracteres ihereditarios, inació iel i20 ide ijulio

ide 1822 en Heinzendorf al norte de Moravia, República Checa.

Figura 15. Elige dos plantas de guisantes.

b) 1910.- Thomas H. Morgan

iComienza ia iestablecer ila irelación ientre igenes iy icromosomas, ifue igalardonado icon

iel Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1933 ipor ila idemostración ide ique ilas

iMazacuata ison iportadores ide ilos igenes, inació ien Lexington, Kentucky el 25 de

septiembre 1856.

Figura 16. Evaluando la relación de genes y cromosomas

35

c) 1927 - Herman J. Muller

iComprueba ique ilos irayos X pueden icausar imutaciones ial imodificar iel ADN, ipor

iestos itrabajos ile ifue iconcedido iel iPremio iNobel ide iFisiología io iMedicina ien 1946, nació

en Nueva York, 21 de diciembre de 1890.

Figura 17, Comprobando los rayos X

d) 1944.- Ostwald T. Avery, McCarty y C.M. MacLeod

iDemuestran ique iel iAND ipuede itransferir iuna icaracterística ihereditaria ide iuna

icepa ibacteriana ia iotra.

iFue iuno ide ilos iprimeros ibiólogos imoleculares iy iun

ipionero ien iel icampo ide ila iinmunoquímica, inació ien Halifax –

Canadá el 21 de octubre del 1877.

Figura 18. Ostwald T. Avery

36

iFue iel imiembro imás ijoven idel iequipo ide iinvestigación

iresponsable ide iesta ihazaña (conocido como el experimento

de Avery-MacLeod-McCarty), nació en 1911 en South Bend,

Indiana.

Figura 19, Maclyn McCarty

iDemostró ique iel iADN ies iel icomponente iactivo

iresponsable ide ila itransformación ibacteriana iy, ien

iretrospectiva, inació iel i28 ide ienero ide 1909 en Nueva

Escocia, Canadá.

Figura 20. Colin Munro MacLeod

e) 1951.- M. Wilkins y R. Franklin

iCon ila itécnica ide idifracción ide irayos X, iobtienen ie iinterpretan ilas iprimeras

iimágenes ide iun icristal ide ADN.

iFue iun ifísico idescubridor ide ila iestructura idel ADN y

iestudioso ide ilos irayos iX, nació en Pongaroa, Nueva Zelanda 15

de diciembre de 1916.

Figura 21. Maurice Wilkins

37

iFue iuna iquímica iy icristalógrafa iinglesa, iresponsable

ide iimportantes icontribuciones ia ila icomprensión ide ila

iestructura idel iADN (las imágenes por difracción de rayos X

que revelaron la forma de doble hélice de esta molécula son

de su autoría), idel iARN, ide ilos iivirus, idel icarbón iy idel

igrafito, inació en Reino Unido, Londres el 25 de julio de

1920. Figura 22. Rosalind Franklin

f) 1952.- King y Briggs

iCrean ipor iprimera ivez iseres iclónicos: irenacuajos icapaces ide inadar.

Figura 23. Renacuajos clonados

g) 1953.- Francis Crick y James Watson

iPublican ien ila irevista Nature (y en un par de páginas que devendrían en las más

celebradas y famosas de la biología molecular) iun irevolucionario ipostulado iteórico: iel

iácido idesoxirribonucleico ise ienrolla iformando iuna idoble ihélice, icomo isi ise itratara ide

iun iespiral. iAllí idebía ihallarse ilos igenes, iun ivocablo ique, iacuñado ien 1909 ipor iel

científico W. L. Johannsen, ivenía ia icorregir iel ipangene ique iHugo ide iVries ihabía

38

inventado para designar los factores hereditarios. Los rayos X manejados por R. Franklin y

Maurice Wilkins, fueron un instrumento básico para el trabajo de Crick y Watson.

iFue iun ifísico, ibiólogo imolecular iy ineurocientífico

ibritánico, iconocido isobre itodo ipor iser iuno ide ilos

icuatro idescubridores ide ila iestructura imolecular idel

iADN ien i1953, inació iel i8 ide ijunio de 1916 en

Weston Favell, un pequeño pueblo cercano a

Northampton.

Figura 24, Francis Crick

iEs iun ibiólogo iestadounidense, ifamoso ipor iser iuno

ide ilos icuatro idescubridores ide ila iestructura

imolecular idel iADN en 1953, nació el 6 de abril de

1928 en Chicago, Illinois, Estados Unidos Estados

Unidos.

Figura 25. James Dewey Watson

39

h) 1954 - J. F. Enders y T. H. Séller

iCultivan ien iuna iprobeta iel ivirus ide ila ipoliomielitis, ia ipartir

ide icultivos icelulares ifetales ide iriñón.

iFue iun icientífico ibiomédico iestadounidense iy iPremio

iNobel, itambién illamado "El padre de las vacunas

modernas”, nació el 10 de febrero de 1897, West Hartford,

Connecticut.

Figura 26. John Franklin Enders

i) 1957 - A. Kornberg

Identifica la ADN polimerasa, la Enzima que duplica la doble Hélice del ADN.

iFue iun ibioquímico iestadounidense, ipropuso ique iel PPi

(pirofosfato) iera iun icompuesto isecundario idel

imetabolismo ique idebía iser ihidrolizado por ila PPasa

(pirofosfatasa) icitosólica ipara idarle idireccionalidad ia ilas

ireacciones ibiosintéticas ide ila icélula. En consecuencia, la

ienergía icontenida ien ila iunión fosfo ianhidra de ieste

icompuesto ise iliberarían en forma de calor, nació el 3 de

marzo de 1918, Brooklyn (Nueva York, Estados Unidos)

Figura 27. Arthur Kornberg

40

j) 1958

iSe iprueba ique, ipara ireplicarse, ila idoble ihélice ise idisociaba.

