BIOLOGÍA y GEOLOGÍA

MATERIAL DIDÁCTICO ESO BACHILLERATO

UD 04 LA MANIPULACIÓN GENÉTICA

TÉCNICAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética consiste en la manipulación del ADN de un organismo para conseguir un objetivo práctico. Esta tecnología se lleva a cabo mediante la transferencia de uno o más genes de un organismo a otro, ya sea de la misma especie o de otra distinta. Se denomina organismo transgénico a aquel cuyo genoma ha sido modificado con genes procedentes de otros organismos. El ADN sintetizado de manera artificial mediante la unión de ADN de orígenes diferentes se denomina ADN recombinante.
Para realizar la manipulación de genes, son necesarias varias «herramientas»:


• Enzimas de restricción. Son proteínas bacterianas que cortan el ADN en puntos concretos. Cada enzima reconoce una o un número pequeño de secuencias blanco y corta el ADN en o cerca de esas secuencias. Veamos cómo actúa la enzima de restricción ECORI que corta en la siguiente secuencia:

Si otro fragmento de ADN tiene secuencias sobresalientes complementarias (porque también se cortó con EcoRI, por ejemplo), los extremos pueden unirse por complementariedad de bases.


• Vector de transferencia.

Es el agente que transfiere un segmento de ADN de un organismo a otro. Los más utilizados son los plásmidos, pequeñas moléculas de ADN circular que se encuentran en las bacterias. Los plásmidos de Escherichia coli son muy frecuentes pero también se pueden utilizar virus.


• ADN ligasas. Son enzimas encargadas de unir fragmentos de ADN. Si dos fragmentos de ADN tienen extremos complementarios, la ADN ligasa puede unirlos para formar una molécula sin interrupciones.

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica de laboratorio común utilizada para hacer muchas copias de una región particular de ADN. Por lo general, el objetivo de la PCR es producir suficiente ADN para que pueda analizarse o usarse de alguna otra manera.

APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética permite originar un ADN recombinante, que, transferido a una célula en cultivo, expresará un determinado gen que originará una proteína. Esto tiene una importante aplicación práctica, ya que permite obtener con facilidad productos de gran relevancia para las personas. Entre las principales aplicaciones destacan:

Obtención de fármacos

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La biotecnología se utiliza frecuentemente en la industria farmacéutica para producir ciertas sustancias difíciles de obtener de manera natural. En ocasiones es necesario transferir genes humanos a bacterias, con el fin de que estos organismos produzcan en grandes cantidades proteínas que son necesarias para la vida de muchas personas. Entre las sustancias obtenidas destacan:
Proteínas de coagulación del suero sanguíneo, necesarias para personas que padecen hemofilia o la insulina, necesaria para muchas personas que padecen diabetes.

Vacunas que estimulan las defensas contra determinados microorganismos. Un ejemplo es la vacuna de ARNm contra la COVID-19.

Mejora en la producción agrícola y animal

Consiste en transferir a plantas o animales, determinados genes que les confieren una mejora práctica para las personas.
– En plantas es posible insertar, por ejemplo, genes de resistencia a herbicidas o genes que aumenten el valor nutritivo de ciertas plantas cultivables.
– Los animales se pueden modificar genéticamente para lograr un mayor crecimiento, resistencia a condiciones ambientales adversas, u obtener animales que suministren sustancias útiles, como hormonas.

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El salmón transgénico ha sido manipulado genéticamente para crecer más rápido que el salmón Atlántico. Lo hace porque contiene un constructo de ADN que se compone del gen de la hormona de crecimiento de otro salmón, el Chinook, bajo el control de un promotor (una secuencia de ADN que funciona como interruptor ON) de otro tipo de pez, un tipo de anguila. Esto permite que el salmón crezca hasta el tamaño de mínimo de comercialización en 18 meses y no en 3 años.

Terapia génica

Consiste en el tratamiento de enfermedades producidas por una alteración genética, como la diabetes o el parkinson.
Hasta hace poco tiempo la única forma de tratar estas enfermedades consistía en suministrar sustancias que actuaban sobre las consecuencias de la afección, no sobre el origen.
La terapia génica permite sustituir el gen defectuoso por un gen sano que produce con normalidad la proteína defectuosa, o ausente, responsable de la enfermedad. De esta manera se consigue corregirla definitivamente.

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02 LA CLONACIÓN

02 LA CLONACIÓN

¿Conoces las técnicas de clonación animal, distinguiendo clonación terapéutica y reproductiva?

