LA INGENIERÍA GENÉTICA y sus aplicaciones.

ÍNDICE Introducción. Conceptos frecuentes en ingeniería genética. Clonación de un gen. Aplicaciones de la ingeniería genética (biotecnología). Ingeniería genética y bioética.

Aislar, modificar, replicar y expresar el material genético 1. Introducción Ingeniería genética: Conjunto de procedimientos que permiten modificar artificialmente el genoma de los seres vivos / alteración, intencionada, del genoma de un ser vivo. Aislar, modificar, replicar y expresar el material genético Tecnología del ADN recombinante: Métodos y técnicas que se aplican en IG.

2. Conceptos frecuentes en ingeniería genética. ADN recombinante: es una molécula de DNA formada por la unión artificial de ADN proveniente de dos organismos diferentes. Clon: Copia idéntica. - de una molécula - de una célula - de un organismo Organismo transgénico: incorporan en su genoma de forma estable ADN procedente de otras especies. O.G.M. (GMO): organismo genéticamente modificado. Secuenciación: técnica que permite conocer la secuencia de bases del ADN (o de aa de una proteína...) PCR: Reacción en cadena de la polimerasa. Técnica que permite aumentar el nº de copias de un fragmento de ADN. Vectores: Elementos genéticos que sirven para introducir genes extraños en células hospedadoras. Enzimas de restricción: Enzimas endonucleasas que cortan el ADN en puntos concretos (secuencias específicas). Célula transformada: célula que contiene y expresa ADN foráneo.

3. Clonación de un gen 3.1. Aislamiento y obtención del gen. 3.2. Selección del vector de clonación. 3.3. Formación del ADN recombinante. 3.4. Inclusión del ADNr en una célula hospedadora. 3.5. Detección del gen clonado. 3.6. Multiplicación de las células que contienen el gen clonado.

3.1. Aislamiento y obtención del gen: 3. Clonación de un gen 3.1. Aislamiento y obtención del gen: A ) Proc: corte del ADN cromosómico con ER para obtener el gen o genes. selección del gen a partir de una genoteca. Enzimas de restricción = Tijeras moleculares Euc: Síntesis a partir de ARNm ADN sintético Biblioteca de ADNc

3.1. Aislamiento y obtención del gen: 3. Clonación de un gen 3.1. Aislamiento y obtención del gen: Análisis de los fragmentos obtenidos. Los fragmentos obtenidos se pueden separar por tamaños mediante la técnica de electroforesis Los fragmentos se desplazan en relación inversa con su tamaño, los fragmentos más pequeños se mueven rápidamente, mientras que los grandes lo hacen muy lentamente.

3.2. Selección del vector de clonación. 3. Clonación de un gen 3.2. Selección del vector de clonación. Vector de clonación: pequeña molécula de ADN en la que se inserta el gen que queremos clonar que tienen capacidad para replicarse dentro de las células hospedadoras de forma independiente (“vehículo del gen”). Selección del vector:(tamaño y características del gen). Tipos de vectores: Plásmidos 2. Bacteriófagos. 3. Cósmidos. 4. YACs (cromosomas artificiales de levadura). 5. Genomas de los virus modificados.

Marcadores 3. Clonación de un gen Además del origen de replicación, los vectores de clonación deben llevar otros genes denominados marcadores, que sirven para identificar las células que contienen el vector de clonación. Se suelen utilizar : Genes de resistencia a antibióticos. (bacterias crecen en medios con el al antibiótico) Genes de luminiscencia. (la célula que contenga el gen que se quiere clonar, tendrá la propiedad de emitir luz). Este sistema se emplea cuando la célula hospedadora es una célula eucariota. Marcadores

3.3. Formación del ADN recombinante 3. Clonación de un gen 3.3. Formación del ADN recombinante Gen que queremos clonar + Vector = ADN recombinante CORTADO CON E.R. CORTADO CON E.R. ENZIMAS: ADN LIGASAS

3. Clonación de un gen INSERCIÓN DEL GEN EN VECTORES DE CLONACIÓN - ADN circular - tamaño menor que el del cromosoma. - origen de replicación PLÁSMIDOS

Se inserta el gen deseado en un fragmento de ADN vírico. 3. Clonación de un gen INSERCIÓN DEL GEN EN VECTORES DE CLONACIÓN A Bacteriófagos (Ej. Fago lambda, fago M13) Se inserta el gen deseado en un fragmento de ADN vírico. Posteriormente se ensamblarán las distintas partes del virus. Así quedará el virus completo. En el siguiente paso se insertará este ADN por el proceso de la TRANSDUCCIÓN. B C

Cósmidos 3. Clonación de un gen INSERCIÓN DEL GEN EN VECTORES DE CLONACIÓN Cósmidos Son plásmidos que contienen el fragmento de ADN deseado que posee un extremo cos (borde cohesivo procedente del genoma del fago lambda) y se empaqueta en el interior de un fago. Se construye el cósmido uniendo los tres elementos génicos, y el resultado final es poder introducir en la célula receptora fragmentos largos de ADN.