Figura 28. Replicación del DNA

k) 1959 - Severo Ochoa y Marianne Grumberg Manago

iObtienen ARN polimerasa in Vitro y ise ida iinicio ia ila icarrera ipara idescifrar iel

icódigo igenético, ilo ique ise ipodía ihacer icon ila ienzima idescubierta ipor iOchoa, quien

recibió el Nóbel en 1959.

iFue iun icientífico iespañol, inacionalizado

iestadounidense ien 1956. En 1959 ifue i

igalardonado icon iel iPremio iNobel ide

Fisiología y Medicina. Nació el 24 de

septiembre de 1905 en Luarca, España.

Figura 29.Severo Ochoa

41

iFue iuna ibioquímica ifrancesa ide iorigen iruso.

iDescubrió ijunto ia iSevero iOchoa iel ARN -

polimerasa, nacio el, 6 de enero de 1921 en San

Petersburgo, Unión Sovietica.

Figura 30, Marianne Grunberg Manago

l) 1960

iSe idescubre iel ARN imensajero (ARNm), icuya imisión ies ila itransferencia ide ila

iinformación icontenida en el ADN ihasta iel iaparato ique ifabrica ilas iproteínas.

Figura 31. ARN mensajero

42

m) 1961 - F. Jacob y J. Monod

iProponen iun imodelo ide iregulación ide ilos igenes ibasado ien ila iactividad

iinhibidora ide ideterminadas iproteínas.

iFue iun imédico iy ibiólogo ifrancés, igalardonado icon iel Premio

Nobel de Fisiología o Medicina en 1965, nació el 17 de junio de

1920 en Nancy, Francia.

Figura 32. François Jacob

iFue iun ibioquímico ifrancés, iganador idel iPremio Nobel de

Fisiología o Medicina en 1965, nació en Paris el 10 de febrero de

1910, Francia.

Figura 33. Jacques L. Monod

n) i1962 - iJ. iWatson iy iCrick

iReciben iel iNóbel ipor ila ideterminación idel iADN.

Figura 34. Premio nobel de medicina

43

i) 1964

iLa iDeclaración ide Helsinki idefine ilas idirectrices ibiomédicas.

j) 1965

iSe icultivan ipor iprimera ivez iprobocitos ihumanos ihasta ique ialcanzan ila imadurez.

k)1966

iEntre iel iequipo ide iOchoa iy iel ide Marshall Nirenberg iconsiguen idescifrar ilos 64

itripletes ique icodifican ilos 20 aminoácidos.

l)1969 - L. Eron, J. Shapiro y J. Beckwith

iAíslan iun igen ipor iprimera ivez, iconcretamente iel ide ila ilactosa, ientre los 3,000 que

tiene la bacteria Escherischia coli.

m) 1970 - H. Gobind Khorana

iSintetiza ipor iprimera ivez iun igen ide iun iaminoácido, iconstituido ipor 77 ipares ide iibases.

iAdemás, ise iaísla ipor iprimera ivez ila ienzima ide irestricción icapaz ide icortar itrozos

ide ADN ipor ilugares iespecíficos icon itijeras imoleculares ique ipermitan icortar ila idoble

ihélice.

n) 1972

iSe iencuentra ila iligasa, ila ienzima ique ipermite ipegar igenes.

iLa iprimera imolécula ide iADN irecombinante, icon ila iunión ide itrozos ide iADN ide

iespecies idiferentes, ies iobtenida en 1972 por Paul Berg y Peter Lobban, de forma

independeiente.

44

o) 1975

iEl ihallazgo ide Berg y Lobman illeva ia ique ise iproponga iuna imoratoria imundial ien

ila iconferencia ide Asilomar, iCalifornia, para detener ciertos experimentos con ADN

recombinante.

p) 1977

iSe iconstituye “Génetech”, ila iprimera iempresa idel imundo iespecializada ien ifabricar

imedicamentos icon ADN recombinante. iEse imismo iaño isea icrea ila iprimera imolécula de

mamífero con estas técnicas.

q) 1978

iSe iconcede iel iPremio Nóbel a los idescubridores ide ilas ienzimas ide irestricción iy ise

ifabrica ila iprimera ihormona ihumana con técnicas de ADN recombinante.

r) 1979

iSe irelajan ilas inormas iimpuestas ipor iel iInstituto Nacional de la Salud de EE.UU.

ipara ihacer iinvestigaciones icon ADN recombinante.

s) 1980

Se iconcede iel Premio Nóbel ia ilos iinvestigadores ique, icon ienzimas ide icortas iy

ipegar, icrearon ipor iprimera ivez iuna imolécula de ADN artificial, ila ipuerta ide iingreso ia ila

iingeniería igenética.

t) 1983 - Kary Mullis

iIdea ila ireacción ien icadena ide ila ipolimerasa, técnica de PCR, ique ipermite iobtener

imúltiples icopias ide iun ifragmento cualquiera de ADN.

