Revolucion genetica
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LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
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Presentacion para trabajar en clase el tema La Revolución Genética, para el alumnado de primero de bachillerato, materia Ciencias para el Mundo Contemporáneo
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LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: DESVELANDO LOS SECRETOS DE LA VIDA
Objetivo 1.- Conocer el mecanismo que permite que los caracteres se hereden
A1.- Comenta cómo explicaba Darwin el mecanismo de la selección natural
El mecanismo que Darwin proponía para explicar la selección natural se basa en la idea de la “herencia mezclada”. Suponía que en los seres vivos con reproducción sexual los caracteres se mezclaban en los hijos
A2.- Sin embargo, el argumento de Darwin para explicar la herencia de caracteres era errónea. La explicación la dio Mendel, quien definió los genes como las “unidades de herencia”, a los que él llamó “factores”. ¿Cómo lo averiguó Mendel?
Los individuos hacen copia de si mismos porque almacenan y transmiten la información. Mendel descubrió los mecanismos de la herencia gracias a sus investigaciones con guisantes, que le permitieron formular las tres leyes mendelianas, cuya idea clave es que los factores hereditarios mantiene su individualidad a lo largo de generaciones, y que los caracteres se transmiten independiente uno de otros. Para cada carácter hay, lo que hoy llamamos GEN, uno del padre y otro de la madre y se manifiesta el dominante.
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LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: DESVELANDO LOS SECRETOS DE LA VIDA
Objetivo 1.- Conocer el mecanismo que permite que los caracteres se hereden
A3.- Son los “factores hereditarios” los que determinan la herencia de caracteres. Pero tenemos que distinguir entre fenotipo y genotipo. Explica las diferencias.
Lo que Mendel llamó “factor hereditario” fue rebautizado como GEN. El Gen es la unidad de información. Los caracteres manifestados constituyen el FENOTIPO y los “factores hereditarios”, el conjunto de los genes, recibe el nombre de GENOTIPO.
A4.- Opcional: Si quieres saber más sobre las investigaciones de Mendel, localiza información sobre las leyes de Mendel
http://bioinformatica.uab.es/genomica/swf/genotipo.swf
http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/genemende.html
LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: DESVELANDO LOS SECRETOS DE LA VIDA
Objetivo 1.- Conocer el mecanismo que permite que los caracteres se hereden
A5.- Aclarando conceptos: Para trabajar este tema, debes tener claro ciertos conceptos. Trata de averiguar que son: genes, alelo, nucleótido, ácidos nucleicos y cromosomas
Este enlace ofrece algunos de los conceptos clave para entender esta unidad:
http://cienciasnaturales.es/5M4ESO.swf
LA REVOLUCIÓN GENÉTICA: DESVELANDO LOS SECRETOS DE LA VIDA
Objetivo 2.- Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genética
Vamos a investigar cómo han averiguado los científicos que el ADN es la molécula que contiene la información genética
A6.- ¿Dónde se localizan los genes y de qué están hechos?Es importante que recuerdes qué es una célula eucariota y qué estructuras la
forman (página 91 del texto): En el núcleo de todas las células eucariotas existe una sustancia, la cromatina, que durante la mitosis (división celular) se condensa en filamentos a los que se les llamó CROMOSOMAS.
El GEN son fragmentos de ADN, un “trozo” de cromososa. Un gran descubrimiento fue observar que los seres humanos tenemos 22 pares de cromosomas iguales en ambos sextos (auotosomas) y el cromosoma sexual XX o XY. Luego, tenemos algo más de 23.000 genes.
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Objetivo 2.- Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genética
A7.- La información genética está contenida en una molécula, el ADN. Trata de trabajar información sobre el ADN: qué es, cuál es su estructura (doble hélice), sus descubridores (Watson y Crick, Rosalind Franklin y Wilkins), que son las ley es de Chargaff.
Ante todo, un descubrimiento clave fue las experiencias que demostraron que el ADN es la molécula que almacena la información (página 93 del texto)
Pero la clave para entender la herencia es entender cómo el ADN logar hacer copias de sí misma. Por ello, el descrubrimiento de su estructura de doble hélice fue determinante. El ADN, ácido desoxirribonucleico, es un polinucleotido (un nucleótido es una molécula formada por un azúcar -desoxirribosa- una base nitrogenada (hay cuatro, ADENINA, GUANINA, CITOSINA Y TIMINA) y un grupo FOSFATO.
