BIOTECNOLOGÍA E INGENIERÍA GENÉTICA

BIOTECNOLOGÍA Es el conjunto de técnicas mediante las que se obtienen productos útiles para las personas a partir de seres vivos, sus partes o sus productos. Se viene empleando desde tiempos remotos, cuando se empezaron a seleccionar plantas para su cultivo o animales para su domesticación. Otros procesos biotecnológicos muy antiguos son la obtención de alimentos como el vino, la cerveza, el queso...

INGENIERÍA GENÉTICA Es una rama moderna de la biotecnología. Consiste en el uso de diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos, básicamente mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros. En muchos casos, el objetivo de la biotecnología es la clonación (obtención de copias idénticas) a varios niveles y para distintos fines, bien a nivel de organismo o bien a nivel de genes.

INGENIERIA GENÉTICA: Herramientas para manipular genes

ADN ESPECIE 1 ADN ESPECIE 2

CORTE CON ENZIMAS DE RESTRICCIÓN

APROXIMACIÓN DE ADNs 1 Y 2 QUE TIENEN EXTREMOS COMPLEMENTARIOS “ADHESIVOS” O “PEGAJOSOS”UNION MEDIANTE ADN LIGASA

OBTENCIÓN DEL ADN RECOMBINANTE

ADN ESPECIE 1 ADN ESPECIE 2

Herramientas para manipular genes

VECTORES EN INGENIERÍA GENÉTICAPLASMIDOS VIRUS

Etapas de la ingeniería genética

El gen se corta mediante enzimas de restricción.

El plásmido se corta mediante las mismas enzimas de restricción.

Plásmido de una bacteria que se extrae de la misma para su posterior manipulación

Se unen mediante la ADN ligasa

Se consigue obtener muchas copias del gen deseado ya que las bacterias se reproducen con mucha rapidez

El plásmido modificado se introduce en el interior de la bacteria

Aplicaciones de la ingeniería genética

Aplicación de la ingeniería genética en la producción de insulina (válido para cualquier otra proteína)

De una célula de un páncreas sano se extrae el gen de la INSULINA

Todo este proceso se puede realizar ahora en plan industrial, de manera que las bacterias modificadas se cultivan en grandes cantidades para luego extraer y purificar la proteína que han fabricado gracias al gen introducido.

Aplicaciones de la ingeniería genética: organismos y alimentos transgénicos

ORGANISMOS TRANSGÉNICOS son aquellos que se obtienen al introducir en ellos un gen extraño llamado transgén. El fin es “mejorar” el organismo con el producto del gen introducido.

Gen extraño

Plásmido

La bacteria con el transgén se pone en contacto con células vegetales y, usando diferentes técnicas, el gen deseado se introduce en ellas.

A partir de las células modificadas se obtienen plantas con la característica deseada

Otras formas de introducir el ADN deseado en las células vegetales es “disparando” pequeñas partículas de oro que se han impregnado del gen en cuestión ,del que, previamente, se han hecho miles de copias

Alimentos transgénicos

Aplicaciones de la ingeniería genética:TERAPIA GÉNICA

• Pretende corregir enfermedades genéticas congénitas y debidas a genes defectuosos que no fabrican las proteínas adecuadas. Se trata de introducir en las células enfermas del organismo el gen sano con el fin de corregir la deficiencia.

• Se emplean vectores como virus y hay dos formas de terapia: terapia ex vivo y terapia in vivo.

Terapia génica ex vivo

• Se extraen células del paciente con genes defectuosos y , en el laboratorio, a través de vectores (virus), se les transfieren los genes deseados.

• Finalmente las células transformadas se introducen de nuevo en el cuerpo del paciente esperando que no den lugar a tumores y que formen las proteínas de las que se carecía.

Terapia génica ex-vivo

Terapia génica in vivo

• Se introduce el gen correcto en el vector adecuado (liposoma o virus).

• El vector portador de los genes deseados se introduce directamente en el organismo.

• El virus debería penetrar en las células defectuosas y tendría que transferirles el gen sano.

• Las células modificadas deberían fabricar la proteína adecuada.

