Tema 2. Ácido nucleicos -...

Tema 2. Ácido nucleicos2.4 Modificación genética y biotecnologíaDP/PAU

Idea Fundamental: Los biólogoshan desarrollado técnicas para lamanipulación artificial del ADN, lascélulas y los organismos.

Germán Tenorio

Biología NS-Diploma BI

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/2003897/index.html

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/2003897/index.html

IntroducciónDP/PAU

Desde siempre, los humanos han intentado mejorar la producción de un

alimento, tanto por la calidad como por la cantidad. Por ello, se hanseleccionado razas o variedades de distintas especies.

Estos individuos se han

cruzado de formainducida con el fin

obtener buenos

resultados. La selección yel cruzamiento de estos

individuos ha consistidorealmente en la selección

y combinación deinformaciones genéticas.

BiotecnologíaDP/PAU

Concepto: Conjunto de procesos industriales que utilizan

microrganismos o células procedentes de animales o vegetales para laobtención de productos de interés.

Aunque el término Biotecnología

es moderno, desde tiemposinmemoriales se usan seres

vivos para lograr productos a

partir de una materia prima. Unejemplo de estos usos es la

obtención de cerveza a partir decereales utilizando levaduras

desde antes del año 6.000 a.C.

Con la aplicación de la Biotecnología no sólo se persigue la obtención de

alimentos elaborados. También se consiguen medicamentos, mejorade especies vegetales y animales, regeneración de medio ambiente

dañado e incluso, proteínas humanas que ayudan a paliar enfermedades

como anemia, enanismo o diabetes. La consecución de estos logros sedebe a la aparición de las técnicas de ingeniería genética.

Ingeniería GenéticaDP/PAU

La Genética molecular ha sido la pieza central de los estudios de Biología

desde que James Watson y Francis Crick dieron a conocer la estructura

del ADN en 1953.

A partir de 1970 se desarrolla un conjunto de técnicas que se denomina

ingeniería genética y que consiste en manipular y transferir el ADN de

un organismo a otro, obteniendo con ello una nueva variedad biológicacon nuevas características, o bien la corrección de defectos genéticos.

Video1

Ingeniería GenéticaDP/PAU

Entre las muchas y diversas técnicas que conforman la ingeniería

genética, se encuentran:

- Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR).

- Electroforesis de ADN en geles de agarosa.

- Electroforesis de proteínas en geles de acrilamida.

- Transferencia de genes mediante plásmidos y enzimas de restricción.

La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) es una técnica de

ingeniería genética desarrollada por Kary Mullis (Premio Nobel en 1993) yconsistente en la obtención de múltiples copias de una secuencia

de ADN concreta.

APLICACIÓN: Uso de la Taq polimerasa en la PCRDP

Se puede usar la técnica de la PCR para amplificar pequeñas

cantidades de ADN, ya que utiliza la enzima ADN polimerasa parahacer más copias del ADN molde.

1. Elevando la temperatura a 94ºCdurante 1 minuto, se desnaturalizael ADN mediante la rotura de lospuentes de hidrógeno.

2. Disminuyendo la temperatura a54ºC durante menos de 1 minuto, sepromueve que se unan (hibriden)primers/cebadores al comienzo yfinal de la sección de ADN que sequiere amplificar.

3. Elevando la temperatura a 72ºCdurante 2 minutos, las cadenas deADN se mantienen desnaturalizadasde manera que la ADN polimerasaañade nucleótidos complementarios arazón de 1 000/minuto amplificandola secuencia del ADN específico.

La PCR consta de un ciclo de tres fases: calentamiento, enfriamiento y

replicación:


Web1

Genomic DNA

Target

sequence

5

3

3

5

5

3

3

5

Primers

Denaturation:Heat brieflyto separate DNAstrands

Annealing:Cool to allowprimers to formhydrogen bondswith ends oftarget sequence

Extension:DNA polymeraseadds nucleotides tothe 3 end of eachprimer

Cycle 1yields

2molecules

New

nucleo-

tides

Cycle 2yields

4molecules

Cycle 3yields 8

molecules;2 molecules

(in white boxes)match target

sequence

La ADN polimerasa utilizada debe ser

termoestable y no desnaturalizarse a

altas temperaturas, por lo que se usala enzima de la bacteria Thermus

aqueaticus (taq ADN polimerasa)encantrada en fuentes termales (50-

80 ºC), como las del Parque Nacionalde Yellowstone.

