Transcript LA REVOLUCIÓN GENÉTICA

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA
TEMA 1
1. LA HISTORIA DE LA
GENÉTICA
Mendel: los genes eran factores hereditarios
que determinaban las características externas
de los seres vivos. Gracias a sus elegantes
experimentos y su minucioso trabajo contestó a
la pregunta: ¿Cómo se transmiten los
caracteres?, Sin embargo todavía quedaban
grandes dudas:
•
* ¿Cuál era la naturaleza del material
genético?
•
* ¿Cómo se traduce en caracteres?
1. LA HISTORIA DE LA
GENÉTICA
LA GENÉTICA MOLECULAR
Contesta a estas dos preguntas
• * ¿Cuál era la naturaleza del material genético?
• * ¿Cómo se traduce en caracteres?
y da pié a la Ingeniería genética, de la que se
esperan grandes logros, pero que plantea
problemas de naturaleza ética, y que se pueden
resumir en la frase: ¿hasta dónde está
permitido investigar?
2. ¿CUÁL ES LA NATURALEZA DEL
MATERIAL GENÉTICO?
La prueba
definitiva la
aportó Avery
al investigar las
transformacion
es bacterianas
observadas por
Griffith en
1928.
2. LA NATURALEZA DEL
MATERIAL GENÉTICO
• Avery demostró que los extractos de los
virulentos muertos, que contenían ADN, eran
capaces de producir dicha transformación (al
ser captado por la cepa viva no virulenta). ADN
era la molécula portadora de la información
biológica y por tanto los factores
hereditarios de Mendel (genes) serían
fragmentos de ADN que tienen la
información necesaria para un determinado
carácter.
EL ADN: COMPOSICIÓN Y
ESTRUCTURA
La estructura del ADN
nativo responde la
Modelo de Doble
Hélice propuesto por
Watson y Crick en
1953
3. TRANSFERENCIA DE LA
INFORMACIÓN DEL ADN
•
Existe una correspondencia entre la secuencia de
nucleótidos de un gen y la secuencia de
aminoácidos de la enzima codificada”
• Ahora bien, debido a que hay enzimas formadas por dos
o más cadenas polipeptídicas, la hipótesis se reformuló
como sigue: un gen-un polipéptido.
– TRANSFERENCIA DE LA INFORMACIÓN DEL ADN
Como se produce la transferencia de la información
genética constituye el dogma central de Biología
Molecular:
ADN→→→ARN→→→POLIPÉPTIDO→→→CARÁCTER
3.1. Replicación del ADN.
• El ADN pasa de generación a
generación gracias a la mitosis o a
la meiosis, pero para que éstas
ocurran, previamente, el ADN debe
replicarse.
• La replicación es
semiconservativa, es decir, cada
hebra del ADN forma una hebra
complementaria y las células hijas
reciben una molécula que consta
de una hebra original y su
complementaria sintetizada de
nuevo.
3.2 Transcripción
• La transcripción es imprescindible como paso
previo para la síntesis proteica.
• Consiste en la transmisión de la información del
ADN a moléculas de ARN de cadena única (los
ARN tienen la misma composición qª que los
ADN, excepto porque en lugar de desoxirribosa
tienen ribosa y en lugar de timina tienen uracilo).
3.3 Código genético
El código genético es la clave para descifrar
la información del ADN, traduce un idioma
de cuatro letras en otro de 20 letras (los
aminoácidos).Sus características son:
• Es universal
• La información está en forma de tripletes de
ribonucleótidos de ARNm: cada triplete de ribonucleótidos
(codón) corresponde con un aminoácido.
• Es degenerado: con 4 bases distintas dispuestas en
tripletes, hay 64 posibilidades, pero sólo hay 20
aminoácido, por tanto varios tripletes codifican para el
mismo aminoácido.
3.4. Traducción
• En este proceso, los ribosomas traducen
el mensaje del ARNm a proteínas.
Actividades
• Si un ADN tiene un contenido de G+C del
42%, ¿Qué porcentaje tiene cada una de
las bases?
Actividades
• Escribe el nombre del polipéptido
sintetizado por el siguiente fragmento de
ADN: 3`- ATGCATGGCTTAGCC-5`.
