CONCEPTO DE GEN. TIPOS DE ADN EUCARIOTAS Segmento de ADN o ARN (Virus) con información para un polipéptido o para un ARN. No es contínuo: Existen intrones y exones (10%) En virus y bacterias los genes están solapados Tipos de ADN Eucariotas: Satélite: Altamente repetitivo: 10% (5-10 pares de bases) millones de veces repetidas. Intrones. Función mecánica. Poco repetitivo: 20%: 300-1000 pares de bases, repetidas de 10 a 1000 veces: Exones de Histonas, ARNr y ARNt No repetitivo: 30-70% Incluye intrones y exones con sólo una o dos copias.

11.1.- TIPOS DE ADN EUCARIOTAS En los eucariotas el ADN está en forma: EUCROMATINA: (ADN + Histonas):Fibra de 10 nm y siempre se puede transcribir. HETEROCROMATINA: No se puede transcribir: 30 nm Constitutiva: Se encuentra en todas las células y forma la región satélite de los cromosomas. Facultativa: Depende el estado fisiológico o del desarrollo de una célula. Diferencia las células. CROMÁTIDA: Totalmente empaquetada y es el cromosoma (que puede estar formada por una o por dos)

11.2.-INGENIERÍA GENÉTICA MANIPULACIÓN GENÉTICA CLONACIÓN GÉNICA TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE Conjuntos de técnicas que permiten manipular el genoma de un ser vivo. Para ello debemos: Aislar un gen (gen pasajero) Asociarlo a un vector transportador. Introducirlo en otro ser vivo que no lo poseía o no le funcionaba bien. O en un microorganismo para clonar. ≠Clonación molecular ≠ Clon. celular ≠ Clon. Reprod.

11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA Se puede realizar de forma: Directa por: Microinyección: En animales justo en el momento de la fecundación en el pronúcleo masculino Electroporación: Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el ADN, sobre la célula. Recombinación génica: ADN recombinante que ya lleva incorporado el vector transportador.

11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA: VECTORES TRANSPORTADORES pasajero Vector transportador recombinante

VECTORES TRANSPORTADORES: PLÁSMIDOS

PLÁSMIDOS Son pequeñas moléculas de ADN circulares. No pertenece al genoma bacteriano. Confiere a la bacteria características añadidas, como por ejemplo resistencia a antibióticos. Pueden ser transferidos entre bacterias. Ejemplo especial es el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens, con capacidad de penetrar en células de plantas.

11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA La bacteria Agrobacterium tumefaciens contiene un plásmido Ti, que posee los llamados genes onc. Cuando la bacteria infecta a la planta los genes onc se introducen en el ADN de la planta. Las células vegetales comienzan a crecer como si fueran cancerígenas (hormona del crecimiento). Agrobacterium se comporta , de esta forma, como un ingeniero genético natural. El científico se ha fijado en ésto y ha eliminado los genes onc y los sustituye por otros genes que interese clonar. Se consigue un sistema muy eficaz para introducir ADN interesante a la planta, al mismo tiempo que se habrá evitado la aparición de la enfermedad.

LEVADURAS: CLONADORES Son organismos unicelulares eucariotas Pertenecen al reino Fungi (Hongos) Son importantes en ingeniería genética por: La fermentación alcohólica. Genoma simple y conocido. Su manipulación genética es rápida y económica. Se introduce fácilmente el gen que codifica para la proteína de interés

FORMACIÓN DEL ADN RECOMBINANTE 1.- El gen pasajero y el vector transportador son tratados separadamente por enzimas de restricción que cortan ambos ADN por lugares específicos. 2.- Las enzimas de restricción EcoR1, Bam H1 son “tijeras moleculares”. 3.- Se separan los fragmentos de ADN pasajero y se seleccionan por electroforesis. 4.- Se ponen en contacto los fragmentos de ADN pasajeros y los vectores transportadores junto al enzima ADN ligasa. Así conseguimos formar el ADN recombinante

http://highered. mcgraw-hill. com/olcweb/cgi/pluginpop. cgi http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120078/bio40.swf::The%20Ti%20Plasmid BIEN: http://www.sinauer.com/cooper/4e/animations0407.html MEJOR http://www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources/Applications/GMOpkgJKloseGLampard2.swf http://www.dnai.org/text/mediashowcase/index2.html?id=558

11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA

11.3.-TERAPIA GÉNICA Transferir un gen humano normal a una bacteria para obtener: una hormona: insulina, hormona del crecimiento. una proteína: interferón, factor VIII de coagulación. Vacunas: Hepatitis B, Sarampión, Cólera, SIDA, rabia.. Transferir a las células somáticas el gen correcto, por microinyecciones o por vehículos específicos: Talasemia (problemas con las células madre). ADA (Niños burbujas) Linfocitos T. Cáncer, hemofilia... Transferir el gen correcto a la línea germinal o al cigoto Producción de células madre. Reproducción asistida

