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) Introducirlo en otro ser vivo que no lo poseía o no le funcionaba bien. O en un microorganismo para clonar y traducir. ≠Clonación molecular ≠ Clon. celular ≠ Clon. Reprod.

INGENIERÍA GENÉTICA ¿Cómo introducir un gen? 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: ADN pasajero junto al vector transportador.

PLÁSMIDOS Ó EPISOMAS Son pequeñas moléculas de ADN circulares. Al insertarse: Episoma No pertenece al genoma bacteriano. El episoma SI 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.

INGENIERÍA GENÉTICA: VECTORES TRANSPORTADORES Cósmido: Plásmido + gen de la cápside (bacteriofago) recombinante

VECTORES TRANSPORTADORES: PLÁSMIDOS Muy aumentado Nucleoide o Genóforo

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.

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

TERAPIA GÉNICA HUMANA

TERAPIA GÉNICA Transferir un gen humano normal a una bacteria para clonar y obtener: Una hormona: insulina, hormona del crecimiento. Una proteína: interferón, factor VIII de coagulación. Vacunas: Hepatitis B, Sarampión, Cólera, SIDA, rabia.. Transferir el gen correcto directamente: Angioge. Transferir a 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…Reproducción asistida. Producción de células madre: Desdiferenciación.

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

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Plátano con gen de la pimienta resistente a bacteria putrefacción

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.

ING.GEN. 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.

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Vida comercial más larga: Resistencia plaga insectos Resistencia a herbicidas Mejores cualidades nutritivas

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

ING.GEN. 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. Tabaco moruno y biocombustibles. ALBA El tabaco moruno junto a chumberas es invasora y útil…

ING. GEN.PRODUCCIÓN ANIMAL 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, GH, insulina 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

ING.GEN. Y PRODUCCIÓN GANADERA

EJEMPLOS DE ING. GENÉTICA Bacterias biorremedadoras. Peces luciérnagas. VISUALIZA la expresión del gen (GFP) CHIVATO. Gusanos de seda con diferentes dolores de seda. Plantas antiminas Biocombustibles por levaduras. Bacterias con genoma sintético: primer ser vivo de laboratorio. Pollos que no transmiten gripe por bloqueo polimerasa M. Chalfie, R. Tsien y O. Shimomura Nobel 2008:GFP Green Fluorescent Protein producida por Hidromedusa aequorea

PROYECTO GENOMA HUMANO Sólo 25.000 genes: Un gen puede ser responsable de más de un polipéptido.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. Discutir las cuestiones éticas, legales y sociales que se derivan del proyecto.

HUELLAS GENÉTICAS: INVESTIGACIÓN FORENSE Secuencias de ADN repetitivo VNTR ( Variable Number of Tandem Repeats) que se usan para identificar a la persona. Pueden ser: Microsatélite : secuencia de 2 a 6 pb (pares bases) , normalmente 4. Minisatelites: secuencia de unas 100 pb. ADN mitocondrial: Presenta herencia materna y es más estable que el ADN cromosómico. El cromosoma Y: Se analizan microsatélites y nucleótidos simples. Alec Jeffreys

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

El concepto de identificación por ADN se introdujo en 1985 por parte del genetista inglés Alec Jeffreys Encontró que ciertas regiones contiguas del ADN humano contenían secuencias repetidas (minisatélites).

Regiones que se denominan VNTRs (Variable Number of Tandem Repeats) Además descubrió que el número de repeticiones variaba de un individuo a otro. Individuo A: 8 veces repetido Individuo B: 3 veces repetido

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.