45

u) 1985 - Alec Jeffreys

iPone ia ipunto ila itécnica ide ila iHuella de ADN, ilo ique iha ivenido ia illamarse iel

código ide ibarras ide icada ipersona. Ese mismo año, Walter Gilbert propone que el proyecto

genoma humano se haga a escala mundial.

w) 1990 - Craig Venter

iEntonces ien ilos NIH ipropuso ipatentar isecuencias ialeatorias idel igenoma ique iestaba

idescifrando, iaún isin iconocer isus ifunciones.

x) 1996

iSe ipublica iel igenoma icompleto ide ila ilevadura, iproyecto ien iel ique iintervienen 40

laboratorios de Europa y EE.UU.

y) 1997

iEs iel iaño ide ila ioveja Dolly, el imas ifamoso ianimal iclónico ifabricado ihasta ila

fecha, aunque no el único.

z) 1998 - R. Yanagimachi

iAparece icon i31 iratones iclónicos, iocho ide ilos cuales procedían a su vez de clones.

a.1) 2000

iCinco iaños iantes ide ilo iprevisto, ise ianuncia ilos iresultados idel iproyecto igenoma.

46

3.4. El genoma humano

iEl igenoma ihumano ies iel igenoma idel iHomo isapiens, ies idecir, ila isecuencia ide ADN

icontenida ien 23 ipares ide icromosomas ien iel inúcleo ide icada icélula ihumana idiploide. De

los 23 pares, 22 son icromosomas iautosómicos iy iun ipar ideterminante idel isexo (dos

cromosomas X en mujeres, y un X y un Y en varones).

iEl igenoma ihaploide (es decir, una sola representación por cada par) itiene iuna

ilongitud itotal iaproximada ide i3200 millones ide ipares ide ibases ide iADN (3200 Mb) ique

icontienen iunos i20 000-25 000 genes1. De las 3200 Mb, 2950 Mb corresponden a

eucromatina y unas 250 Mb a heterocromatina. iEl iProyecto iGenoma iHumano iprodujo

iuna isecuencia ide ireferencia idel igenoma ihumano eucromático, iusado ien itodo iel imundo

ien ilas iciencias ibiomédicas.

iEl igenoma ihumano ipresenta iuna idensidad ide igenes imuy iinferior ia ila ique

iinicialmente ise ihabía ipredicho, con sólo 1.5 %2 ide isu ilongitud icompuesta ipor iexones

icodificantes ide iproteínas. Un 70 % está icompuesto ipor ADN extragénico iy iun 30% por

isecuencias irelacionadas icon igenes.

iDel itotal ide iADN iextragénico, iaproximadamente iun 70 % icorresponde ia

irepeticiones idispersas, ide imanera ique, imás io imenos, ila imitad idel igenoma ihumano

icorresponde ia isecuencias irepetitivas ide iADN. iPor isu iparte, idel itotal ide iADN

irelacionado icon igenes ise iestima ique iel 95 % icorresponde ia iADN ino icodificante:

ipseudogenes, ifragmentos ide igenes, iintrones io isecuencias UTR, entre otros.

iEn iel igenoma ihumano ise idetectan imás ide 280 000 ielementos ireguladores,

iaproximadamente iun itotal ide 7Mb ide isecuencia, ique ise ioriginaron ipor imedio ide

47

inserciones ide ielementos imóviles. iEstas iregiones ireguladoras ise iconservan ien ielementos

ino exónicos (CNEEs), ifueron inombrados icomo: SINE, LINE, LTR.2 iSe isabe ique ial

imenos ientre iun 11 % y un 20 % ide iestas isecuencias ireguladoras ide igenes, que están

conservadas entre especies, fue formado por elementos móviles.

iEl iProyecto iGenoma iHumano, ique ise iinició ien iel iaño 1990, ituvo icomo ipropósito

idescifrar iel icódigo igenético icontenido ien ilos i23 ipares ide icromosomas, ien isu itotalidad.

iEn 2005 ise idio ipor ifinalizado ieste iestudio illegando ia isecuenciarse iaproximadamente 28

000 genes. Y, el 2 de junio de 2016, ilos icientíficos ianunciaron iformalmente iel iProyecto

iGenoma iHumano-Escrito (acrónimo en inglés HGP-Write) un plan para sintetizar el

genoma humano.

3.5. Componentes

3.5.1. Cromosomas

iEl igenoma ihumano (como el de cualquier organismo eucariota) iestá iformado ipor

icromosomas, ique ison ilargas isecuencias icontinuas ide iADN ialtamente iorganizadas

iespacialmente (con ayuda de proteínas histónicas y no histónicas) ipara iadoptar iuna iforma

iultracondensada ien imetafase. iSon iobservables icon imicroscopía ióptica iconvencional io ide

ifluorescencia imediante itécnicas ide icitogenética iy ise iordenan iformando iun icariotipo.

48

Tabla 1. Distribución de los cromosomas

iCromosoma • iGenes • iNúmero ide ipares ide

ibases

iPares ide ibases

isecuenciados

22 1092 49 528 953 34 893 953

21 578 46 944 323 34 171 998

20 1008 62 435 965 59 505 254

19 1555 63 806 651 55 785 651

18 519 76 117 153 74 656 155

17 1672 78 654 742 77 800 220

16 909 88 822 254 78 884 754

15 921 100 338 915 81341915

14 1347 106 360 585 88 290 585

13 924 114 127 980 95 559 980

12 1430 132 289 534 130 303 534

11 379 134 452 384 131 130 853

10 1793 135 374 737 131 624 737

9 1920 140 442 298 120 312 298

8 1106 146 274 826 142 612 826

7 2135 158 821424 154 952 424

6 2281 170 896 993 167 273 993

5 609 180 837 866 177 702 766

4 446 191 263 063 187 297 063

3 1550 199 446 827 194 704 827

2 149 1 242 751 149 237 712 649

1 4220 247 199 719 224 999 719

49

X (cromosoma

sexual)