Repitiendo este ciclo, la Taq ADN

polimerasa puede usarse para

producir múltiples copias de ADNrápidamente mediante la reacción

en cadena de la polimerasa (PCR).


Cathode

Powersource

Anode

Mixtureof DNAmoleculesof differ-ent sizes

Gel

Glassplates

Longermolecules

Shortermolecules

Electroforesis en gelDP

La electroforesis en gel es una técnica usada en biología molecularpara separar proteínas o fragmentos de ADN de acuerdo a sutamaño.

El gel es una malla de fibras cruzadas entre los que quedan unos poros,

cuyo tamaño es mayor cuanto menor es la concentración de la agarosa o

acrilamida en el gel.

El gel, donde se han cargado las muestras a separar, es

sumergido en un líquido conductor de la electricidad y

se aplica un campo eléctrico. El gel conduce la

electricidad, por lo que las moléculas con carga negativa

se desplazan en el gel hacia el electrodo positivo.

IMAGEN: http://biomodel.uah.es

Electroforesis de ADN en gel de agarosaDP

La electroforesis en gel de agarosa se usa para la separación de

fragmentos de ADN.

Los ácidos nucleicos disponen de carga eléctrica negativa debida al fosfato,

que los dirigirá al polo positivo. Al poner la mezcla de moléculas y aplicar

un campo eléctrico, éstas se moverán y deberán ir pasando por la malla

del gel (una red tridimensional de fibras cruzadas), por lo que las

pequeñas se moverán más rápidamente y avanzarán más, mientras que

las más grandes quedarán cerca del lugar de partida.

IMAGEN: enfo.agt.bme.hu

Electroforesis de proteínas en gel de poliacrilamidaDP

La electroforesis en gel de poliacrilamida se usa para la separación

de proteínas.

Las proteínas no poseen carga negativa como el

ADN, por lo que se cargan al unirse con sustancias

como el detergente SDS, que incorpora cargas

negativas de una manera dependiente de la masa

molecular de la proteína.

Al poner la mezcla de proteínas y aplicar el campo

eléctrico, éstas se moverán en función de su tamaño,

moviéndose las pequeñas más rápidamente.

IMAGEN: http://biomodel.uah.es

IMAGEN: http://abcam.com

Web2/3

APLICACIÓN: Análisis de ADNDP

El análisis de ADN implica la comparación de muestras de ADN.Para ello:

1. Se obtiene unamuestra de ADN de unindividuo, o de un fósil,la escena de un crimen,etc.

2. Se amplifica dichamuestra mediante PCR.

3. El ADNamplificado escortado medianteenzimas derestricción.

4. Los fragmentos de ADN sonseparados mediante electroforesisen gel de agarosa.

5. Esto produce unpatron de bandasespecífico para cadaindividuo, conocidocomo perfil de ADN.

6. Los perfiles dediferentes individuospueden ser comparadospara ver qué bandastienen en común.

Web4

En las regiones cromosómicasintergénicas, especialmente cercade los centrómeros, existenrepeticiones polimórficassiempre en parejas, es decir, unaen cada cromosoma homólogo.

En el locus de un polimorfismo, selocaliza un número diferente derepeticiones en tandem de unamisma secuencia de nucleótidos.

Estas repeticiones pueden ser regionesvariables de 9-80 nucleótidos repetidas entándem (VNTRs) o bien pequeñasrepeticiones en tándem de 2-8 nucleótidos(SNTs).

Cada persona hereda el patrón de VNTRs ySNTRs de sus padres, en un cromosomamaterno y otro paterno.


En el análisis de ADN (DNA profile) se usan repeticiones entandem, es decir, se hace uso de estas variaciones o polimorfismosconsistentes en secuencias repetidas de ADN.