11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA PRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN INDICACIÓN TERAPÉUTICA ANTICOAGULANTES Escherichia coli Infarto de miocardio HIRUDINA Saccharomyces Prevención de trombosis INSULINA Escherichia coli / Saccharomyces Diabetes HORMONA DEL CRECIMIENTO Retraso del crecimiento y Síndrome de Turner HORMONA PARATIROIDEA Osteoporosis CALCITONINA Enfermedad de Plaget GLUCAGÓN Hipoglucemia F. HEMATOPOYÉTICOS INTERFERÓN Hepatitis B y C INTERLEUQUINA Cáncer de riñón VACUNAS: ANTIHEPATITIS A y B Prevención de hepatitis A y B

11.3.- TRATAMIENTO CONTRA EL CÁNCER - Inactivar oncogenes. - Introducir genes supresores de tumores. - Introducir genes suicidas. - Introducir genes que aumenten sensibilidad a fármacos

11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

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

OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO Bacteria

11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA 1.- Aumento de la productividad: - Incrementos de cosechas resistentes a Tª, Salinidad, Herbicidas, insectos (Toxina Bt) y otra enfermedades microbianas - Acelerar su crecimiento. - Retraso del fruto o retraso en el deterioro: Vida comercial - Frutos mayores y mejora de la calidad nutritiva. - Menor uso de fertilizantes: Genes NIF (N2) - Incremento de la fotosíntesis añadiendo enzimas de plantas C4 2.- Transgénicos: Arroz dorado, Tabaco con interferón y vacunas de malaria, patatas con vacunas contra el cólera... 3.- Genotecas: Bancos genéticos con semillas de plantas en peligro de extinción.

TRANSGÉNICOS AGRÍCOLAS Arroz dorado: Posee Betacarotenos de un narciso y de una bacteria. El Betacaroteno es un precursor de la Vitamina A. Deficit de Vit. A es un grave problema de salud: 3 millones niños la padecen (Sur de Asia) Previene de: diarreas, tuberculosis, malaria y de la transmisión de madres a hijos del SIDA. β-Caroteno

11.4.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Patatas con vacunas del cólera. Soja con anticuerpos frente al virus herpex Tabaco con anticuerpos frente a caries dental producido por Streptococcus mutans y con interferon.

11.4.B.-PRODUCCIÓN ANIMAL 3.- Aumento de la productividad: 1.- Obtención de órganos animales (cerdos) con genes humanos para no ser rechazados en transplantes. 2.- Animales con carnes y huevos con menos colesterol y grasas 3.- Aumento de la productividad: Incrementando producción de carne, huevo o leche. Resistentes a temperaturas frías: truchas, salmones. Acelerando su crecimiento: carpas 4.-Transgénicos: Gallinas y huevos con anticuerpos. Leche de vaca y ovejas con proteínas humanas: colágeno, fibrinógeno y anticoagulantes... 5.- Bancos genéticos: Especies en peligro de ...

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

ANIMALES TRANSGÉNICOS

11.4. B.- I.G. Y PRODUCCIÓN GANADERA

EJEMPLOS DE ING. GENÉTICA Bacterias biorremedadoras. Peces luciérnagas. VISUALIZA la expresión del gen (GFP). Gusanos de seda con diferentes dolores de seda. Plantas antiminas Plantas biocombustibles. Bacterias con genoma sintético: primer ser vivo de laboratorio. M. Chalfie, R. Tsien y O. Shimomura Nobel 2008:GFP Green Fluorescent Protein producida por Hidromedusa aequorea

11.5.- PROYECTO GENOMA HUMANO Genoma: Conjunto de genes del ser humano, realizado en células sanguíneas y espermáticas. Comenzó en EEUU en 1990 y su objetivo era secuenciar completamente el ADN humano. Competencia pública-privada: Finalizó en 2000. Los datos públicos siempre eran conocidos Se compone de 3x109 pares de bases A, C, G y T. Un libro de 750.000 hojas.

PROYECTO GENOMA HUMANO Sólo 25.000 genes: Un gen puede ser responsable de más de una proteína.Corresponde al 1,5% del total del genoma. Importancia del ADN “basura” como regulador (¿95%?) Sólo el 0,01% es lo que nos diferencia unos de otros. NO EXISTEN LAS RAZAS Farmacogenética: Medicamento según perfíl genético James Watson

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

APLICACIONES DE HUELLAS GENÉTICAS Hermano Verdadero padre Al primer reconocimiento fue el hermano del padre del niño

RIESGOS DE LA I. GENÉTICA Biosanitarios: La mayoría de los productos son para consumo humano ¿Son perjudiciales? Bioético: ¿Podemos monopolizar la información genética de los seres vivos de la naturaleza? Biotecnólogico: ¿Qué ocurriría si... a) El ADN de un virus tumoral formara parte de una bacteria simbionte del cuerpo humano? b)Los genes que permiten la resistencia a los antibióticos penetrara en el genoma de las bacterias patógenas? c)Si las bacterias inocuas adquiriesen los genes de las bacterias patógenas productoras de potentes toxinas.