1846 154 913 754 151 058 754

Y (cromosoma

sexual)

454 57 741 652 25 121 652

Total 32 185 3 079 843 747 2 857 698 560

3.5.2. Alteraciones cromosómicas

iLas ialteraciones igenéticas ipueden iproducirse itambién ia iescala icromosómica

(cromosomopatías), icausando iseveros itrastornos ique iafectan ia imúltiples igenes iy ique ien

imuchas iocasiones son letales provocando abortos prematuros.

iFrecuentemente iestán iprovocadas ipor iun ierror idurante ila idivisión icelular, ique isin

iembargo ino iimpide isu iconclusión. iLas ialteraciones icromosómicas ireflejan iuna

ianormalidad ien iel inúmero io ien ila iestructura ide ilos icromosomas, ipor ilo ique ise

iclasifican ien inuméricas iy iestructurales.

iProvocan ifenotipos imuy idiversos, ipero ifrecuentemente ipresentan iunos irasgos

icomunes:

• iRetraso imental iy iretraso idel idesarrollo.

• iAlteraciones ifaciales iy ianomalías ien icabeza iy icuello.

• iMalformaciones icongénitas, icon iafectación ipreferente ide iextremidades, icorazón,

ietc.

50

Capitulo IV

Enfermedades genéticas

4.1. Alteración de la secuencia de ADN

iConstituye iel igenoma ihumano ipuede icausar ila iexpresión ianormal ide iuno io imás igenes,

ioriginando iun ifenotipo ipatológico.

iLas ienfermedades igenéticas ipueden iestar icausadas ipor imutación ide ila isecuencia

ide iADN, icon iafectación ide ila isecuencia icodificante (produciendo proteínas incorrectas)

io ide isecuencias ireguladoras (alterando el nivel de expresión de un gen), io ipor

ialteraciones icromosómicas, inuméricas io iestructurales.

iLa ialteración idel igenoma ide ilas icélulas igerminales ide iun iindividuo ise itransmite

ifrecuentemente ia isu idescendencia. iActualmente iel inúmero ide ienfermedades igenéticas

iconocidas ies iaproximadamente ide 4 000, isiendo ila imás icomún ila ifibrosis iquística.

51

iEl iestudio ide ilas ienfermedades igenéticas ifrecuentemente ise iha ienglobado identro

de la genética de poblaciones. iLos iresultados idel iProyecto iGenoma iHumano ison ide igran

iimportancia ipara ila iidentificación ide inuevas ienfermedades igenéticas iy ipara iel idesarrollo

ide inuevos iy imejores iisistemas ide idiagnóstico igenético, iasí icomo ipara ila iinvestigación

ien inuevos itratamientos, iincluida ila iterapia igénica

4.2. Mutaciones genéticas

Pueden ser:

• iSustituciones (cambios de un nucleótido por otro): iLas isustituciones ise idenominan

itransiciones isi isuponen iun icambio ientre ibases idel imismo itipo iquímico, io

itransversiones isi ison iun icambio ipurina (A, G)→pirimidina (C, T) o

pirimidina→purina.

• iDeleciones io iinserciones: ison irespectivamente ila ieliminación io iadición ide iuna

ideterminada isecuencia ide inucleótidos, ide ilongitud ivariable. iLas igrandes

ideleciones ipueden iafectar iincluso ia ivarios igenes, hasta el punto de ser apreciables

a nivel cromosómico con itécnicas ide icitogenética. iInserciones io ideleciones ide

iunas ipocas ipares ide ibases ien iuna isecuencia icodificante ipueden iprovocar

idesplazamiento idel imarco ide ilectura (frameshift), de modo que la secuencia de

nucleótidos del ARNm se lee de manera incorrecta.

Las mutaciones géneticas pueden afectar a:

• ADN codificante: iSi iel icambio ien iun inucleótido iprovoca ien icambio ide iun

iaminoácido ide ila iproteína ila imutación ise idenomina ino isinónima. iEn icaso

icontrario ise idenominan isinónimas io isilenciosas (posible porque el código

genético es degenerado). iLas imutaciones ino isinónimas iasimismo ise iclasifican ien

imutaciones icon icambio ide isentido (missense) isi iprovocan iel icambio ide iun

52

iaminoácido ipor iotro, imutaciones isin isentido (non-sense) isi icambian iun icodón

icodificante ipor iun icodón ide iparada (TAA, TAG, TGA) io icon iganancia ide

isentido isi isucede ia ila iinversa.

• ADN no codificante: iPueden iafectar ia isecuencias ireguladoras, ipromotoras io

iimplicadas ien iel iayuste (splicing). iEstas iúltimas ipueden icausar iun ierróneo

iprocesamiento idel ARNm, icon iconsecuencias idiversas ien ila iexpresión ide ila

iproteína icodificada ipor iese igen.

4.2.1. Trastornos monogénicos

iSon ienfermedades igenéticas icausadas ipor imutación ien iun isolo igen, ique ipresentan

iuna iherencia ide itipo imendeliano, ifácilmente ipredecible. iEn ila itabla ise iresumen ilos

iprincipales ipatrones ide iherencia ique ipueden imostrar, isus icaracterísticas iy ialgunos

iejemplos.