INGENIERÍA
GENÉTICA
4. LA INGENIERÍA
GENÉTICA
En la década de 1970 surgen un conjunto
de técnicas de laboratorio revolucionarias
que permiten, por primera vez, “tocar” de
modo racional el sancta sanctorum de la
vida. Son técnicas y herramientas con las
que se puede modificar el ADN de
acuerdo a diseños previos y objetivos
concretos, de ahí el nombre de ingeniería
genética.
4. INGENIERÍA GENÉTICA
La Ingeniería Genética se caracteriza por
su capacidad de cortar y empalmar genes
o fragmentos de ADN de organismos
distintos, creando nuevas combinaciones
no existentes en la Naturaleza,
combinaciones que se pueden trabajar en
el interior de una variedad de organismos
hospedadores para nuestro provecho.
4.1. OBTENCIÓN DE ADN RECOMBINANTE:
a) Cortar el gen que nos interesa:
ENZIMAS DE RESTRICCIÓN.
•
Las enzimas de restricción son enzimas aisladas a
partir de bacterias que tienen la capacidad de cortar
las moléculas de ADN en secuencias específicas.
•
El gen aislado se puede unir, mediante ligasas, a una molécula
que le sirva de vehículo (vectores) para llevarlo a un organismo
hospedador. (El vector + gen que nos interesa = ADN
recombinante)
4.1. OBTENCIÓN DE ADN
RECOMBINANTE:
b) ORGANISMOS HOSPEDADORES
• Se utilizan sobre todo bacterias
debido a que:
– Se reproducen rápidamente y de forma
asexual.
– No existe “el peligro” de los alelos
recesivos (solo tienen 1 cromosoma)
– Fácil manejo en el laboratorio.
*Por razones similares también se han
utilizado las levaduras.
4.1. OBTENCIÓN DE ADN
RECOMBINANTE:
c) LOS VECTORES deben cumplir dos
propiedades:
• Deben poder contener ADN extraño y aún así
seguir replicándose.
• Poseer características que permita la selección
de aquellas bacterias o levaduras que contienen
el fragmento que interesa de las que no.
* Con estas características y con dichos
hospedadores los dos vectores posibles y
obvios son los plásmidos y los bacteriófagos.
4.1.1.PLÁSMIDOS
• Son moléculas de
ADN circular en
bacterias.
• Tienen replicación
independiente.
• Además, otros genes
• Facilidad para la
manipulación.
• Porta marcadores
específicos: permiten
diferenciación
posterior.
El fragmento que se
desea clonar y el
plásmido, digeridos con
el mismo enzima de
restricción y ligados
(ADN recombinante),
pueden entrar en una
bacteria mediante
choque térmico o
electroporación.
La selección de las
bacterias recombinantes
se puede hacer en base
a la resistencia a los
antibióticos que
confieren los plásmidos.
4.1.2. FAGOS
• Virus que infectan
bacterias
(bacteriófagos)
• Transducción:
incorporan material
genético del huesped.
• Al infectar otra célula
(bacteria) introduce el
material del antiguo
huesped.
• Otros posibles vectores son los cósmidos
(mezcla entre plásmido y fago) y los YACs
(cromosomas artificiales de levadura).
Ambos tienen la ventaja de que pueden
servir de vehículos a moléculas bastantes
más grandes que los anteriores.
• YouTube - Ingeniería Génetica
• YouTube - Ingeniría genetica.wmv
4.2. Amplificación del ADN
• Para el estudio y manipulación del ADN
son necesarias muchas copias del
fragmento implicado.
• El método más utilizado es la PCR.
• Utilidades: clonación de genes, pruebas
de paternidad, diagnóstico de
enfermedades hereditarias, análisis de
ADN fósil, etc…
PCR: reacción en cadena de la polimerasa
• Esta técnica se fundamenta
en la propiedad natural de las
ADN polimerasas para replicar
hebras de ADN, para lo cual
emplea ciclos de altas y bajas
temperaturas alternadas para
separar las hebras de ADN
recién formadas entre sí tras
cada fase de replicación y, a
continuación, dejar que
vuelvan a unirse a
polimerasas para que vuelvan
a duplicarlas
5. APLICACIONES
DE LA INGENIERÍA
GENÉTICA:
INGENIERÍA
GENÉTICA Y
BIOTECNOLOGÍA.
• La ingeniería genética tiene aplicaciones
trascendentales en muchos campos y ha
hecho de la biotecnología una disciplina
con enormes perspectivas.
• Además muchas personas tienen puestas
sus esperanzas en la investigación con
este tipo de técnicas para la cura de
enfermedades como el cáncer o la fibrosis
quística.
