MODIFICACIÓN GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA

Presentación del tema: "MODIFICACIÓN GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA"— Transcripción de la presentación:

1 MODIFICACIÓN GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA
Genética II

2 1. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR: polymerase chain reaction) Se puede usar para amplificar pequeñas cantidades de ADN. 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 y elaborar un “perfil de ADN”. 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:

3 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.

4 PCR El proceso de la PCR (polymerase chain reaction) es generalmente el primer paso para la creación de un perfil de ADN. Este proceso puede multipilcar pequeñas cantidades de ADN en unos minutos. 1o. Se agrega una enzima especial: ADN polimerasa estable al calor. Esta enzima se une al ADN y permite su replicación. 2do. La muestra de ADN se calienta a 93º C, luego se enfría y se vuelve a recalentar. Cada recalentamiento duplica el número de copias. Después de retpetir este proceso 30 veces se obtiene suficiente ADN para su análisis.

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

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7 2. 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.

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9 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.

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11 Pruebas con ADN laboratorio virtual de electroforesis:

12 Comparación de perfiles de ADN:
¿Quién es el padre de ese niño?

13 3. El Proyecto Genoma humano
El Proyecto Genoma humano: conocer la secuencia de bases (ATGC) de los 22 autosomas +2 cromosomas sexuales del ser humano.

14 El Proyecto Genoma Humano es un proyecto internacional de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares nucleótidos que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente genes del genoma humano. El proyecto se inició en 1990 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 Finalmente el genoma completo fue presentado en abril del 2003, dos años antes de lo esperado.

15 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 y 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.

16 The Human Genome Project
Humane Chromosome 3 from Science Human Genetic Map, Genome Map V (Life Technologies)

17 ¿Cuanto costó a los contribuyentes estadounidenses el Proyecto Genoma Humano?
En 1990, el Congreso estableció el financiamiento para el Proyecto Genoma Humano y fijó como fecha de terminación el Los estimados iniciales eran $3.000 millones, terminó costando menos de lo esperado, cerca de $2.700 millones en dólares del año fiscal Además, el proyecto se terminó dos años antes. Este costo se justifica por sí solo si se considera que la investigación basada en el genoma jugará un papel importante en industrias biotecnológicas y de desarrollo de medicamentos, sin mencionar el mejoramiento de la salud humana.

18 ¿Quién participó en el Consorcio Internacional del Proyecto Genoma Humano?
El Proyecto Genoma Humano no se hubiera terminado tan pronta y eficazmente sin la fuerte participación de las instituciones internacionales. En Estados Unidos, los contribuyentes al esfuerzo incluyen a los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), que empezaron a participar en 1988 cuando crearon la Oficina para la Investigación del Genoma Humano, que luego fue ascendida a Centro Nacional para la Investigación del Genoma Humano en 1990, y después a Instituto Nacional para la Investigación del Genoma Humano (NHGRI) en 1997; y el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU., donde las discusiones sobre el PGH empezaron ya en Sin embargo, casi toda la secuenciación verdadera del genoma fue realizada en numerosas universidades y centros de investigación en todo Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, Alemania, Japón y China.

19 Sitio Web del Proyecto Genoma Humano:

20 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.

21 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 (endonucleasas) en determinadas secuencias. Los fragmentos de ADN de otro 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.

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25 Summary of the FDA’s Inventory of Completed Biotechnology Consultations on Genetically Engineered Foods as of June 30th, Crops listed in order of relative abundance of genetically engineered crop consultations (corn having the most consultations). This information is available to the public:

26 La transcriptasa inversa cataliza la producción de ADN a partir de ARN
La transcriptasa inversa, transcriptasa reversa o retrotranscriptasa es una enzima que tiene como función sintetizar ADN de doble cadena utilizando como molde ARN monocatenario, es decir, catalizar la retrotranscripción o transcripción inversa. Esta enzima se encuentra presente en los retrovirus como el HIV.

27 La característica única que distingue a los retrovirus y permite su clasificación es la necesidad de transformar su información genética, que está en forma de ARN, en ADN (proceso de transcripción inversa) mediante una enzima que poseen, conocida como transcriptasa inversa.