53

Patrón

hereditario

Descripción

Ejemplos

Autosómico

dominante

iEnfermedades ique ise imanifiestan ien iindividuos ineterocigóticos. iEs isuficiente icon iuna imutación

ien iuna ide ilas idos icopias (recuérdese que cada individuo posee un par de cada cromosoma) ide iun

igen ipara ique ise imanifieste ila ienfermedad. iLos iindividuos ienfermos igeneralmente itienen iuno ide

isus idos iprogenitores ienfermos. iLa iprobabilidad ide itener idescendencia iafectada ies idel 50 %

idado ique icada iprogenitor iaporta iuno ide ilos icromosomas ide icada ipar. Frecuentemente

corresponden a mutaciones con ganancia de función (de modo que el alelo mutado no es inactivo

sino que posee una nueva función que provoca el desarrollo de 1a enfermedad) o por pérdida de

función del alelo mutado con efecto de dosis génica también conocido como naploinsuficiencia.

iFrecuentemente ison ienfermedades icon ibaja ipenetrancia, ies idecir, isólo iuna iparte ide ilos

iindividuos ique iportan ila imutación idesarrollan ila ienfermedad.

Enfermedad de Huntington,

neurofibromatosis 1,

síndrome de Marfan, cáncer

colorrectal hereditario no

polipósico

Tabla 2 Distribución de los cromosomas.

54

Autosómico

recesivo

La enfermedad sólo se manifiesta en individuos nomocigóticos recesivos,es decir,aquellos en los

que ambas copias de un gen están mutadas.Son mutaciones que causan pérdida de función,de

modo que la causa de la enfermedad es la ausencia de la acción de un gen. La mutación sólo en

una de las dos copias es compensada por la existencia de la otra (cuando una sola copia no es

suficiente se origina naploinsuficiencia,con herencia autosómica dominante). Habitualmente un

individuo enfermo tiene ambos progenitores sanos pero portadores de la mutación (genotipo

neterocigótico:Aa). En tal caso un 25 % de la descendencia estará afectada.

Fibrosis quistica,anemia de

células falciformes,

enfermedad de Tay-Sacns,

atrofia muscular espinal

Dominante

ligado al X

iLas ienfermedades idominantes iligadas ial icromosoma iX iestán icausadas ipor imutaciones ien idicho

icromosoma, y ipresentan iun ipatrón ihereditario iespecial. Sólo unas pocas enfermedades

hereditarias presentan este patrón. iLas imujeres itienen imayor iprevalencia ide ila ienfermedad ique

ilos inombres, idado ique ireciben iun icromosoma X de su madre iy iotro ide isu ipadre, icualquiera ide

ilos icuales ipuede iportar ila imutación. iLos ivarones ien icambio isiempre reciben el cromosoma Y de

su padre.Así,un varón enfermo {XY) tendrá todos sus hijos varones sanos (XY) y todas las hijas

enfermas (XX), mientras que una mujer enferma (XX) tendrá un 50 % de su descendencia

Hipofosfatemia,síndrome de

Aicardi

55

enferma, independientemente del sexo.Algunas de estas enfermedades son letales en varones

(xY), de modo que sólo existen mujeres enfermas (Y varones con síndrome de Klinefelter,XXV).

Recesivo

ligado al X

iLas ienfermedades irecesivas iligadas ial X itambién iestán icausadas ipor imutaciones ien iel

icromosoma X. iLos ivarones iestán imás ifrecuentemente afectados. iUn ivarón iportador isiempre

iserá ienfermo {XY) dado que sólo posee un cromosoma X, ique iestá imutado. iSu idescendencia

iserán ivarones isanos (XY) ie ihijas iportadoras (XX). iUna imujer iportadora, itendrá iuna

idescendencia icompuesta ipor iun 50 % de hijas portadoras y un 50 % de varones enfermos.

Hemofilia A,distrofia

muscular de Ducnenne,

daltonismo,distrofia muscular

alopecia androgénica

ligado a Y

Son enfermedades causadas por mutación en el cromosoma Y.E.n consecuencia,sólo puede

manifestarse en varones,cuya descendencia será del 100 % de hijas sanas y el 100 % de hijos

varones enfermos.Dadas las funciones del cromosoma Y,frecuentemente estas enfermedades sólo

causan infertilidad,que a menudo puede ser superada terapéuticamente.

Infertilidad masculina

nereditaria

56

Mitocondrial

Enfermedades causadas por mutación en genes del genoma mitocondrial. Dadas la

particularidades de dicho genoma, isu itransmisión ies imatrilineal (el genoma mitocondrial se

transfiere de madres a hijos). iLa igravedad ide iuna imutación idepende idel iporcentaje ide igenomas

iafectados ien ila ipoblación ide mitocondrias, ifenómeno idenominado ineteroplasmia (en contraste

con neterocigosis), ique ivaría ipor isegregación imitótica iasimétrica.

Neuropatía óptica nereditaria

de Leber (LHON)

57

4.3. Trastornos poligénicos y multifactoriales

iOtras ialteraciones igenéticas ipueden iser imucho imás icomplejas ien isu iasociación icon iun

ifenotipo ipatológico.

iSon ilas ienfermedades imultifactoriales io ipoligénicas, ies idecir, iaquellas ique iestán

icausadas ipor ila combinación de múltiples alelos genotípicos y de factores exógenos, itales

icomo iel iambiente io iel iestilo ide ivida. En consecuencia, no presentan un ipatrón ihereditario

iclaro, iy ila idiversidad ide ifactores ietiológicos iy ide iriesgo idificulta ila iestimación idel iriesgo,

iel idiagnóstico iy iel itratamiento.

