Ingeniería genética y biotecnología

Ingeniería genética y biotecnología

• La biotecnología es la tecnología basada en la Biología,  especialmente  usada  en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medioambiente y medicina. 

• Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que  involucra  varias  disciplinas  y  ciencias como Biología, bioquímica, genética,  virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras.

Ingeniería genética y biotecnología• Según  el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992,  la  biotecnología  podría  definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos“ (Artículo  2  de Convenio sobre diversidad biológica. Secretaría  del  Convenio  sobre  la  Diversidad Biológica.  Río  de  Janeiro,  1992; La biotecnología en la alimentación y la agricultura FAO)

Ingeniería genética y biotecnología• El  Protocolo  de  Cartagena  sobre  Seguridad  de  la Biotecnología  del  Convenio  sobre  la  Diversidad Biológica define  la biotecnología moderna como  la aplicación de:

• Técnicas in vitro de ácido nucleico,  incluidos el  (ADN)  recombinante y  la  inyección  directa  de ácido nucleico en células u orgánulos, o

• La  fusión  de  células  más  allá  de  la familia taxonómica que  superan  las  barreras fisiológicas naturales  de  la reproducción o  de  la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la  reproducción  y selección tradicional  (Secretaría del  Convenio  sobre  la  Diversidad  Biológica. Montreal, 2000).

Ingeniería genética y biotecnología• Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y se suelen codificarse como:

1.Biotecnología roja: se  aplica  a  la  utilización  de biotecnología  en  procesos médicos  y  el  desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la terapia  génica -consiste en la inserción de  copias  funcionales  de genes defectivos  o ausentes en el genoma de un individuo-. La técnica todavía  está  en  desarrollo,  motivo  por  el  cual  su aplicación  se  lleva  principalmente  a  cabo  dentro de ensayos clínicos controlados, 

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2. Biotecnología blanca: también  conocida como  biotecnología  industrial,  Su  principal objetivo  es  la  creación  de  productos fácilmente  degradables,  que  consuman menos  energía  y  generen  menos  desechos durante  su  producción. La  biotecnología blanca  tiende  a  consumir  menos  recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.

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3. Biotecnología verde: es  la  biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello  es  el  diseño  de plantas  transgénicas capaces  de  crecer  en  condiciones ambientales  desfavorables  o  plantas resistentes  a  plagas  y  enfermedades.  Si  los productos  de  la  biotecnología  verde  como éste  son  más  respetuosos  con  el  medio ambiente o no, es un tema de debate.

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4. Biotecnología azul: también  llamada biotecnología marina, es un término utilizado para  describir  las  aplicaciones  de  la biotecnología  en  ambientes  marinos  y acuáticos.  Aún  en  una  fase  temprana  de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para  la acuicultura,  cuidados  sanitarios, cosmética y productos alimentarios.

Ingeniería genética y biotecnología• La ingeniería genética es  la tecnología de  la manipulación  y  transferencia  de ADN de  un organismo a otro –TRANSGENIA-, que posibilita la creación  de  nuevas especies,  la  corrección  de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.

• La  ingeniería  genética  incluye  un  conjunto  de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan:

1. La tecnología del ADN recombinante;2. La secuenciación del ADN;3. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR en ingles).

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• Cuando  se  transfieren  genes  entre  distintas especies,  la  secuencia  de  aminoácidos  de  los polipéptidos  traducida  a  partir  de  dichos  genes no varia dado que el código genético es universal.

• Para  la  transgenia  se  utiliza  los  plasmidos  –ADN desnudo y circular- de la Escherichia coli

• Estos plásmidos pueden ser extraídos y cortados con  enzimas  de  restricción  en  determinadas secuencias diana.

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• 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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• Entre ejemplos citables sobre  las aplicaciones de  esta  técnica  se  cuentan  las  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).

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• La  técnica  del  PCR  sirve  para  copiar  y amplificar cantidades mínimas de ADN, con lo que  se  consigue  aumentar  el  número  de copias  de  ella,  por  lo  tanto,  con  una mínima cantidad  de  muestra  de  ADN,  se  puede conseguir  toda  la  que  se  necesite  para  un determinado estudio.

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• La electroforesis  en gel de ADN se emplea en técnicas  de  análisis  del  ADN.  Se  la  conoce como Análisis STR (short tandem repetition).

• El  gran  gel  de  poliacrilamida  se  utiliza  para separar  los  fragmentos  de  ADN.  Un  campo eléctrico  es  aplicado,   esto  hace  que  los fragmentos más pequeños de ADN se ejecutan cerca de la parte inferior del gel y todo el gel es escaneado y guardado en un ordenador. 

ANALISIS PCR

• Esto produce una  imagen que muestra  todos  los de  las  bandas  correspondientes  a  diferentes tamaños y repite la escalera alélica.

• Este método no requiere el uso de las normas de tamaño, ya que la escalera alélica se ejecuta junto con las muestras y sirve para este propósito.

• Su  desventaja  son  los  elevados  costos  de  los marcadores  moleculares  como  tintes fluorescentes primers en la tinción de plata

ANALISIS PCR

• Un método mas económico es el de la utilización de capilares en vez de gel (electroforesis capilar), igualmente  se  aplica  corriente  eléctrica  y la separación  de  los  fragmentos  ocurre  de  tal manera  que  los  más  pequeños  fragmentos  de viajan  más  rápido  a  través  de  los  capilares.  La economía esta en que se pueden utilizar muchos capilares  para  hacer  muchos  exámenes simultáneos reduciendo costos

ANALISIS PCR• Estos  métodos  sirven  para  determinar identidad  de  difuntos  desconocidos, paternidad  irresponsable,  autores  de crímenes;  y  en  otros  asuntos,  determinar parentesco  entre  individuos  vegetales  o animales de la misma especie.

• Para  el  caso  especifico  de  la  paternidad irresponsable, se toman muestras de ADN del bebe  a  través  de  las  vellosidades  coriónicas y/o el liquido aminocentético 

Genoma humano• “Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en

las estrellas. Ahora sabemos que está en nuestros genes”. James Watson.

• Es  una  aventura  científica  que  comenzó  en octubre  de  1990  y  se  pensó  llevaría  15  años,  sin embargo  el  14  de  abril  de  2003  se  declaró  el proyecto  finalizado,  cuya  fecha  casualmente coincidió con los 50 años del descubrimiento de la cadena de ADN por Watson y Crick.

• El largo total del genoma humano es de tres mil cien millones de bases.

Genoma humano

• Los  genes  y  otros  importantes  elementos  del genoma  están  casi  todos  en  su  posición correcta,  un  requerimiento  vital  para  los investigadores que intentan localizar un gen que contribuye a una determinada enfermedad.

• Los  datos,  que  abren  una  nueva  era  de  la medicina, serán de libre acceso en los bancos de datos  genéticos  para  investigaciones  en  las diversas ramas.