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Objetivo 2.- Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genéticaNUCLEÓTIDO ADN
VIDEO: EL DESCRUBRIMIENTO DEL ADN
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Objetivo 2.- Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genética
VIDEOS:- El descrubimiento del ADN: http://dai.ly/hHqlGw
- La estructura de doble hélice del ADN:http://youtu.be/fj7OGR7Sz7M
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Objetivo 2.- Aprendiendo sobre los genes: cómo se copia y se transmite la información genética
A8.- ¿Cómo se copian los genes? La clave está en la duplicación del ADN. Trata de explicar brevemente cómo se produce la duplicación del ADN.
En todas las especies, la información genética se almacena y se transmite gracias a los ácidos nucleicos, tanto de ADN como de ARN, que aseguran la realización de los dos procesos implicados: la transmisión de la información entre generaciones y la expresión de dicha información en forma de moléculas funcionales, las proteínas.
Es decir, el ADN transporta la información y las proteínas son las responsables de la funcionalidad de la célula y del mantenimiento del metabolismo celular.
La DUPLICACIÓN del ADN: El ADN es como una cremallera. Al abrirse, se divide en dos, y cada cadena servirá de molde para generar una cadena hija idéntifca. Se logra la duplicación gracias al apareamiento selectivo de las bases A-T y C-G.
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Animación: La replicación del ADNhttp://www.johnkyrk.com/DNAreplication.esp.html
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VIDEO: LA DUPLICACIÓN DEL ADN
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Objetivo 3.- Cómo se almacena y se transmite la información genética: el código genético y el dogma central de la biología molecular
A9.- Los genes almacenan información hereditaria y fabrican proteínas. De hecho, el ADN transporta información y las proteínas son las responsables de la funcionalidad de la célula y del mantenimiento del metabolismo celular. Para saber cómo se produce ésto, es necesario conocer el código genético ¿Qué es el código genético?
El CODIGO GENÉTICO es el organismo de instrucciones que sirven para fabricar las proteínas a partir del orden o secuencia de los nucleótidos que constituyen el ADN. Este grupo determina que cada grupo de tres nucléotidos codifica un amnoácido, que conforman las protéinas.
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Objetivo 3.- Cómo se almacena y se transmite la información genética: el código genético y el dogma central de la biología molecular
A10.- Los mecanismos por los cuales la información contenida en el ADN se trasladaba o expresaba en características de los organismos se resumen en el llamado dogma central de la biología molecular. Explica, de forma resumida, que dice este dogma (página 97 del libro de texto).
Los genes almacena información y fabrican proteínas. El dogma central de la BM explica la síntesis de proteínas en los ribosomas. Eso es gracias a las moléculas de ARN.
http://www.johnkyrk.com/DNAtranscription.esp.html
http://learn.genetics.utah.edu/es/units/basics/transcribe/
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VIDEO: EL CÓDIGO GENÉTICOhttp://youtu.be/Rfc71nFYYgE
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Objetivo 4.- El genoma humano: desvelando toda la información genética
A11.- El genoma humano contiene la información que controla todo nuestro organismo; de ahí el interés por conocerlo. Grandes industrias han invertido considerables recursos para este estudio. El Proyecto GENOMA HUMANO es el resultado de esas investigaciones.¿Pero sabes qué es EL GENOMA HUMANO y qué se ha conseguido?
El GENOMA es el conjunto de toda la información genética de un ser vivo. En 2003 se publicó la secuencia completa del genoma humano. Tenemos 23.000 genes y más de 3.000 millones de bases nitrogenadas A-T y C-G
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VIDEO: EL PROYECTO GENOMA HUMANOhttp://youtu.be/U6Ov1Dt36as
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Objetivo 4.- El genoma humano: desvelando toda la información genética
A12.- En el ADN no todas las secuencias de nucleótidos sirven para generar proteínas. De los más de 23000 genes, sólo el 2% codifica proteínas (exones), un 22% no se emplea en la síntesis proteica (intrones) y el resto se denomina ADN basura. Además, el genoma humano tiene unas 3.000 millones de bases. Averigua que son los exones, intrones, ADN basura y pares de bases.