Algunos ejemplos de enfermedades multifactoriales con etiología parcialmente genética

son:

• Autismo

• Enfermedad cardiovascular

• Hipertensión

• Diabetes

• Obesidad

• Cáncer

58

Aplicación Didáctica

Sesión de aprendizaje

I. DATOS INFORMATIVOS

1.1. I.E. : Marino Chavez Revollar

1.2. ÁREA : Ciencia y tecnología

1.3. FECHA : ………/……/20………

1.4. GRADO : 2° SECCIÓN: A

1.5. TIEMPO : 2 horas pedagógicas

1.6. DOCENTE: Franklin Contreras Huamanyauri

TITULO DE LA SESION

La importancia del ADN recombinante y el Genoma Humano

II. APRENDIZAJES ESPERADOS

COMPETENCIA

CAPACIDAD

DESEMPEÑO

Explica el mundo físico

basándose en conocimientos

sobre los seres vivos, materia y

energía, biodiversidad, tierra y

universo.

Comprende y usa

conocimientos sobre los

seres vivos, materia y

energía, biodiversidad,

Tierra y universo.

Establece relaciones entre varios

conceptos y los transfiere a nuevas

situaciones. Esto le permite

construir representaciones del

mundo natural y artificial.

Evalúa las implicancias del

saber y del quehacer

científico y tecnológico.

Analiza situaciones socio

científicas en las que se ponen en

juego las intenciones del trabajo

59

de los científicos y los efectos de

este en la sociedad y la naturaleza.

III. SECUENCIA DIDACTICA

INICIO (15 minutos)

El docente saluda y les recuerda las normas de convivencia que rige en el aula.

Se presenta el siguiente caso (se sugiere acompañar el texto con una imagen alusiva o recrearlo

mímicamente, mientras un estudiante lo lee) en el anexo 1:

La biotecnología en nuestra vida cotidiana

El docente hace la siguiente pregunta: ¿Qué llama tu atención del caso presentado? ¿Por qué? (Se

busca que los estudiantes mencionen la importancia de la insulina en nuestro cuerpo).

Luego se lanza el siguiente reto cognitivo: ¿Es posible crear insulina para tratar a pacientes que

presenten diabetes? ¿Por qué?

El docente señala que para responder a esta pregunta se formarán equipos de trabajo. Cada equipo

debe proponer posibles respuestas a la interrogante presentada, las cuales son anotadas en la pizarra

por el docente.

El docente da a conocer el propósito de la sesión, manifestando que se espera que ellos analicen

situaciones socio científicas en las que se ponen en juego las intenciones del trabajo de los científicos

y los efectos de este en la sociedad y la naturaleza. Luego, presenta el título de la sesión.

DESARROLLO (60 minutos)

El docente les recuerda a los estudiantes que el trabajo durante toda la sesión se realizara en grupos.

Se le entrega una copia a cada estudiante con la información de la ¨Tecnología del ADN

Recombinante¨ acompañado por imágenes. (anexo1) Lo cual darán una lectura rápida.

Actividad 1: Análisis de situaciones sociocientíficas.

Después de la lectura el docente les muestra a los estudiantes los siguientes videos:

• La producción de insulina a través del ADN recombinante

https://www.youtube.com/watch?v=9C5CLlKXxok (3:50 minutos). Consulta 15 de junio de

2016.

“HOY EN DIA EN NUESTRO PAIS 7 DE CADA 100 PERSONAS ES DIABETICO ESTA ENFERMEDAD

BASICAMENTE SE PRESENTA POR EL EXCESO DE GLUCOSA EN LA SANGRE YA SEA POR QUE

NUESTRO PANCREAS NO PRODUCE INSULINA LO SUFICIENTE O CUANDO EL ORGANISMO NO LO

UTILIZA EFECIENTEMENTE PROVOCANDO DAÑOS EN MUCHOS ORGANOS Y SISTEMAS COMO

NERVIOS, OJOS, RIÑONES, CORAZON ENTRE OTROS. ES DECIR, LA DIABETES CONCIERNE A CADA

FAMILIA ¿PODRIAS PREVENIR EN LA TUYA?”.

60

• ¿Qué es el ADN recombinante?

https://www.youtube.com/watch?v=oTbq5m_EnWs (2:48 minutos). Consulta 15 de junio de

2016.

Luego, en base a la información contenida en el video se propicia el dialogo acerca de lo que se a

comprendido del video.

Luego, el docente refuerza los temas explicando, con el apoyo de imágenes y esquemas, de cómo es

el proceso de formación de un ADN recombinante.

Los grupos de trabajo elaboran 5 propuestas acerca de la importancia del ADN recombinante de

manera gráfica o mediante esquemas.

Actividad 2: construcción de argumentos.

Se les presenta un video acerca del Genoma Humano

• El genoma humano

https://www.youtube.com/watch?v=9GXTtc-NP48 (7:25 minutos).

El docente presenta una maqueta del ADN explicando la estructura, la secuencia de cadenas de

nucleótidos y bases nitrogenadas que lo conforman.

Para entender que los seres vivos están formados de ADN, se muestra a los estudiantes el siguiente

video:

• Extracción del ADN de un vegetal:

https://www.youtube.com/watch?v=PkjtFM_UVxk (6:13 minutos)

Para llevar esta práctica el docente les ha pedido a los grupos traer los materiales como se muestra en

el video en la sesión anterior. Cada grupo deberá ejecutar paso a paso con el objetivo de separar el

ADN del tomate. Mientras tanto el docente monitorea y apoya a los estudiantes que tengan dificultad.