La probabilidad de que 2 personas que no son genéticamente idénticastengan la misma huella de ADN es extremadamente improbable.

Los marcadores polimórficos usados en el análisis de ADN tienenmuchos alelos diferentes con cientos o miles de genotipos.


Los genetistas deducen el linajepaterno mediante el análisis depequeñas repeticiones en tándemdel cromosoma Y, mientras quededucen el materno a partir delanálisis de variaciones ennucleótidos individuales que seencuentran en localizacionesespecíficas en el ADNmitoconcrial, denominadasregiones hipervariables.

El siguiente ejemplo muestra dos locus (A y B) en dos individuos. Amboslocus consisten de una VNTR con la secuencia repetida en tándem GC(locus A) y AGCT (locus B).


Si se trata el ADN deambos individuos conenzimas de restricciónque cortan el ADN enlas regiones señaladascon una flecha, yposteriormente serealiza unaelectroforesis en gelde agarosa, se puedenseparar los distintosfragmentos en funciónde su tamaño.

El patrón de bandeo obtenido para los VNTR es específico y característicode cada individuo, lo que permite su distinción.

Web2

APLICACIÓN: Uso del análisis de ADNDP

El análisis de ADN se usa en estudios de paternidad (número debandas compartidas) y en investigaciones forenses (total decoincidencias).

En el caso de las investigacionesforenses, puede obtenerse ADN de laescena de un crimen a partir de manchas desangre, cabello o semen.

Se compara el perfil de ADN de la muestraobtenida en la escena del crimen con la delos sospechosos y la victima, de manera quesi el patrón de bandas coincide con el de unapersona en concreto, es muy probable quelas dos muestras de ADN pertenezcan a lamisma persona, siendo una evidencia quepuede usarse en un juicio.

Muchos países tienen bases de datos deperfiles de ADN de criminales, lo que hapermitido resolver crímenes.

APLICACIÓN: Uso del análisis de ADNDP

En el caso de los estudios de paternidad, el análisis de ADN e usapara determinar si un hombre es el padre biológico de un niño/a.

Estas pruebas de paternidad sonrealizadas por varios motivos, comocuando un hombre mantiene que unniño no es su hijo y que por tanto,rechaza pagar la manutención delmismo, o bien cuando un hijo quierecomprobar si un hombre difunto era supadre, etc.

En este caso, se compara el patrón debandas del perfil de ADN de la madre,niño y posibles padres.

Si alguna de las bandas del niño, nocoincide con la de la madre y el posiblepadre, entonces otro hombre debe serel padre.

HABILIDAD: Análisis de ejemplos de perfiles de ADNDP

1. Obtención del perfil de ADN.


2. Comparación de los perfiles de ADN con la evidencia inculpatoria.


¿Qué sospechoso es el culpable de laviolación?

Para los siguientes niños A-F de debajo,indica cuál de ellos es fruto de ambospadres (padre y madre).

Web5: murder


Esta cuatro imágenesson secciones delmismo gel deelectroforesis.

El fragmento 1 es elmayor (próximo alinicio). El fragmento15 es el menor.

¿Comparte el hombresuficientes bandas conel bebé como para serconsiderado su padre?

El perfil de ADN esmejor demostrandola inocencia que laculpabilidad.


Web5: family

Análisis de ADN en exámenes del BIDP

Análisis de ADN y TdCDP

Hay toda una serie de implicaciones sociales motivadas por los análisisde ADN, como los problemas de identidad de un hijo que descubre deimproviso quién es su padre biológico o los problemas de autoestima dequien descubre que no es padre de los que creía sus hijos.

Por otro lado, también es discutible la dificultad de evaluar laprobabilidad de que dos individuos tengan el mismo perfil, así como laadmisión de un análisis de ADN como prueba contundente en algunoscasos judiciales famosos de los últimos años.

Web5: innocence

El uso de ADN para garantizarcondenas en casos legales estabien establecido; sin embargo,teorías universalmenteaceptadas quedan a vecesinvalidadas a la luz de nuevoshallazgos científicos.

