Biotecnología 27/05/2013.

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1 Biotecnología 27/05/2013

2 Objetivo: Explicar los principios básicos de ingeniería genética y sus aplicaciones

3 Biotecnología o Ingeniería genética, es un método científico que modifica las características hereditarias de un organismo en un sentido predeterminado mediante la alteración de su material genético.

4 Utilizada en…. Clonación. Técnicas de ADN recombinante.
Aumento en la producción de cultivos. Elaboración de vacunas. Alteración de las características del ganado.

5 Técnica de ADN recombinante
El primer paso consiste en identificar y aislar el DNA responsable de un determinado fenotipo (es decir, que codifique para la producción de una cierta proteína). Una vez obtenido, el gen (o genes) responsable del fenotipo se fusiona con otros fragmentos de DNA para formar moléculas de DNA recombinante Los plásmidos son moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben independientes del ADNcromosómico. Están presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras. Su tamaño varía desde 1 a 250 kb. El número de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia hasta algunos cientos por célula. El término plásmido fue presentado por primera vez por el biólogo molecular norteamericano Joshua Lederberg en Las moléculas de ADN plasmídico, adoptan una conformación tipo doble hélice al igual que el ADN de los cromosomas, aunque, por definición, se encuentran fuera de los mismos. Se han encontrado plásmidos en casi todas las bacterias. A diferencia del ADN cromosomal, los plásmidos no tienen proteínas asociadas. En general, no contienen información esencial, sino que confieren ventajas al hospedador en condiciones de crecimiento determinadas. El ejemplo más común es el de los plásmidos que contienen genes de resistencia a un determinado antibiótico, de manera que el plásmido únicamente supondrá una ventaja en presencia de ese antibiótico.

6 Plásmidos. Son moléculas de ADN circular, con un tamaño menor que el del cromosoma. Se replican con independencia del cromosoma bacteriano ya que tienen su propio origen de replicación. En la figura  tenemos un gen(color rojo) que interesa insertar en un plásmido (color turquesa)

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8 1. Se selecciona el gen que se desea transferir. 2
1. Se selecciona el gen que se desea transferir. 2. Se utiliza la enzima de restricción necesaria para cortar una determinada secuencia de nucleótidos de una cadena de ADN (N). 3. Por otra parte se toma una bacteria, Escherichia coli, y se corta el plásmido con la misma enzima de restricción que se utilizó para el gen. 4. Se añaden los fragmentos de ADN (N) al plásmido abierto. 5. El fragmento (N) se une al plásmido por medio de la enzima ligasa. El plásmido con el fragmento N insertado se denomina plásmido recombinante. 6. Al replicarse el ADN bacteriano en la interfase, también se replica el ADN del plásmido recombinante. Al dividirse la bacteria por fisión binaria, se divide también el plásmido que posee el fragmento insertado (N) 7. Los plásmidos recombinantes formados pueden ser introducidos en nuevas células huésped y clonados.

9 Oreja humana en el lomo de un ratón.
Investigando con ratones El Dr. Charles Vacanti y la Dra. Linda Griffith, de la universidad y del intituto de tecnologia de Massachusetts (MIT), colocaron un fragmento de cartilago de oreja humana en la estructura de polímero, y la introdujeron bajo la piel de un ratón "desnudo", es decir, un roedor desprovisto de pelo y con un sistema inmunológico que no rechaza los cuerpos extraños. Nutridas por la sangre del animal, las células del cartílago colonizaron poco a poco el polímero, que al mismo tiempo, se disolvía. el resultado es que el ratón lleva sobre su lomo una pieza de cartilago que tiene exactamente la forma de una oreja. De hecho, la idea sería, si todo sale bien, la de implantar directamente este tipo de estructura en un paciente, de manera que él mismo pueda desarrollar su nueva oreja. Los científicos estan tratando de crear en el laboratorio, órganos tan auténticos como los naturales. Las ventajas consisten en que estarán hechos a la medida, con garantía de ser ciento por ciento biológicos, por lo que serán mejor tolerados por los pacientes y tendrán un mejor desempeño que las prótesis. Un método similar podría permitir la creación de órganos vitales enteros y funcionantes, como higado o riñones, a partir de un pequeño cultivo de células del paciente necesitado. Por lo tanto, se vislumbra la posibilidad de que el hombre sea capaz de "fabricar" los órganos que le hagan falta sin necesidad de un donador.