3. 4. Introducción del ADNrec en la célula hospedadora 3. Clonación de un gen 3. 4. Introducción del ADNrec en la célula hospedadora para que ésta, al multiplicarse, origine un clon celular que lleve el gen concreto. Transducción Transformación. Euc: electroporación, microinyección, pistola de genes, Agrobacterium... Célula hospedadora *: - crecimiento rápido - ausencia de patogenicidad - captar o tomar e incorporar ADN del medio.

3.5. Detección del gen clonado. 3. Clonación de un gen 3.5. Detección del gen clonado. (detección de células transformadas). A través de los marcadores: Ejemplo de resistencia a un antibiótico por ejemplo un gen de resistencia a la ampicilina) las bacterias que se consideran transformadas, serán aquellas que sobrevivan en un medio con ampicilina. A través de sondas marcadas: por complementariedad con el gen clonado (hibridación).

3.6. Multiplicación de las células que contienen el gen clonado. 3. Clonación de un gen 3.6. Multiplicación de las células que contienen el gen clonado. Poner a las bacterias en un medio de cultivo apropiado para que se multipliquen (lo hace también el vector con el gen que interesa). El resultado es que se obtiene un clon de células que llevan todas ese gen de interés. Se pueden formar por tanto diferentes clones con genes de interés para el hombre. Cuando contienen el conjunto de genes de un organismo se denominan biblioteca genómica o genoteca. Si se clonan genes para que se expresen (produzcan la proteína) dentro de la célula hospedadora necesitamos vectores de expresión (sec reguladoras de transcripción y traducción) y el gen clonado ha de ser ADNc.

4. Aplicaciones de la ingeniería genética a) Aplicaciones médicas Producción de sustancias con efecto terapéutico. Técnicas de diagnóstico clínico. Terapia génica. Transplantes de órganos. b) Aplicaciones agropecuarias. Plantas transgénicas. Alimentos transgénicos. Animales transgénicos. c) Otras Aplicaciones de la PCR y otras técnicas para clonar genes, hacer estudios evolutivos, arqueológicos, forenses... Industria alimentaria:aditivos alimentarios, detección de fraudes, elaboración de productos lácteos y vinos...

5. Ingeniería genética y bioética. PROYECTO GENOMA HUMANO                                                                       El Proyecto Genoma Humano comenzó en 1990 en los Estados Unidos con un presupuesto de 375.000 millones de pesetas y un plazo de 15 años, con el objetivo de analizar molecularmente la herencia genética humana. Se trata de realizar mapas de cada uno de los cromosomas humanos. Implica dividir los cromosomas en pequeños fragmentos que puedan ser caracterizados y posteriormente ordenados en el cromosoma. El 26 de junio de 2000: el genoma humano fue descifrado en sus partes esenciales                                                        

REPERCUSIONES ÉTICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA 1975- Reunión Internacional en el Centro de Conferencias Asimolar de Pacific Grove, en California: directrices para el trabajo con el ADN recombinante. 1993 - inicio de la investigación genética en la especie humana, clonación de embriones, etc.= creación de un Comité Internacional de Bioética, UNESCO. Problemas sanitarios. Apareción de nuevos microorganismos patógenos que provoquen enfermedades desconocidas, o el uso de fármacos de diseño provoquen efectos secundarios no deseados. Problemas ecológicos.   La liberación de nuevos organismos en el ambiente puede provocar la desaparición de especies contra las cuales se lucha, con consecuencias aún desconocidas, ya que cumplen una función en la cadena trófica de la naturaleza. Se puede pensar en posibles nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado. Problemas sociales y políticos.  Las aplicaciones de la Biotecnología en el campo de la producción industrial, agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratación laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho toda persona. Problemas éticos y morales.  La experimentación en la especie humana puede atentar contra la dignidad de la misma. Poder conocer y modificar el patrimonio genético humano puede ser una puerta abierta al eugenismo. [Terapia Génica en células somáticas para corregir enfermedades. Prohibido en la línea germinal ]