El objetivo es que cada grupo de estudiantes logren extraer el ADN.

Finalizada esta práctica y con el éxito de haber extraído el ADN del tomate, el docente complementa

la información y precisa en las ideas.

Los equipos de estudiantes elaboran sus conclusiones.

CIERRE ( 15 minutos)

El docente pregunta a los estudiantes: ¿Qué beneficios aporta la tecnología del ADN recombinante al

ser humano? ¿Qué es un Genoma? ¿Cuáles son las características del Genoma Humano?

El docente elabora un cuadro de resumen y refuerza el tema destacando los componentes que

conforman el Genoma Humano.

El docente desarrolla la metacognición a través de preguntas como: ¿Qué han aprendido? ¿Cómo lo

lograron? ¿Por qué es importante el tema abordado? ¿En qué situaciones de la vida diaria puede

aplicarse lo aprendido? ¿Qué fue lo que más les gustó de la sesión? ¿Qué dificultades tuvieron? ¿Cómo

se podrían mejorar las dificultades?

61

MATERIALES A UTILIZAR

Ministerio de Educación. (2012). Libro de Ciencia, Tecnología y Ambiente de 4º grado de Educación

Secundaria. Lima: Grupo Editorial Santillana.

Plumones, cuaderno, pizarra, papelógrafos, limpia tipos e impresiones de fotografías/imágenes,

recursos multimedia

EVALUACION

Evaluación formativa. El docente hace uso de una Lista de cotejo (Anexo 2) para evaluar los

aprendizajes previstos.

62

ANEXO 1

FORMULARIO

La biotecnología en nuestra vida cotidiana

LA TECNOLOGIA DEL ADN RECOMBINANTE

¿Qué es la tecnología del ADN recombinante?

ADN recombinante es una molécula que proviene de

la unión artificial de dos fragmentos de ADN, Por lo tanto,

la tecnología del ADN recombinante es el conjunto de

técnicas que permiten aislar un gen de un organismo, para

su posterior manipulación e inserción en otro diferente. De

esta manera podemos hacer que un organismo (animal,

vegetal, bacteria, hongo) o un virus produzca una proteína

que le sea totalmente extraña.

“HOY EN DIA EN NUESTRO PAIS 7 De CADA 100 PERSONAS ES DIABETICO ESTA ENFERMEDAD

BASICAMENTE SE PRESENTA POR EL EXCESO DE GLUCOSA EN LA SANGRE YA SEA POR QUE

NUESTRO PANCREAS NO PRODUCE INSULINA LO SUFICIENTE O CUANDO EL ORGANISMO NO LO

UTILIZA EFECIENTEMENTE PROVOCANDO DAÑOS EN MUCHOS ORGANOS Y SISTEMAS COMO

NERVIOS, OJOS, RIÑONES, CORAZON ENTRE OTROS. ES DECIR, LA DIABETES CONCIERNE A CADA

FAMILIA ¿PODRIAS PREVENIR EN LA TUYA?”.

63

¿Cómo cortar y pegar el ADN? Tijeras moleculares; enzimas de restricción

En 1975 Daniel Nathans y Hamilton Smith descubrieron un tipo de proteínas las

enzimas endonucleasas o enzimas de restricción que actúan como tijeras moleculares,

cortando la doble cadena de ADN atreves del esqueleto del fosfato sin dañar las bases. El

descubrimiento de estas enzimas condujo a dichos microbiólogos al Nobel en 1978 y dio

origen a la ingeniería genética.

Las enzimas de restricción cortan dejando extremos cohesivos o romos. Los extremos

cohesivos son generados cuando la enzima corta las dos hebras asimétricamente, dejando los

extremos de cada hebra de simple cadena complementarios entre sí. Por otro lado, los

extremos romos son generados cuando la enzima corta las dos hebras por el mismo lugar,

generando dos extremos doble cadena

64

¿Cómo introducir ADN recombinante en las bacterias?

Una vez que los biólogos encontraron como fabricar ADN recombinante usando

enzimas de restricción y ligasas, el desafío siguiente fue como producir grandes cantidades de

genes y como introducirlos en bacterias u otras células huésped. El primer problema fue

solucionado con el uso de plásmidos pequeñas moléculas de ADN circular presentes en

muchas bacterias.

Podemos crear una molécula de ADN recombinante usando un plásmido. Este proceso

consta de las siguientes etapas:

1. Cortamos el ADN circular del plásmido con enzimas de restricción, para generar

extremos cohesivos.

2. Cortamos el ADN que queremos multiplicar. Debemos asegurarnos de que los extremos

del plásmido y los del ADN a insertar sean complementarios y puedan unirse.

65

3. Unimos el gen que queremos introducir (inserto) por medio de la enzima ADN-ligasa y

luego introducimos el plásmido con inserto en bacterias.

4. Seleccionamos las bacterias que hayan introducido el plásmido con la ayuda de

antibióticos. Dado que los plásmidos contienen un gen de resistencia a antibiótico, al

exponer las bacterias a ese antibiótico, sólo las que hayan incorporado el plásmido (y

con él la resistencia) sobrevivirán, mientras que las que no lo tengan morirán.

66

EVALUACION

• NOMBRE Y APELLIDOS:

• GRADO Y SECION:

• FECHA Y HORA:

1 ¿Que es el ADN recombinante?

2 ¿Cuáles son los componentes del ADN recombinante?