10 Alimentos transgénicos
Producidos a través de un organismo modificado genéticamente. Su finalidad es obtener alimentos en condiciones adversas y aumentar la productividad. Resistencia a insectos. Contrarrestar las plagas de insectos.  Menor uso de insecticidas. Menor impacto en el ecosistema. Salud de los trabajadores que manipulan losplaguicidas. Hoy en día… se experimenta con la creación del Salmon (Aqua Bounty). Desarrollarse en la mitad de tiempo. Gen anticongelante.

11 ¿Qué consecuencias tiene consumirlos a temprana edad?
Posiblemente pueden provocar reacciones alérgicas, y resistencia a los antibióticos. Alimentospatentados.  empobrece el suelo,contamina lasaguas, debido alabuso deplaguicidas yherbicidas, y susinsumos asociadosgenerandeforestación. Alimentos libres. Mantienen lascaracterísticasoriginales. No afectan el suelo. Las plantas modificadas están preparadaspara que sus semillas, que tienen patentes, nosean útiles en otra siembra, obligando alagricultor a continuar comprándolas a lastransnacionales. Significan desempleo, porqueen los cultivos transgénicos se usa muy pocamano de obra. De esta forma se está abriendopaso a una agricultura sin agricultores, conuna mayor concentración de la tierra y máspobreza. Argentina, con catorce millones dehectáreas de cultivos transgénicos es un

12 Clonación

13 Todas las células de un individuo derivan de una célula inicial: el cigoto.
Se obtiene por la fusión de los pro-núcleos. El cigoto comienza a dividirse .

14 Dolly fue el primer animal en ser generado a partir de una célula somática.
Sin fecundación. Célula obtenida dela ubre. Transferencia nuclear.

15 La historia de Dolly Fue en realidad una oveja resultado de una combinación nuclear desde una célula donante diferenciada a un óvulo no fecundado y anucleado (sin núcleo). La célula de la que venía Dolly era una célula ya diferenciada o especializada, procedente de un tejido concreto, la glándula mamaria, de un animal adulto (una oveja Fin Dorset de seis años), lo cual suponía una novedad. Hasta ese momento se creía que sólo se podían obtener clones de una célula embrionaria, es decir, no especializada. Cinco meses después nacía Dolly, que fue el único cordero resultante de 277 fusiones de óvulos anucleados con núcleos de células mamarias. Dolly vivió siempre en el Instituto Roslin. Allí fue cruzada con un macho Welsh Mountain para producir seis crías en total. De su primer parto nace "Bonnie", en abril de  Al año siguiente, Dolly produce mellizos: "Sally" & "Rosie", y en el siguiente parto trillizos: "Lucy", "Darcy" & "Cotton".2 En el otoño de 2001, a los cinco años, Dolly desarrolla artritis comenzando a caminar dolorosamente, siendo tratada exitosamente con medicamentos antiinflamatorios.3 [editar]Muerte El 14 de febrero de 2003, Dolly fue sacrificada debido a una enfermedad progresiva pulmonar.4 Piénsese que un animal de la raza Finn Dorset como era Dolly tiene una expectativa de vida de cerca de 11 a 12 años, pero Dolly vivió sólo seis años y medio. La necropsia mostró que tenía una forma de cáncer de pulmón llamada Jaagsiekte, que es una enfermedad de ovejas, y está causada por el retrovirus JSRV.5 Los técnicos de Roslin no han podido certificar que haya conexión entre esa muerte prematura y el ser clon, pues otras ovejas de la misma manada sufrieron y murieron de la misma enfermedad.4 Tales enfermedades pulmonares son un particular peligro en las estabulaciones internas, como fue la de Dolly por razones de seguridad. Sin embargo, algunos han especulado que había un factor agravante al deceso de Dolly y era que tenía una edad genética de seis años, la misma edad de la oveja de la cual fue clonada.6 Una base para esta idea fue el hallazgo de sus telómeros cortos, que son generalmente el resultado del proceso de envejecimiento.7 8 Sin embargo, el Roslin Institute ha establecido que los controles intensivos de su salud no revelaron ninguna anormalidad en Dolly que pudieran pensar en envejecimiento prematuro.6