Clonar un organismo, una célula o una molécula significa hacer una o varias copias idénticas al original. Se distinguen dos tipos de clonación: la reproductiva y la terapéutica.
Clonación reproductiva
Este tipo de clonación tiene como objetivo conseguir individuos nuevos idénticos entre sí y al original.

En 1997 se anunció el nacimiento de Dolly, el primer mamífero clonado mediante una técnica conocida como transferencia nuclear. Esta técnica está basada en la utilización de núcleos de células diferenciadas o de células embrionarias en un estado de desarrollo temprano.
Posteriormente se consiguió clonar distintos tipos de mamíferos, como cerdos, ratones, gatos o cabras, pero, solo un pequeño porcentaje de los embriones clonados por transferencia nuclear es capaz de desarrollarse con normalidad. Además, la mayoría de los individuos adultos suele morir de manera prematura debido a enfermedades.


Clonación terapéutica


Tiene como objetivo tratar enfermedades y regenerar tejidos. Este tipo de clonación necesita obtener células madre, que son células no diferenciadas que pueden dividirse indefinidamente y originar distintos tipos celulares, como una célula sanguínea o una nerviosa.
Las células madre pueden obtenerse de células somáticas de tejidos adultos o de embriones tempranos.

03 GEN-ÉTICA

¿Conoces las implicaciones éticas, sociales y medioambientales de la Ingeniería Genética? ¿Conoces las consecuencias de los avances actuales en el campo de la biotecnología?

Consideraciones éticas a la clonación

Primeros primates clonados con éxito utilizando la técnica de transferencia nuclear. Aunque previamente habían conseguido un embarazo con este método, los ejemplares siempre murieron en las primeras horas de vida. En el caso actual aparentemente crecen y se alimentan con total normalidad. (2018, Instituto de Neurociencia de la Academia China de Ciencias en Shanghai.)

El éxito que los científicos obtuvieron al clonar mamíferos generó especulaciones sobre la posibilidad de hacerlo con personas. Esto originó un problema ético nuevo, ya que por primera vez se planteaba la posibilidad de crear artificialmente un ser vivo de nuestra propia especie. En la actualidad, la ley prohíbe la clonación reproductiva en seres humanos.
La clonación terapéutica tiene importantes aplicaciones médicas al poder tratar ciertas enfermedades y reparar órganos dañados. Sin embargo, esta técnica no está exenta de polémica, ya que para obtener células madre se necesita crear embriones humanos que luego serán destruidos. Hoy día, muchos de los embriones utilizados se obtienen de donantes en tratamiento de fertilidad, pues la Ley de Investigación Biomédica de 2007 prohíbe la creación de embriones con fines de investigación.

El médico japonés Shinya Yamanaka fue galardonado en 2012 con el premio Nobel de medicina. Está considerado el padre de las llamadas células iPS, que poseen la capacidad de convertirse en cualquier tipo celular especializado. Desarrolló un método para la generación de células madre existentes en las células del cuerpo. Este método implicaba la inserción específicos genes en el núcleo de células adultas, un proceso que dio lugar a la reversión de las células desde un estado adulto a un estado pluripotente.

Demostró cómo se pueden obtener las llamadas células madre pluripotentes a partir de células adultas. Las células pluripotentes tienen el potencial de diferenciarse en cualquier otra célula del organismo, por lo que se espera poder utilizarlas en un futuro próximo para regenerar órganos y tejidos dañados. El descubrimiento supuso una verdadera revolución, al dejar obsoleto el uso de su equivalente natural, las células madre embrionarias, cuya obtención plantea problemas éticos.

La Terapia génica es otro de los frentes abiertos por la biotecnología con más futuro. Podemos utilizar vectores como los virus para introducir genes terapéuticos que nos ayuden a prescindir de los fármacos.

Implicaciones de los avances en biotecnología

Los avances en la biotecnología y la ingeniería genética han abierto el camino a muchas aplicaciones prácticas, como el diagnóstico, eliminación, prevención y curación de enfermedades, la lucha frente a la contaminación y la eliminación de residuos, la obtención de nuevos combustibles, etc.
Frente a estos beneficios, existe una lista de inconvenientes relacionados con los posibles riesgos, principalmente ecológicos, sanitarios y sociales que pueden derivarse de su aplicación. Además, tiene una serie de implicaciones éticas y legales de gran importancia a escala global.

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