5.1. Obtención de medicamentos
•
•
Distintas sustancias humanas,
deficitarias en individuos con ciertas
enfermedades, pueden obtenerse a
partir de bacterias a las que se les ha
introducido el gen correspondiente.
Ej: la insulina que necesitan las
personas diabéticas.
5.2. Diagnóstico de enfermedades
•
Mediante sondas marcadas se pueden
identificar agentes patógenos o detectar
mutaciones cromosómicas o génicas de
forma que se pueden detectar
enfermedades infecciosas y genéticas.
5.3. Terapia Génica
• Se basa en la introducción de un gen correcto
en las células humanas para sustituir un gen
deficiente.
• Por ejemplo, para el tratamiento de la Talasemia
(presencia de hemoglobina anormal) está en
estudio esta técnica, que consiste en retirar
células de la médula ósea del enfermo,
introducir en ellas el gen correcto mediante un
virus y devolverlas al torrente circulatorio.
• Otras enfermedades sometidas a ensayos
clínicos de terapia génicas son la artritis
reumatoide, el cáncer, la fibrosis quística, etc.
5.4. LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA
Y ANIMAL
•
Mediante ingeniería genética se crean productos transgénicos,
que son aquellos que se desarrollan a partir de una célula a la
que se le han introducido genes extraños. El objetivo de estas
técnicas es obtener características útiles de otros organismos.
•
Ejemplos:
–
–
–
maíz que resiste mejor las heladas (por la incorporación de un gen
de un pez resistente al frío), los herbicidas (por incorporación de un
gen bacteriano) y las plagas (por incorporación de un gen del trigo).
Otros productos agrícolas transgénicos son los tomates, las plantas
del tabaco, la soja, etc.
Dentro de las especies animales, la ingeniería genética se emplea
más en peces, al ser la fecundación externa. Se han obtenido, por
ejemplo, carpas transgénicas que crecen más rápido porque se les
ha introducido el gen de la hormona de crecimiento de la trucha arco
iris.
TÚ QUE OPINAS?
• ¿Transgénicos SÍ?
Dailymotion - ¿Son peligrosos los alimentos
transgénicos? - un vídeo de Tecnología y
Ciencia
O
• ¿Transgénicos NO?
Planetaverde.tv - Los transgénicos y
Greenpeace
5.5. APLICACIONES ECOLÓGICAS Y
MEDIOAMBIENTALES
Se busca crear y mejorar:
• Insecticidas biológicos (Por ejemplo, la
inserción del gen Cry, de la bacteria Bacillus
Thuringiensis, en el maíz hace resistente a
éste frente al llamado “barrenador del maíz”)
• Biofertilizantes.
• Bacterias con propiedades mejoradas para
llevar a cabo su actividad oxidativa y
fermentativa para la depuración de aguas
residuales, procesos de compostaje y
biorremediación.
5.6. LAS INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS Y QUÍMICAS
•
Muchos productos químicos (acetona,
etanol, glicerina,etc) y alimentarios
(proteína unicelular, vinos, quesos, etc)
son producidos a nivel industrial por
microorganismos. Mediante la
manipulación genética de éstos se busca
mejorar la producción y las propiedades
de producto (mejor conservación, mayor
valor nutritivo, etc.)
PROYECTO GENOMA
HUMANO
• Resumen pág.. 110 libro
CLONACIÓN: obtención de copias
genéticamente iguales
Se pueden clonar:
– Moléculas de ADN:
• Clonación natural: replicación
• En el laboratorio: PCR
– Células
• Clonación natural: mitosis
• En el laboratorio: cultivo
– Organismos
• Clonación natural.
– Reproducción asexual
– Formación de dos embriones a partir de la escisión de
uno preexisitente. (gemelos univitelinos)
• Clonación artificial
La primera clonación en
mamíferos: la oveja Doly
Actividad: con la ayuda del libro de texto e
Internet busca las utilidades de la
clonación artificial de organismo; así como
los posibles inconvenientes y los dilemas
éticos que se plantean.
Clonación terapéutica, las
células madre
• La clonación terapéutica es la generación de
células madre embrionarias genéticamente
idénticas a las de un paciente que, una vez
diferenciadas y transformadas en células
especializadas (tejidos), se transplantarán al
mismo paciente sin riesgo de rechazo. Se
produce una regeneración celular de un
paciente mediante transferencia de material
celular propio.