16 Genoma humano

17 Genoma humano Los humanos poseemos alrededor de diez billones de células. Cada célula mantiene la información en 46cromosomas. En cada cromosoma existe un numero determinado de genes que generan proteínas y regulan procesos. Se estima que el genoma humano posee 3.200millones de secuencias de base.

18 Genoma humano Los objetivos del Proyecto fueron: • Identificar los aproximadamente cien mil genes humanos en el ADN. (Se pensaba que ese era el número de genes). • Determinar la secuencia de tres billones de bases químicas que conforman el ADN. • Acumular la información en bases de datos. • Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación. • Desarrollar herramientas para análisis de datos. • Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que se derivan del proyecto Transferencia de núcleos de células humanas a óvulos de animales. b. Clonación desde células de las mismas especies y obtención de células indiferenciadas desde el embrión, en los primeros estados de desarrollo. c. En Chile se prohíbe la clonación humana, a partir de la ley promulgada el 11 de octubre de 2005. d. Los principios básicos son el respeto de la vida humana en todos sus estados de desarrollo, por lo que existen controversias éticas que deben ser consideradas para aplicar o rechazar esta técnica. Evalúa tu actitud a. Los factores que se deben considerar son la importancia que se da a la vida humana y al mejoramiento de la calidad de vida. Por otra parte, existen intereses económicos de por medio ya que grandes laboratorios se interesan en esta técnica, que contribuye con una nueva fuente de negocios. b. La información científica sobre estos temas llega a discutirse en un sector limitado de la sociedad, es por ello que se debe informar sobre estas técnicas para que los ciudadanos tomen posturas críticas sobre el tema. Lectura científica (página 42) a. Son dilemas éticos la clonación, la aplicación de tratamientos a personas moribundas, la eutanasia, la atención médica de urgencia, el aborto terapéutico, el uso de drogas como la marihuana con fines terapéuticos, la fertilización artificial, la interrupción de un embarazo cuando el feto presenta dificultades, etcétera. b. Se debe considerar la posición de la persona, su calidad de vida y la legislación actual sobre el tema.

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20 ¿Qué técnicas se utilizan para desarrollar un alimento transgénico?
La creación de un alimento transgénico es posible gracias al desarrollo de algunas técnicas de ingeniería genética. La más utilizada es la denominada técnica del “ADN recombinante”.

21 ¿Cómo se obtiene un alimento transgénico?
Para incorporar una nueva función a una planta, por ejemplo maíz, los investigadores identifican un gen con una característica y una función específica en una especie animal o vegetal, por ejemplo: un gen de una bacteria que habita en el suelo denominado Bacillus Thuringiensis BT, que produce toxinas contra insectos. Se aísla y se corta este gen del bacilo y se inserta en el material genético de un tipo de maíz. Este maíz genéticamente modificado producirá la toxina Bt, evitando las plagas de insectos, especialmente, gusanos.

22 ¿Cómo se identifican semillas o plantas transgénicas?
Las empresas que elaboran estos productos modificados genéticamente necesitan poder identificarlos y diferenciarlas de las tradicionales, entonces agregan otro gen denominado “gen marcador”, por ejemplo, un gen que produce enzimas que destruyen antibióticos o “gen para la resistencia antibiótica”. Así, cuando se necesita identificar las semillas transgénicas, se ponen sus células en un medio de cultivo con el antibiótico al que la semilla es resistente. Si mantienen el crecimiento significa que son semillas modificadas genéticamente. Pero existe otra limitante a controlar y es que todas las células cuentan además, con un sistema que inactiva los genes extraños cuando éstos son introducidos. Entonces, para que la célula acepte estos nuevos genes, se introduce otro gen que inactiva a los genes inhibidores, el denominado “gen promotor”, por ejemplo el Virus del Mosaico de la Coliflor, cuya función es bloquear a los genes inhidores y permitir que los nuevos genes trabajen en la planta donde fueron introducidos.