28 Aplicaciones Producción de insulina humana por medio de bacterias
De las células pancreáticas productoras de insulina, se aisla el ARNm formado a partir de los genes que codifican para esta proteína. - Por acción de la enzima retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, obtenida a partir de los virus, este ARN se transforma en un ADNC monocatenario primero y luego, ADN bicatenario (dos cadenas). - El ADN así obtenido se inserta en un plásmido (trozo de ADN bacteriano circular) “cortado” mediante enzimas de restricción. Para “pegarlo” se usan las ligasas. - Al añadir estos plásmidos a un cultivo de bacterias, algunas incorporarán este ADN recombinante . - Puesto que las bacterias se reproducen rápidamente, en poco tiempo se consiguen muchas bacterias con el gen para la insulina. - Mediante otras técnicas, se induce en estas bacterias la expresión de ese gen, es decir, se provoca que estas bacterias produzcan la insulina.

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30 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). Microvideo de Sci Am:

31 Transferencia de genes para producir plantas genéticamente modificadas (GMO)
Introducción del gen Bt (de la bacteria Bacillus turingiensis) que hace que la planta se vuelva tóxica para las orugas.

32 Videos En contra: https://www.youtube.com/watch?v=M_ztZGbLEJ0
Equilibrada:

33 Plantas genéticamente modificadas: ¿Oportunidad o riesgo?
Tema para la discusión y la polémica Plantas genéticamente modificadas: ¿Oportunidad o riesgo? Videos: - Monsanto: Extinction Monsanto expone su biotecnología:

34 Visión negativa de la Ingeniería genética
Monsanto playing with our genetic heritage

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36 GMO Discuta los beneficios potenciales y los posibles efectos perjudiciales de un organismo genéticamente modificado (GMO)

37 5. Clonación Clon = Los clones son grupos de organismos idénticos genéticamente, derivados de una única celula parental original. Muchas especies vegetales y algunas especies animales presentan métodos naturales de clonación. Los animales se pueden clonar en la fase embrionaria mediante la división del embrión en mas de un grupo de células. Se han desarrollado métodos para clonar animales adultos usando células diferenciadas.

38 ¿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.

39 ¿Son “clones” los gemelos idénticos?

40 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 Video:

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42 ¿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.

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44 En la clonación no hay Fecundación, ni está involucrado un esperma

45 ¿Puede generar problemas la modificación genética y la clonación de animales o plantas, o el reconocimiento de patentes sobre seres vivos? 10 December 1999, Muenchen Germany Dolly sheep protest against patents on life at office for European patents.

46 ¿Es ético clonar seres humanos?

47 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 de seres humanos.

48 Clonación reproductiva
Existe entre la comunidad científica una actitud bastante generalizada de rechazo hacia la clonación humana con fines reproductivos: bajo porcentaje de éxitos, alto número de óvulos requerido, posibilidad de alteraciones o enfermedades en los clones... También hay argumentos antropológicos más sólidos en contra de este tipo de clonación. Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación.

49 Clonación reproductiva. Algunos argumentos antropológicos
El clonado sería seleccionado positivamente por otros, que han decidido cuál va a ser su dotación genética y sus características biológicas. El clonado sería generado con un fin: emular a alguien cuyas características interesan por algún motivo: un hijo fallecido al que se pretende sustituir, un genio cuyas habilidades interesa mantener, etc. Las consecuencias psicológicas de esa presión serían imprevisibles. El clonado carecería de las relaciones elementales de familia: no tendría en absoluto padre, ni propiamente hablando madre: tendría un “hermano gemelo mayor”, “una madre ovular” (¿citoplásmica?) y “una madre de alquiler.” Se puede formular positivamente lo expuesto diciendo que, cualquier ser humano tiene derecho a que: § Ningún tercero decida su componente genético. § Ser querido por sí mismo y no para conseguir un fin, como emular o reemplazar a alguien (planteamiento que supone, además, un desconocimiento total de cómo son los seres humanos). § Tener un padre y una madre de los que procede, también biológicamente y que son responsables de él. Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación.

50 Clonación terapéutica
Consistiría en combinar la técnica de clonación con la de obtención de células madre embrionarias, para curar a adultos que tuviesen una enfermedad que pudiera resolverse mediante transplante celular. Salta a la vista que el término “terapéutico” aplicado a este proceso es equívoco: es terapéutico para un ser humano, pero a costa de la vida de otro. La ilicitud de este tipo de clonación se basa en el derecho a la vida que exige la dignidad de todo ser humano, independientemente de su grado de desarrollo. Nadie tiene derecho a la salud a cualquier precio, y menos si el precio es otra vida humana. Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación.

51 FIN