¿Que criterios son necesariospara evaluar la fiabilidad delas pruebas?

Transferencia de genes entre especiesDP/PAU

La modificación genética se lleva a cabo mediante latransferencia de genes entre especies.

Cuando se transfieren genes entredistintas especies, la secuencia deaminoácidos de los polipéptidostraducida a partir de dichos genes novaria dado que el código genéticoes universal.

Todos los seres vivos, salvo algunaexcepción, poseen el mismo códigogenético, posibilitando que lasecuencia de bases (gen) pueda sertransferida de un organismo a otrosin que cambie su función.

Por tanto, podríamos coger el gen dela insulina de un humano e insertarloen un plásmido bacteriano, demanera que la bacteria pudiera ahoraproducir insulina humana.

Transferencia de genes entre especiesDP/PAU

En las técnicas de transferencia génica, se identifica en un organismo elgen que codifica para una característica favorable y es transferido a otroorganismo.

La transferencia de genes entre especies, puede usarse en:

- Farmacología; para producir grandescantidades de una proteína deseada, como lainsulina o factores de coagulación.

- Agricultura; para modificar genéticamente(adquiriendo características favorables),organismos de interés agrícola como el arrozdorado rico en nutrientes.

APLICACIÓN: Transferencia de genes a bacteriasDP/PAU

La transferencia de genes a bacterias mediante el uso de plásmidossupone el uso de endonucleasas de restricción y de la ADN ligasa.

- Un plásmido.

- Bacteria hospedadora.

- Enzima de restricción.

- Enzima ADN ligasa.

Animación2

Step 1. Extraer un plásmido bacteriano (o comprarlo comerciales) que posea ungen de resistencia a un antibiótico.

Step 2. Cortar dicho plásmido con una enzima de restricción (endonucleasas)que reconoce unas secuencias específicas en el ADN.


Los plásmidos son moléculas de ADN bicatenario extracromosómicocircular que se replican y transmiten independientes del ADNcromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, teniendo untamaño que varía desde 3 a 10 kb.

En general, no contienengenes esenciales, sino queconfieren ventajas alhospedador en condiciones decrecimiento determinadas,siendo el ejemplo más comúnel de los plásmidos quecontienen genes deresistencia a un determinadoantibiótico, de manera que elplásmido únicamentesupondrá una ventaja enpresencia de ese antibiótico.

IMAGEN: www.botanica.cnba.uba.ar


Las bacterias se transfieren por conjugación los plásmidos medianteunas estructuras denominadas pili.

Los plásmidos se utilizan como vectores de clonación en ingenieríagenética por su capacidad de reproducirse de manera independiente delADN cromosómico, así como también porque es relativamente fácilmanipularlos e insertar nuevas secuencias genéticas.

IMAGEN: academic.pgcc.edu

IMAGEN: http://www3.uah.es


Animación3

Las enzimas o endonucleasas de restricción son aquellas que puedenreconocer una secuencia concreta de entre 4 y 12 nucleótidos dentro deuna molécula de ADN y cortarlo en ese punto determinado, llamado sitiode restricción.

El mecanismo de corte de ADN serealiza a través de la ruptura de dosenlaces fosfodiéster en la doble hebra,lo que da lugar a dos extremos de ADN.Algunas cortan el ADN en el mismopunto, originando extremos romos(cuando los enlaces rotos coinciden),pero otras cortan el ADN en puntosdistintos, originando extremoscohesivos, que pueden volver a unirse.


Step 3. El gen de interés es cortado con la misma enzima de restricción,generando extremos cohesivos, por lo que puede ser insertado en el plásmidomediante la enzima ADN ligasa. Si el gen de interés es eucariota, como lainsulina, posee intrones, por lo que a partir de su ARNm aislado, se produceADNc mediante la enzima transcriptasa inversa, que posteriormente en formade doble cadena se inserta en el plásmido.


La ADN ligasa es una enzima que formaenlaces covalentes fosfodiéster entre elextremo 5’-difosfato de una cadenapolinucleotídica y el extremo 3’-hidroxilode otra cadena polinucleotídica.