23 ¿Quiénes crearon los alimentos transgénicos?
Como una nueva estrategia comercial y para aumentar sus ventas, grandes empresas de productos químicos, como por ejemplo herbicidas, desarrollaron plantas transgénicas que son resistentes a las sustancias que ellas mismas producen. De esta manera se puede rociar el cultivo con el herbicida, eliminando todas las malezas pero manteniendo resistente la semilla transgénica sembrada. Esta estrategia asegura la venta de un paquete: semillas y herbicida, relación comercial que se establece bajo estrictos contratos. Estos contratos determinan por ejemplo prohibiciones de resiembra a los agricultores, asegurando de este modo la compra anual de semillas y su correspondiente herbicida. Estos productos son patentados, estableciéndose además, una serie de condiciones de uso que limitan las prácticas agrícolas tradicionales y que generan demandas judiciales hacia los campesinos cuando éstas no se cumplen, por ejemplo, guardar semillas de un año para otro. Podemos decir que los alimentos transgénicos son una opción alimentaria impuesta por los intereses comerciales de grandes empresas.

24 ¿Tienen efectos los alimentos transgénicos en la salud humana?
Una de las grandes limitantes en este tema es que todos los estudios relacionados con la salud humana han sido desarrollados por las empresas productoras de transgénicos o por científicos o universidades contratadas por ellas. Estos conflictos de intereses han hecho que existan muchas incertidumbres en relación al tema. Los escasos estudios independientes realizados apuntan a: Resistencia a antibióticos. Los genes marcadores de resistencia a antibióticos presentes en muchos de los alimentos transgénicos pueden ser traspasados a bacterias del tracto gastrointestinal, causando resistencia a antibióticos tanto en gérmenes de los suelos y animales, así como también en seres humanos, limitando el uso de antibióticos como ampicilina, tetracilina, amikacina y sus productos relacionados. Alergias. Cada vez que en la transgenia se utilizan genes de un producto que es conocido como alergénico debe ser cuidadosamente evaluado. Sin embargo, a pesar de esta medida de precaución, han existido liberaciones de transgénicos en el mercado que tienen una conocida capacidad alergénica y originalmente se habían autorizado sólo para consumo animal. A pesar de estas medidas, éstos se han comercializado erróneamente para consumo humano debiendo ser retiradas todas las partidas presentes en el mercado (Maíz Starlink año 2000). El punto es que cada vez que se incorpora un nuevo gen a una cadena de ADN, se incorpora también la capacidad de producir nuevos procesos metabólicos y nuevas sustancias, situación que dependerá además del sitio del ADN donde quedan incorporados estos nuevos genes y de la evolución y modificación que tenga el transgénico en el tiempo. Esto puede generar nuevas sustancias alergénicas o tóxicas, las que no siempre son evaluadas y controladas tanto en el corto como en el largo plazo, en forma independiente y sin que medien conflicto de intereses.

25 ¿Tienen efectos ambientales los cultivos transgénicos?
Existen muchas evidencias, claramente documentadas, de riesgos ambientales o de alteración en la preservación de la biodiversidad producida por estos tipos de cultivos: Se han encontrado malezas resistentes a los herbicidas utilizados en los cultivos transgénicos, lo que determina un uso en cantidad cada vez importante del producto tóxico, contaminando la tierra de cultivo. Esto hace necesario incorporar otros tipos de herbicidas y sustancias aún más tóxicas. Desaparición de variedades de plantas más antiguas, variedades originarias, como consecuencia de polinización cruzada con especies transgénicas. Desaparición de variedades o cepas más antiguas por falta de cultivo. Desaparición de especies (insectos, plantas u otros organismos) por efecto de estos nuevos compuestos químicos nocivos (insecticidas) o como consecuencia del desplazamiento por cultivo de plantas transgénicas. Alteración en especies no transgénicas por transferencia de genes. Aparición de microorganismos resistentes a antibióticos que alteran el equilibrio ecológico de los suelos.