Ingeniería Genética y Biotecnología Genética II Ingeniería Genética y Biotecnología

Explorando el ADN Copiando ADN en un laboratorio: la reacción en cadena de la polimerasa (PCR: polymerase chain reaction) para copiar y amplificar cantidades mínimas de ADN. Perfiles de ADN: aplicación del análisis de ADN en pruebas de paternidad y en investigaciones forenses. El Proyecto Genoma humano: conocer la secuencia de bases (ATGC) de los 23 cromosomas del ser humano. Transferencia de genes: copiar y pegar genes para “construir” nuevos organismos. Clonación de células y animales.

1. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR: polymerase chain reaction) La PCR es una técnica que permite que a partir de cantidades pequeñas de ADN se puedan hacer millones de copias. De esta forma se puede tener una cantidad suficiente de ADN para poder realizar un análisis. Por ejemplo, en la escena de un crimen, se pueden obtener una pequeña cantidad de células. Usando la técnica PCR, los forenses pueden multiplicar copias del ADN y en unas horas tener suficiente material para hacer una electroforesis en gel. Video: http://www.youtube.com/watch?v=eEcy9k_KsDI

PCR Este proceso se lleva a cabo en un equipo llamado termociclador. Este aparato realiza los ciclos en los tiempos y temperaturas programadas de forma exacta.

PCR La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se usa para copiar y amplificar cantidades mínimas de ADN.

Electroforesis en gel En la electroforesis en gel los fragmentos de ADN se desplazan en un campo eléctrico y se separan en función de su tamaño. Se usan enzimas para cortar un filamento de ADN en fragmentos de diferentes tamaños y propiedades. Luego estos fragmentos son separados usando una gel expuesto a un campo eléctrico. Los fragmentos se moverán según su tamaño y carga, dejando un rastro que puede compararse con el de fragmentos de otros individuos.

La corriente eléctrica hace que los trozos se muevan hacia el extremo positivo (en este caso, hacia abajo) Los segmentos más grandes se quedan cerca del origen, y los pequeños avanzan más hacia el extremo.

Pruebas con ADN http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/gel/forensics/

3. El Proyecto Genoma humano El Proyecto Genoma humano: conocer la secuencia de bases (ATGC) de los 23 cromosomas del ser humano.

El Proyecto Genoma Humano es un proyecto internacional de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional. El proyecto, dotado con 90.000 millones de dólares, fue fundado en 1990 en el Departamento de Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, bajo la dirección de James D. Watson, con un plazo de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los avances en el campo de la genómica, así como los avances en la tecnología computacional, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2001 . Finalmente el genoma completo fue presentado en abril del 2003, dos años antes de lo esperado. http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano

El Genoma Humano es la secuencia de ADN de un ser humano El Genoma Humano es la secuencia de ADN de un ser humano. Está dividido en 24 fragmentos, que conforman los 23 pares de cromosomas distintos de la especie humana (22 autosomas y 1 par de cromosomas sexuales). El genoma humano está compuesto por aproximadamente entre 25000 y 30000 genes distintos. Cada uno de estos genes contiene codificada la información necesaria para la síntesis de una o varias proteínas (o ARN funcionales, en el caso de los genes ARN). El "genoma" de cualquier persona (a excepción de los gemelos idénticos y los organismos clonados) es único. Conocer la secuencia completa del genoma humano puede tener mucha relevancia en cuanto a los estudios de biomedicina y genética clínica, desarrollando el conocimiento de enfermedades poco estudiadas, nuevas medicinas y diagnósticos más fiables y rápidos. Sin embargo descubrir toda la secuencia génica de un organismo no nos permite conocer su fenotipo. Como consecuencia, la ciencia de la genómica no podría hacerse cargo en la actualidad de todos los problemas éticos y sociales que ya están empezando a ser debatidos. Por eso el Proyecto Genoma necesita una regulación legislativa relativa al uso del conocimiento de la secuencia genómica, pero no tendría por qué ser un impedimento en su desarrollo, ya que el saber en sí, es inofensivo. http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano

4. Ingeniería Genética: se refiere a la transferencia de genes, esto es copiar y pegar genes para “construir” nuevos organismos. La ingeniería genética es la tecnología de la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro, que posibilita la creación de nuevas especies (organismos genéticamente modificados = GM ó GMO), la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos. En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética. En 1997 se clona el primer mamífero, la Oveja Dolly. Actualmente la Ingeniería Genética está trabajando en la creación de técnicas que permitan solucionar problemas frecuentes de la humanidad como, por ejemplo, la escasez de donantes para la urgencia de trasplantes. En este campo se están intentando realizar cerdos transgénicos que posean órganos compatibles con los del hombre. Ref. http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_gen%C3%A9tica