Al extraer (cortar) el gen de interés delgenoma con el mismo enzima derestricción con el que se corta el plásmido,ambos presentan extremos cohesivos quepermiten que el gen pueda integrarse enel plásmido con ayuda de la ADN ligasa.

IMAGEN: https://es.wikipedia.org

IMAGEN: http://www3.uah.es

Animación4

Web6


Step 4. El plásmido con el gen de la insulina es introducido por transformaciónen la bacteria (el hospedador). Para seleccionar los transformantes, se cultivanen medio con antibiótico, de manera que solo las bacterias que hayanincorporado el plásmido, sobrevivirán.


Step 5. Las bacterias transformantes seleccionadas se cultivan en grandestanques de cultivo con el medio apropiado. Comienzan a dividirse, poseyendocada una de ellas el plásmido con el gen de interés (clonación), y a producirinsulina, la cual puede ser purificada.

Animación5

Web7


NATURALEZA CIENCIAS: Evaluación de riesgos

asociados a la investigación científicaDP

La modificación genética ha sido muy utilizada para mejorar los cultivos.Ejemplo de ello son el arroz transgénico (Golden rice) enriquecido enbetacaroteno, que puede convertirse en vitamina A en el organismo yprevenir la ceguera, las plantas de tomate transgénico con toleranciaa una mayor salinidad o el cultivo de maíz transgénico resistente ala orugas de manera que los agricultores no pierdan sus cosechas, o desoja tolerante al herbicida glifosato.

IMAGEN: http://www.northeastern.edu

IMAGEN: the-scientist.com

IMAGEN: medwave.cl



Desde que se realizaron los primeros experimentos de modificacióngenética en los años 70 del siglo pasado, los científicos tratan deevaluar los riesgos asociados a especies de ganadería o cultivosmodificados genéticamente.

Existe un intenso debate acerca de los riesgos potenciales asociados a losorganismos genéticamente modificados, que ha llevado a prohibirlos enalgunos países, a pesar de sus potenciales beneficios.

IMA

GE

N: h

ttp://jm

mulet.n

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as.com



Casi todo lo que hacemos implica riesgos, no siendo posible sueliminación por completo. Es un proceso natural el que el hombreexamine y evalúe los riesgos de una acción para decidir si continúa conella o no. Pero además, antes de empezar a realizar una actividad, hayque evaluar los riesgos de la misma según el principio de precaución.

Esto es lo que deben hacerlos científicos, evaluar losriesgos asociados a estainvestigación antes de llevarlaa cabo, lo cual se hacedeterminando la probabilidadde que ocurra un accidente uotra consecuencia dañina.

Si la probabilidad es alta, nodebería continuarse lainvestigación.

APLICACIÓN: Evaluación de riesgos potenciales y

beneficios asociados a los cultivos GMDP

Aunque los cultivos transgénicos tienen beneficios potenciales evidentes,estos cultivos han sido y siendo cuestionados. Incluso los aspectos másbásicos, tales como el incremento de la producción, la reducción en eluso de herbicidas y pesticidas ha sido cuestionado.

Para evaluar tanto los beneficios como los riesgos asociados a los cultivosgenéticamente modificados, hay que analizar las evidencias oafirmaciones relativas a:

- Beneficios y riesgos ambientales de los cultivos GM

- Beneficios y riesgos para la salud de los cultivos GM

- Beneficios y riesgos para la agricultura de los cultivo GM

Con objeto de poder evaluar los beneficios y riesgos e los cultivostransgénicos, se realizará un debate sobre el maíz BT. La informaciónnecesaria para la realización de este debate se encuentra en la secciónactividades.

Web8



Beneficios Riesgos

Con variedades de cultivos transgénicosque expresan una toxina que las haceresistentes a ciertas plagas, como elmaíz Bt, se usa menos plagicida,reduciendo el daño potencial sobreinsectos beneficiosos como las abejas.

Organismos no diana, pudieran verseafectados por las toxinas que loscultivos transgénicos, como el maíz Bt,producen para controlar las plagas.

Al necesitarse menos fumigación, segasta menos dinero.