Terapia génica in vivo

Aplicaciones de la ingeniería genética: CLONACIÓN

Extracción de células mamarias

Obtención de óvulos

Extracción del núcleo

Cultivo de las células mamarias

Fusión de células y desarrollo del embrión en el laboratorio

Nacimiento de una oveja “ Dolly”

Implantación del embrión en una tercera oveja

TRATA DE OBTENER, BIEN CÉLULAS O BIEN ORGANISMOS IDÉNTICOS A OTRAS CÉLULAS U ORGANISMOS ORIGINALES. “SE TRATA DE HACER COPIAS IDÉNTICAS”

Embrión

Embarazo y parto

Clonación terapéutica Se trata de obtener células sanas con el fin de sustituir a células defectuosas. Estas células sanas deben ser capaces de dar lugar a cualquier tipo de tejido para poder sustituir, así, a las células enfermas o muertas. Las mejores células de estas características son las células madre embrionarias, es decir, células procedentes del embrión en los primeros momentos de su desarrollo, que son capaces de generar cualquier tipo de tejido. Dado que estas células ya no existen en los organismos adultos, podría recurrirse a utilizar embriones creados con ese fin (lo que plantea problemas éticos, al tener que destruir embriones ) o a usar células madre adultas que son similares a las embrionarias en sus propiedades. Estas células madre adultas se descubrieron en 2001 en la médula ósea y posteriormente en otros tejidos. Las mencionadas células pueden dar lugar a cualquier tipo de células adultas (óseas, musculares…) al cultivarlas en un laboratorio en condiciones adecuadas. La TERAPIA CELULAR se basa en usar estas células para corregir enfermedades debidas a células anómalas o muerta como: diabetes (células del páncreas que no producen insulina), leucemia (cáncer de células sanguíneas), infarto de miocardio (células del corazón muertas), etc.

Clonación terapéutica

Células madre adultas de médula ósea

SEGÚN SU CULTIVO EN UN LABORATORIO, DAN LUGAR A UNAS CÉLULAS U OTRAS, QUE SE TRASPLANTAN AL ÓRGANO EN CUESTIÓN

Biotecnología: Proyecto Genoma HumanoImportantes los conceptos de proteómica y genómica.

El Proyecto Genoma Humano se planteó con la finalidad de identificar la secuencia de los genes del ser humano. En el año 2003 se completó la secuenciación de todo el genoma con descubrimientos sorprendentes:•Tenemos muchos menos genes de los que se pensaba (entre 20 000 y 25 000, se pensaba que 100 000) y muchos de ellos son similares a los de organismos muy sencillos.•Sólo el 1,5% del genoma corresponde a exones que codifican para proteínas. Otra parte importante corresponde a intrones y a zonas reguladoras (40%). El resto (59%), posee muchas zonas de secuencias repetitivas de las que se desconoce su función, incluso se le ha “mal” llamado “ADN basura”.• La PROTEÓMICA (ciencia que estudia el conjunto de proteínas de un ser) nos ha revelado que el número de proteínas del ser humano es mayor que el número de genes, lo cual parece indicar que cada gen puede dar lugar a , no sólo una, sino a varias proteínas, parece ser que depende de los intrones que se eliminen en el proceso de maduración. Después de la secuenciación del ADN humano se ha secuenciado el genoma de otras muchas especies lo que ha dado lugar a la aparición de una nueva ciencia llamada GENÓMICA (estudia los genomas los seres vivos). El conocimiento del genoma humano puede servir para detectar a individuos portadores de enfermedades genéticas y se podrá evaluar la posibilidad de que la enfermedad se manifieste , pudiendo actuar de forma preventiva en caso de ser necesario. El uso de los análisis de ADN plantea numerosos problemas éticos, especialmente los relacionados con la privacidad y voluntariedad de estos análisis tan detallados y minuciosos. ¿Quién contrataría a una persona de la que se sabe que puede enfermar con el tiempo? ¿Qué compañía le haría un seguro de vida? ¿Sería esto justo…?

Implicaciones de la biotecnología