Transferencia de genes El uso de E. coli en la aplicación de técnicas genéticas está bien documentado. La mayor parte de su ADN se encuentra en un cromosoma circular, aunque también posee plásmidos (cadenas circulares más pequeñas de ADN). Estos plásmidos pueden ser extraídos y cortados con enzimas de restricción en determinadas secuencias diana. Los fragmentos de ADN deotro organismo también pueden ser cortados por la misma enzima de restricción, pudiendo añadirse posteriormente estos fragmentos al plásmido abierto y volver a cerrar el mismo mediante la acción de una ligasa. Los plásmidos recombinantes formados pueden ser introducidos en nuevas células huésped y clonados.

Transferencia de genes Ejemplos de organismos genéticamente modificados (GMO) hay muchos: plantas de tomate con tolerancia a una mayor salinidad, la síntesis de betacaroteno (precursor de la vitamina A) en el arroz, plantas de cultivo resistentes a herbicidas y leche de oveja con factor IX (factor de coagulación sanguínea en seres humanos).

Transferencia de genes para producir plantas genéticamente modificadas (GMO)

Plantas genéticamente modificadas: ¿Oportunidad o riesgo? Videos: http://www.youtube.com/watch?v=1H9WZGKQeYg- - Monsanto: Extinction http://www.youtube.com/watch?v=FZ5OxdIq5DY Monsanto expone su biotecnología: http://www.youtube.com/watch?v=pdzJi3H-K1w&feature=channel http://www.youtube.com/watch?v=7A4oAyKOGHg&feature=channel

Monsanto playing with our genetic heritage

GMO Discuta los beneficios potenciales y los posibles efectos perjudiciales de un ejemplo de modificación genética.

5. Clonación La oveja Dolly fue el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. Sus creadores fueron los científicos del Instituto Roslin de Edimburgo (Escocia), Ian Wilmut y Keith Campbell. Su nacimiento no fue anunciado hasta siete meses después, el 23 de febrero de 1997 http://es.wikipedia.org/wiki/Oveja_Dolly Video: http://www.youtube.com/watch?v=txr8-0RaD-A&feature=related

¿Qué es un clon? Clon = grupo de organismos genéticamente idénticos o grupo de células obtenidas a partir de una única célula progenitora. Los clones tiene su ADN idéntico o casi idéntico.

¿Qué es clonar? La clonación puede definirse como el proceso por el que se consiguen copias idénticas de un organismo ya desarrollado, de forma asexual. Estas dos características son importantes: § Se parte de un animal ya desarrollado, porque la clonación responde a un interés por obtener copias de un determinado animal que nos interesa, y sólo cuando es adulto conocemos sus características. § Por otro lado, se trata de hacerlo de forma asexual. La reproducción sexual no nos permite obtener copias idénticas, ya que este tipo de reproducción por su misma naturaleza genera diversidad. http://www.unav.es/cryf/clonacion.html#titulo2

¿Puede generar problemas la clonación de animales o plantas? 10 December 1999, Muenchen Germany Dolly sheep protest against patents on life at office for European patents. http://images.google.com.sv/imgres?imgurl=http://www.greenpeace.org/raw/image_big_teaser/international/photosvideos/photos/dolly-sheep-protest-against-pa&imgrefurl=

Food, Inc. es un documental estadounidense de 2008 dirigido por el cineasta ganador de un Emmy, Robert Kenner. Un comentarista de la revista Forbes encontró la película convincente pero incompleta. La película, según encuentra el crítico, "no aborda la forma en que se podría alimentar al país o al mundo" en el modelo de agricultura sostenible preconizado por los cineastas, y que no aborda las cuestiones críticas de los costos y el acceso. http://es.wikipedia.org/wiki/Food,_Inc. Videos: http://www.youtube.com/watch?v=5eKYyD14d_0&feature=fvst http://www.youtube.com/watch?v=6cb6HwzCkEs&feature=fvst

Implicaciones éticas de la clonación La “clonación reproductiva” consiste en hacer copias de un organismo completo. Un ejemplo es Dolly. La “clonación terapéutica” consiste en la creación de un embrión que proporcione células tronco embrionarias para un uso médico. ¿será éticamente aceptable producir embriones humanos para investigación médica o para curación de otros seres humanos? Discuta los aspectos éticos implicados en la clonación terapéutica de seres humanos.