Los genes transferidos a los cultivosresistentes a herbicidas, como la sojaresistente al glifosato, podrianespanderce a plantas silvestres,convirtiéndose en malas hiervasincontrolables.

Se alarga la vida media de las frutas yverduras , reduciendo los desperdiciosy el área de cultivo que se necesita.

Reducción de la biodiversidad.

Beneficios y riesgos ambientales de los cultivos GM:



Beneficios Riesgos

El valor nutricional de los cultivospuede mejorarse, como el arrozdorado que produce vitamina A.

La proteínas producidas por loscultivos transgénicos, podrían causaruna reacción alérgica en los humanoso el ganado al consumirlos.

Pueden producirse variedades decultivos que carezcan dealérgenos o toxinas presentes enlas variedades naturales.

Los genes de resistencia a antibioticosusados como marcadores en latransferencia de genes pudieranespandirce a bacterias patógenas.

Pueden producirse cultivostransgénicos que produzcanvacunas, de manera que alcomerlos, las personas sevacunen contra una enfermedad.

Los genes transferidos podrían mutary causar problemas inesperados cuyosriesgos no habrían sido evaluadosdurante el desarrollo de los cultivos.

Beneficios y riesgos para la salud de los cultivos GM:


beneficios asociados a los cultivos GM

Beneficios Riesgos

Pueden producirse variedades decultivos resistentes a la sequía, frío ysalinidad, con lo que se tienencultivos en sitios donde antes no sepodia, aumentando la producción.

Transferencia genética- los genes sepueden desplazar a cultivosconvencionales

Pueden producirse variedades decultivos resistentes a enfermedadescausadas por virus.

Las variedades de cultivos queexpresan una toxina que las haceresistentes a ciertas plagas, puedeespandirse dicho gen a otras plagas.

Producción de cultivos resistentes aherbicidas, aumenta la producción delos mismos, ya que al aplicar elherbicida mueren todas las malashierbas y no disminuyen los recursos.

No pueden desarrollarse semillasadaptadas a las condiciones locales,dado que algunas variedades estáncreadas para que no produzcansemillas.

Beneficios y riesgos para la agricultura de los cultivo GM:

HABILIDAD: Análisis de datos sobre los riesgos

para las mariposas monarca de cultivos BtDP

Los insectos causantes de plagas en los cultivos suelen ser controladosmediante pesticidas, sin embargo, se han generado cultivos transgénicosque producen una toxina que mata a los insectos.

Se ha generado un cultivo de maíz genéticamente modificado para serresistente a la plaga de la oruga del taladro o barrenador del maíz.Esta oruga se distribuye por el tallo y hojas del maíz, dañando los hacesvasculares e interrumpiendo el transporte de agua y nutrientes a lo largode la planta.

El maíz Bt contieneun gen de la bacteriaBacillus thuringiensisque produce unaproteína tóxica parala oruga del taladro,sintetizándola entodas las partes dela planta, incluso elpolen.

Web9



El maíz (Zea mays) es atacado por varios insectos, además por elbarrenador del maíz (larva de la polilla Ostrinia nubilalis).

Recientemente se ha puesto de manifiesto una preocupación del efectode la toxina Bt sobre otras especies de insectos no diana de esta toxina,como la mariposa monarca (Danaus plexippus), que suele alimentarsedel algodoncillo (Asclepias curassavica).

El algodoncillo algunas vecescrece cerca de los cultivos demaíz, por lo que puedeimpregnarse de polen del maízBt.

Existe por tanto una posibilidadde que la mariposa monarcapudiera envenenarse con latoxina Bt en el polen del maíztransgénico.

Web10IMAGEN: http://www.pnas.org/content/98/21.cover-expansion



Los gráficos muestran la supervivencia y elconsumo de hojas de algodoncillo por lalarva de la mariposa monarca, sometidos a

tres tratamientos diferentes: hojas sin polen(azul claro), hojas espolvoreadas con polende maíz silvestre (verde) y hojasespolvoreadas con polen de maíz Bt (azuloscuro).

¿Qué indican los datos respecto a lasuperviviencia de la larva monarca?