3 ¿Cuáles son los beneficios en la sociedad la tecnología del ADN recombinante?

4 En base al adnr recombinante mencione las diferencias entre un vector y un huesped

HUESPED / VECTOR DIFERENCIAS

•

•

•

•

•

67

5 Según la imagen mostrada explique el proceso de elaboración de una molécula

recombinante

PROCESO DE FORMACION DEL ADN RECOMBINANTE

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

68

Síntesis

Tecnología del ADN Recombinante

iLa itécnica idel iADN irecombinante ies iuna iherramienta ide ila ibiotecnología imoderna

ique ipermite iel iuso idel iADN ipara ila ielaboración ide isustancias ique inecesita ila imedicina.

iLa igeneración ide iADN irecombinante iimplica ila ipropagación ide iuna isecuencia ide

iADN ique ialberga iun iinterés iparticular, ipara illevarla ia iun iorganismo ique ino idispone ide iesa

isecuencia y, ipor ilo itanto, tampoco de sus productos. iA ipartir ide iestos iprocesos, ies iposible

iobtener imicroorganismos ialterados idesde iel ipunto ide ivista igenético ipara idesarrollar

ifármacos, iobtener ialimentos itransgénicos iy icrear iplantas ique iresisten el ataque de plagas.

El Genoma Humano

iEn ijunio idel iaño 2000, exactamente 100 años después idel iredescubrimiento idel

itrabajo ipionero ide Gregor MENDEL, iel Presidente de los EE. UU. Bill CLINTON,

iconjuntamente icon iel iPrimer iMinistro iBritánico Tony BLAIR, ianunciaron ial imundo ique ilos

icientíficos idel iConsorcio iInternacional idel iProyecto idel iGenoma iHumano y ide ila icompañía

iprivada iCelera iGenomics Corporation, ihabían iconcluido iel iprimer iborrador ide ila isecuencia

inucleotídica icompleta idel imaterial igenético idel ihombre, iy ien ifebrero idel iaño 2001, ilas

Revistas Nature y Science dedicaron sus inúmeros ide iese 1ra. ipublicación ide ilos iresultados

iobtenidos isobre ila isecuencia itotal ide ibases initrogenadas idel imaterial ihereditario idel

ihombre. Nature incluyó la isecuencia iobtenida ipor iel Proyecto del Genoma Humano iliderado

ipor Francis COLUNS, imuestra ique iScience ifocalizaba ien iel iborrador ireportado ipor ila

icompañía iprivada Gelera Genomics ibajo iel iliderazgo ide Craig VENTER.

69

Apreciación crítica y sugerencias

iLos imúltiples ipeligros ique ipodría isuponer idicha itecnología ia ilargo itiempo iaún ino

iestán iconocidos idel itodo.

iEste ihecho iha illevado ia ivarios idebates ientre ilos iinvestigadores ique iintegran ila

icomunidad icientífica iy ihan ioriginado idiversas ipropuestas ide iautorregulación ipor icuestiones

iéticas.

iLos iavances ique ise ihan iproducido ien ilos iúltimos iaños ihan iprovocado iuna irevolución

irespecto ial ianálisis ide ilos igenes ihumanos, ino isolo ien irelación ial iestudio idel iorigen ide ilas

ienfermedades iy isu ievolución ien iel itiempo, isino itambién ien iel icampo idel idiagnóstico ide ila

iidentidad iindividual, ial ihaber ihallado ien icada icélula ila ihuella igenética ide ila ipersona.

iIndudablemente iel iProyecto igenoma ihumano ipresenta idiversas iaplicaciones ique ien ila

iactualidad- ial ino itener iuna iamplia icobertura ilegal, imotiva ique ise iplantee numerosos

problemas legales y éticos.

iEllo iha iocasionado iinnumerables iproblemas iéticos, iy iha idado ilugar ia ique ise ihaya

iescuchado ilas iopiniones iy ipropuestas ide igrupos ide iexpertos ien igenética iy ibioética

iocupados ien idilucidar iel icamino ia iseguir ien iun ifuturo iinmediato ipara igarantizar ila iética

isin illegar ia icortar iel icauce ide iconocimientos iy iprogresos iaportados ia inuestro imundo ipor ila

igenética.

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Conclusiones

iLos iavances ien iel icampo ide ila ibiología imolecular ihan ipermitido iampliar

ienormemente inuestros iconocimientos isobre ilas ienfermedades igenéticas, ihereditarias io

iadquiridas, ide ilas ique iantaño iteníamos inociones ilimitadas isobre isus ibases ibioquímicas, y

en la actualidad ipueden iser idefinidas icon igran iprecisión idesde iel ipunto ide ivista imolecular.

iLos itrastornos imoleculares ide ialgunas ide ilas ienfermedades imonogénicas ison ibien

iconocidas. iEn iunos icasos ise iha iclonado iel igen iresponsable ia ipartir ide ila iproteína ipara ila

ique ise icodifica, mientras que en iotros iha isido ipreciso irecurrir ia ila idenominada igenética

iinversa. iSin iembargo, ipara imuchas ienfermedades ihereditarias imonogénicas ino ise ihan

iidentificado itodavía ilos igenes iimplicados ien isu iorigen, iaunque imuchos iya ise ihan

ilocalizado ien iel igenoma.

iA ipesar ide itodas ilas iventajas iy ilos iavances ique iha ipermitido ila itecnología idel iADN

irecombinante, ino iestá iexenta ide iriesgos ien isalud iasociados.

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Referencias

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