EXONES: Tenemos 23000 genes y éstos son el 2% del genoma. Son los exones, la porción de ADN dentro de un gen que codificia proteínas
INTRONES:Secuencias extra de ADN dentro de un gen que no se emplea para la síntesis proteíca
ADN BASURA: No pertenece a ningún gen y cuya función no se conoce. Junto con los intrones son más del 90%
A MODO DE RESUMEN:
http://www.elmundo.es/especiales/2003/02/salud/genetica/descifrar_la_vida.html
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Objetivo 5.- El ADN Recombinante: herramientas para la biotecnología
A15.- Trata de explicar en qué consiste la técnica del ADN Recombinante, considerando que básicamente consiste en localizar genes, fragmentar el ADN (cortar), duplicar los fragmentos e introducirlos en una célula con algún fin determinado. Observa el dibujo de la página 102 del libro
Se trata de manipular genes, reazliando una clonación molecular del ADN, para lo cual la técnica consiste en:
- Se corta, mediante enzimas de restricción, una secuencia específica de ADN.
- Los fragmentos de ADN cortados se pegan con ADN ligasa.
- Se copian, para lo cual se usan los plásmidos, que son ciertas moléculas de ADN de bacterias o virus en los que se introducen el fragmento de ADN (se obtiene de hecho una bacteria transgénica). Así tenemos millones de copias del ADN recombinante.
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Objetivo 6- La fabricación de proteínas (producción de fármacos)
A16.- Una de las aplicaciones de la ingeniería genética consiste en la producción de fármacos. La primera de ellas fue la fabricación de la insulina humana. Explica brevemente cómo se consiguió fabricar esta sustancia de vital importancia para los diabéticos
La biotecnología nació con el primer producto que se sintetizó, la insulina humana. Se utilizaron bacterias, siguiendo la técnica del ADN recombinante: Se extrajo un fragmento de ADN de células sanas del páncreas, se pegó en un plásmido bacteriano y luego, el ARNm transcribe información y fanrica la insulina
A17.- Cita otras proteínas recombinantes comercializadas por la industria farmacéutica.
El interferón humano, para tratar la esclerosis múltiple:
http://es.wikipedia.org/wiki/Interferón
La hormona del crecimiento:
http://www.bibliotecacochrane.com/BCPGetDocument.asp?DocumentID=CD004440
ADN polimerasa, para tratar la fibrosis quística:
http://es.wikipedia.org/wiki/Fibrosis_quística
Vacunas para la hepatitis B
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Objetivo 7- La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
A18.- La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica que permite amplificar rápidamente muestras de ADN, y que tiene una importante aplicación en la identificación genética. Observa el esquema de la página 104 del libro y trata de resumir en qué consiste esta técnica.
La PCR es un método para amplificar una determinada secuencia o fragmento de ADN. Una vez separadas las hebras de la cadena, s someten a la acción de un enzima que replica el ADN y que resiste a altas temperaturas. El efecto es la multiplicación exponencial del fragmento deseado hasta millones de veces. Cualquier resto de ADN puede ser amplificado.
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Objetivo 7- La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
En estas animaciones puedes visualizar cómo se realiza la técnica PCR
En Inglés: La secuenciación del ADNLA TECNICA DEL PCR: REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA
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Objetivo 7- Los Organismos Modificados Genéticamente: Transgénicos
A19.- La biotecnología ha permitido generar variantes de especies introduciendo en la misma un gen que no es propio de ella. Es lo que se denomina Organismos Modificados Genéticamente (OMG), dando lugar a los llamados transgénicos. Sus aplicación en se han extendido a la agricultura, la ganadería o el medio ambiente. Sin embargo, es un tema en el que hay posturas enfrentadas. El término «transgénico» está a la orden del día en los medios de comunicación. En un lado se encuentran científicos, agencias gubernamentales e industrias. En el otro lado se encuentran grupos ecologistas, muchos medios de comunicación de masas y el público en general.
Haz una pequeña investigación, partiendo de los siguientes interrogantes:a) Ventajas de estos organismos a nivel farmacológico, de producción y
productividad industrial.b) ¿Cómo afecta su uso contra las plagas?c) Controles que deben pasar.d) ¿Se modifica el valor nutricional?e) ¿Afectan a la biodiversidad?