¿Qué indican los datos respecto al efectodel polen sobre el consumo de hojas dealgodoncillo por parte de la larva monarca?

¿Qué conclusión puede obtenerse de esteexperimento?

IMAGEN: http://www.nature.com/nature/journal/v399/n6733/fig_tab/399214a0_F1.html#figure-title

ClonesDP

Los organismos que se reproducen sexualmente, como los humanos,producen nuevos individuos que son genéticamente diferentes. Sinembargo, otros organismos como los geranios y las estrellas de mar, sereproducen asexualmente, generando individuos genéticamente idénticos.

Los clones son grupos de organismos idénticos genéticamente,derivados de una única celula parental original.

Los gemelos monocigóticos e individuos generados por reproducciónasexual son clones. En el caso de los gemelos, proceden de un mismocigoto o embrión que se ha divido, y cada parte desarrolla por separadoun nuevo individuo al otro.

Métodos naturales de clonaciónDP

Se denomina clonación a la producción de organismos genéticamenteidénticos. Muchas especies vegetales y algunas especies animalespresentan métodos naturales de clonación.

Estos métodos usados por las plantas son muy variados e incluyen hojas,tallos, raíces y bulbos.

Las fresas desarrollan unostallos denominados estolones,que crecen de forma paralela alsuelo, y que desarrollan raícescuando tocan el suelo. Hacenfotosíntesis usando sus hojas,llegando a ser independientesde la planta parental.

Las cebollas y el ajo sereproducen mediante bulbos,que desarrollan hojas que hacenfotosíntesis para que crezca unnuevo grupo de bulbosgenéticamente idénticos.

IMAGEN: e-ducativa.catedu.es

Métodos naturales de clonaciónDP

Los métodos naturales de clonación son menos frecuentes en animales,aunque existen especies que los usan.

Las hidras se reproducen asexualmente por gemación cuando elalimento es abundante. Las estrellas de mar se reproducenasexualmente por fragmentación, es decir, a partir de un brazo que sedesprende, se desarrolla un nuevo individuo genéticamente idéntico.

IMAGEN: conocimientosabio6.blogspot.com.es

IMAGEN: gavetasdemiescritorio.blogspot.com.esVideo2

HABILIDAD: Diseño experimental para evaluar el

enraizamiento de esquejes de tallo (estaquillas)DP

Los esquejes son fragmentos cortados de tallo de plantas que sonintroducirlos en tierra, para producir raíces. Las plantas enraizadas deesta manera serán idénticas a sus progenitoras, es decir, formarán conellas un clon.

Existen diferentes formas dehacer esquejes, según la fasedel periodo de crecimiento enque se corten, realizándose apartir de brotes o ramas.

Las ramas lignificadas, tambiénconocidas como “estacas oestaquillas”, suelen usarse comoesquejes, tomándose de árbolesy arbustos de hoja caducadurante el periodo de latencia,cuando la rama es leñosa.

IMAGEN: http://www.almediam.org

HABILIDAD: Diseño experimental para evaluar el

enraizamiento de esquejes de tallo (estaquillas)DP

La reproducción por medio de esquejes conlleva los siguientes pasos:

- Cortar un brote tierno y vivo de 7-10 cm justo por debajo de un nudo.

- Quitar las hojas inferiores y meter en un recipiente con agua hasta que desarrolle raíces en unas 3 semanas.

IMAGEN: http://biologia1bch.blogspot.com.es

La presente habilidad consiste en el diseño de un experimento paraevaluar un factor que afecte al enraizamiento de esquejes de tallo(estaquillas).

La variable dependiente será laformación de raíces, ¿pero cómo lomedirás? ¿Cuál será la variableindependiente que investigarás?¿Cómo la manipularás? ¿Qué factoresdeberás mantener controlados?

Clonación de embriones animalesDP

Las células madre pluripotencialesse encuentran presentes en losestadios iniciales de los embrionesanimales, y se caracterizan por tenerla capacidad de poder desarrollarse encualquier tipo de tejido.

IMAGEN: lascelulasmadre.es

Mediante un proceso de fragmentación, es posible que el embrión sedivida en dos o más partes, desarrollándose cada una por separado yoriginado un individuo completo (gemelos monocigóticos).

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ad.co

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Video3

Clonación de embriones animalesDP

Este proceso por el que se generan los gemelos no es muy frecuente en lamayoría de especies animales. Sin embargo, puede conseguirseartificialmente, como se hace con el ganado.

Los animales se pueden clonar en la fase embrionaria mediante ladivisión del embrión en más de un grupo de células.

IMAGEN: http://www.bbc.co.uk

Un óvulo fertilizado in vitrose deja que se desarrollehasta formar un embriónmulticelular en estado de 8células, donde las célulasembrionarias son todavíapluripotenciales. En esemomento, se separan envarios grupos de células,que se implantanindependientemente enmadres de alquiler,consiguiéndose obtenerindividuos idénticos.

Clonación de animales usando células diferenciadasDP

Este método de clonación deanimales en la fase embrionariapresenta una gran limitación. Sibien los individuos generados sonidénticos entre sí, al proceder delmismo embrión original, nopuede saberse si presentan lascaracterísticas que se deseadasde los progenitores, ya que hansido generados mediantereproducción sexual.

Sin embargo, se handesarrollado métodos paraclonar animales adultosusando células diferenciadas.

IMAGEN: http://francis.naukas.com

IMAGEN: http://www.bbc.co.uk

Así durante la década de 1950, John Gurdon realizó experimentos declonación con la rana Xenopus, experimentos por los que obtuvo el PremioNobel en 2012.

Gurdon extrajo el núcleo de células somáticas de renacuajos y lostrasplantó a óvulos a los que se les había eliminado el núcleo medianteradiación UV. Comprobó que se desarrollaban como si fueran cigotos,dividiéndose, creciendo y desarrollándose para formar todos los tejidosnormales de Xenopus.

La clonación de mamíferos usando célulasdiferenciadas también ha sido demostrada, sibien es mucho más compleja. La oveja Dollyfue el primer mamífero clonado, en 1996.

Clonación de animales usando células diferenciadasDP

APLICACIÓN: Clonación de embriones mediante SCNTDP

En 1996 nacía en el Instituto Roslin, enEscocia, una oveja con el nombre deDolly. Era el primer clon de un mamíferocuyo material genético no procedía de unóvulo fecundado.

La oveja Dolly fue el primer ejemplo deproducción de embriones clonadosobtenidos mediante transferencianuclear de células somáticas (SCNT),donde se extrae el núcleo de un óvulodonado, y se le transfiere el núcleo de unacélula del organismo que se quiere clonar.

Utilizando sustancias químicas o unadescarga eléctrica suave, el óvulo se veráforzado a dividirse; creando de estamanera un nuevo embrión.Posteriormente, este embrión serátransferido al útero del organismohuésped.

Video4

Web11

Los pasos realizados seencuentran explicados en elesquema adjunto (1-7).

en La fusión de los núcleos esestimulada mediante pequeñasdescargas eléctricas. Un 10%de los núcleos fusionados sedesarrollaban hasta cigotos.

Los embriones de 7 días eranimplantados en el útero de lamadre de alquiler medianteinseminación in vitro.

Solo 1 de cada 30 embrionespudieron implantarsesatisfactoriamente llevando acabo una gestación normal.

IMAGEN: sites.google.com/site/cmcelenacristinalaura/la-clonacion


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Video5

Aunque la clonación pueda parecer un proceso relativamente sencillo y bajocontrol, no lo es. Hoy por hoy, la clonación de animales es un proceso muycostoso, poco eficiente y no siempre exitoso.

Para que Dolly llegara a nacer fueron necesarios 400 óvulos de los cualessolo 277 se logró introducir con éxito un nuevo núcleo. Tras las primerasdivisiones, tan solo 50 embriones se consideraron aptos para sertransferidos al útero de las madres "adoptivas". De todas ellas, tan solo 13quedaron preñadas y, de las trece, tan solo una parió una oveja viva, Dolly.


Tema 2. Ácido nucleicos -...

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