DEBATE SOBRE TRANSGÉNICOS
DOCUMENTACIÓN
C:\Users\Usuario\Documents\Aula11_12\CEN\Unidad4\transgenicos.swf
Firman contra los transgénicos: http://www.ecologistasenaccion.org/spip.php?article6049&artsuite=1#sommaire_1
http://www.iesgrancapitan.org/blog03/?p=20
La sociedad planta cara a los transgénicos:http://www.elmundo.es/elmundo/2009/02/18/ciencia/1234974212.html
http://www.buenasalud.com/lib/ShowDoc.cfm?LibDocID=3270&ReturnCatID=5
Cómo se hacen plantas transgénicas: http://cls.casa.colostate.edu/CultivosTransgenicos/sp_animation.html
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Objetivo 8.- Las células madre y la clonaciónA20.- Las células madre son células no diferenciadas que tienen la
capacidad de multiplicarse susceptibles de convertirse en células especializadas de otros tipos.
a) ¿Cuáles son sus características?b) ¿Cuantos tipos de células madre existen?c) ¿Cuál es tu opinión sobre las células madre? ¿Están bien o está
mal?a) Las células madre son células no diferenciadas sucepctibles de convertirse
en células de otros tipos de tejido: cardiacas, de la piel... Se llaman así porque de ellas se obtien el resto de diferentes células del cuerpo humano...
b) Existen los siguientes tipos:- Embrionarias, provenientes de embriones humanos.- Del cordón umbilical.- Células madre adultas (de la grasa, por ejemplo).- Células madre inducidas
Primer niño seleccionada genéticamente en España
Objetivo 8.- Las células madre y la clonación
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Objetivo 8.- Las células madre y la clonaciónA21.- La clonación es una de las técnicas más modernas utilizadas en
biotecnología para obtener copias idénticas de un organismo que nos interesa. La clonación humana o de tejidos humanos es una de las cuestiones que más polémica generan.
Una vez te hayas informado de la clonación (página 107 )contesta a las siguientes cuestiones:
a) ¿En qué consiste la clonación?b) ¿Qué diferencia existe entre clonación reproductiva y clonación
terapéutica?c) ¿Existe alguna posibilidad de clonar tejidos sin tener que crear y
destruir un embrión?Discute y debate sobre los argumentos que tendrías para estar a favor
o en contra de la clonación humana.
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Objetivo 8.- Las células madre y la clonaciónLas células adultas pueden convertirse en célulass madre progenitoras de un
nuevo organismo. De esta forma, podemos hacer copia de cualquier ser vivo. Es lo que se llama clonación. El genoma de los clones es idéntico al de su progenitor.
La clonación (derivado del griego κλων, que significa "retoño") puede definirse como el proceso por el que se consiguen copias idénticas de un organismo, célula o molécula ya desarrollado de forma asexual.
Se deben tomar en cuenta las siguientes características:
En primer lugar se necesita clonar las moléculas ya que no se puede hacer un órgano o parte del "clon" si no se cuenta con las moléculas que forman a dicho ser (clonación molecular).
Ser parte de un animal ya desarrollado, porque la clonación responde a un interés por obtener copias de un determinado animal, y sólo cuando es adulto conocemos sus características.
Por otro lado, se trata de crearlo 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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Objetivo 8.- Las células madre y la clonaciónDentro de la clonación, por tanto, tenemos que distinguir:
- Clonación reproductiva: Es la clonación de individuos adultos y, supuestamente podría ser posible con humanos. La primera clonación de este tipo fue la oveja Dolly
- Clonación terapéutica: que es la que se realiza con células madre. Está legalizada actualmente, puesto que tiene fines médicos, para el tratamiento de enfermedades. Este tipo de clonación consiste en fusionar el núcleo de una célula adulta (madre o diferenciada) y un ovocito enucleado para crear un embrión a partir del que se aislan células madre embrionarias compatibles con el futuro receptor del tejido.
DOCUMENTACION: http://www.elmundo.es/elmundosalud/documentos/2006/04/clonaciones.html
Clonación reproductiva de la oveja Dolly
La clonación por gemelación natural, da lugar a dos individuos genética, inmunológica e incluso externamente iguales: son los gemelos monocigóticos. Los gemelos monocigóticos surgen de la división del embrión en sus estados iniciales, cuando todavía las células de ese embrión son totipotenciales. Del embrión fruto de la fecundación del óvulo por el espermatozoide, se escinde en algún momento de su desarrollo más temprano, alguna o algunas células que darán lugar al embrión gemelo. Ambos embriones recién nacidos son clones. Existen una técnica llamada transferencia nuclear que consiste en la utilización de núcleos de célula diferenciadas o embrionarias en un estado de desarrollo temprano.
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Objetivo 8.- La terapia génica, la cura de las enfermedades hereditarias
A22.- La terapia génica permite lograr curas de las denominadas enfermedades hereditarias. ¿Sabes en qué consiste?
Esta técnica consiste en la inclusión de genes en el cuerpo del paciente con el fin de seleccionar alguna “deficiencia” de su genoma. Es decir, se inserta un gen “normal” en las células del órgano defectuoso del paciente para sustituir a un gen que no funciona correctamente. Se realiza en células y tejidos
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Objetivo 8.- La terapia génica, la cura de las enfermedades hereditarias
A23.- Se puede aplicar de dos maneras, mediante una técnica “in vivo” o “ex vivo”. ¿Sabrías explicar en qué consiste cada una de ellas (página 108).
Terapia somática in vivo: la transformación celular tiene lugar dentro del paciente al que se le administra la terapia. Consiste en administrarle al paciente un gen a través de un vehículo (por ejemplo un virus), el cual debe localizar las células a infectar. El problema que presenta esta técnica es que es muy difícil conseguir que un vector localice a un único tipo de células diana.
Terapia somática ex vivo: la transformación celular se lleva a cabo a partir de una biopsia del tejido del paciente y luego se le trasplantan las células ya transformadas. Como ocurre fuera del cuerpo del paciente, este tipo de terapia es mucho más fácil de llevar a cabo y permite un control mayor de las células infectadas. Esta técnica está casi completamente reducida a células hematopoyéticas pues son células cultivables, constituyendo así un material transplantable.
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Objetivo 8.- Identificación genética: La huella genéticaA24.- Una de las aplicaciones de la ingeniería genética es utilizada en
medicina forense, para determinar las “huellas genéticas”. ¿En qué se basa esta técnica? (página 109).
El uso de perfiles de ADN para la identificación de sospechosos fue implementado a comienzos de la década del 80. La técnica se basa en la comparación de regiones de nuestro genoma que son con frecuencia altamente repetitivas, y cuya secuencia es muy improbable que coincida en dos individuos.
El fundamente del proceso es que existen repeticiones de ADN de unos pocos nucleótidos en determinados cromosomas. Estas repeticiones que se denominan cortas en tandem (Short Tandem Repeat o STR), ya que dentro del genoma humano es posible detectar la presencia de secuencias cortas que se repiten consecutivamente (ATATATATATATAT..........ATATATAT). Si bien la secuencia que se repite (AT) está conservada, el número de repeticiones suele ser variable entre individuos. Así, por ejemplo, una persona puede tener una serie de 23 repeticiones AT mientras que otra una de 31. La longitud de la repetición puede utilizarse como marcador genético.
En la actualidad se utiliza un sistema basado en al determinación de 13 sitios distintos de STR, con lo que la posibilidad que 2 individuos no relacionados tengan el mismo perfil de ADN es 1 en un trillón.
Resuelve un caso a través de la huelal genética
LA BIOÉTICA: LOS LÍMITES DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
La bioética es uno de los grandes temas de nuestro tiempo, solo comparable en importancia a las migraciones humanas, el cambio climático o la búsqueda de un orden económico mundial.
Hoy en día, como has podido comprobar al estudiar esta unidad, el desarrollo científico y técnico de la genética ha conseguido mejorar mucho las condiciones de vida de la humanidad, pero también se ha utilizado en guerras bacteriológicas o en el deterioro del medio ambiente. En definitiva, estos avances de la ciencia han hecho que nos planteemos si todo lo que la ciencia y la tecnología permiten realizar se debe hacer o no. Esto ha planteado un debate en la sociedad y ha dado lugar al concepto de bioética.
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA A25.- Busca información en los libros de texto del área y en las direcciones de Internet que te propone el profesor (Blog y clase) sobre este concepto y responde a las preguntas que vienen a continuación:
Preguntas para el debate. Redacta luego un breve documento en el que se recojan:
Una definición del concepto de bioética
Los principios éticos fundamentales que deberían tener en cuenta los profesionales de un comité de bioética
¿Cómo crees que debería ser el perfil de un comité de bioética: más humanista o científico?