Clonación terapéutica, las
células madre
MÉTODO: Se transfiere el núcleo de una célula somática
de un determinado paciente a un óvulo anucleado, es
decir, que se le ha extraído el núcleo. El resultado de la
unión es la generación de un embrión genéticamente
idéntico al paciente; de este embrión se obtendrán las
células madre embrionarias pluripotentes o
totipotentes, es decir, con posibilidad de dar lugar a
cualquier tejido corporal, órgano o célula especializada.
Obviamente, la obtención de tejidos, partiendo del
cultivo de células madre, implica la destrucción en
laboratorio de el embrión generado por esta finalidad
terapéutica. El último paso consiste en el trasplante al
paciente de las células o tejidos convenientes sin riesgo
de rechazo.
Clonación terapéutica, las
células madre
UNA SEGUNDA APLICACIÓN
Las células clonadas de un enfermo se
pueden utilizar para estudiar una
determinada enfermedad, aplicándole a
un cultivo de estas células los diferentes
fármacos en estudio y observando la
respuesta.
Clonación terapéutica, las
células madre
• La investigación en este tipo de clonación está en
marcha. Recordemos que en noviembre de 2001, la
empresa Advanced Cell Technology comunicaba que ya
había realizado la primera clonación de un embrión
humano con objetivo terapéutico. Muchos biólogos
afirman que las investigaciones en el ámbito de las
células madre marcarán la biología de la próxima
década. Los beneficios terapéuticos parecen muy
elevados; pero, por otro lado, se denuncia la destrucción
de gran número de embriones humanos en este proceso
de investigación. Según sus detractores, se trata de una
clonación humana parecido a la clonación reproductiva;
según sus partidarios, clonación reproductiva y
clonación terapéutica son prácticas muy diferentes.
DIMENSIÓN ÉTICA DE LA
INGENIERÍA GENÉTICA.
EUGENESIA
• La eugenesia es una
filosofía social que
defiende la mejora de los
rasgos hereditarios
humanos mediante varias
formas de intervención.1
Las metas perseguidas
han variado entre la
creación de personas más
sanas e inteligentes, el
ahorro de los recursos de
la sociedad y el alivio del
sufrimiento humano
EUGENESIA
• La selección artificial de seres humanos fue sugerida
desde muy antiguo, al menos desde Platón, pero su
versión moderna fue formulada por vez primera por Sir
Francis Galton en 1865, recurriendo al reciente trabajo
de su primo Charles Darwin. Desde sus inicios, la
eugenesia (término derivado del griego ‘bien nacido’ o
‘buena reproducción’) fue apoyada por destacados
pensadores, incluyendo a Winston Churchill. La
eugenesia fue una disciplina académica en muchos
institutos y universidades. Su reputación científica se
vino abajo en los años 1930, época en la que Ernst
Rüdin empezó a incorporar la retórica eugenésica a las
políticas raciales de la Alemania nazi.
EUGENESIA E INGENIERIA GENÉTICA
Conclusiones de la conferencia pronunciada en el Instituto de
Biotecnología de la Universidad de Granada el 11 de mayo de 2000
por Enrique Iañez.
• Las prácticas eugenésicas no constituyen un todo monolítico que
podamos aceptar o rechazar de forma global, sobre todo desde que
su principal objetivo ha pasado a ser el tratamiento preventivo de
las enfermedades hereditarias.
• Algunas formas de eugenesia terapéutica podrían formar parte
legítimamente del esfuerzo por combatir las causas de sufrimiento
humano y en este sentido integrarse en los programas de medicina
predictiva que el desarrollo de la biomedicina está empezando a
poner en práctica, aunque sus aplicaciones deben ser evaluadas
con la mayor seriedad, para evitar posibles repercusiones
negativas.
• Por el contrario, la eugenesia con fines perfectivos no debería ser
aceptada en ningún caso por ser intrínsecamente injusta y
discriminatoria. Como afirmara Lionel Penrose, “es preferible vivir
en una sociedad genéticamente imperfecta, la cual conserve
principios humanitarios de vida, que en una cuyas bases
tecnológicas sean dechado de perfección hereditaria”[14]
NOTICIA!!!!!!!
• En enero de 2008, el equipo de
investigadores del Instituto Craig Venter,
logró crear el mayor genoma artificial
completo de un ser vivo, el de una
bacteria, Mycoplasma genitalium
SENTIMIENTOS ENCONTRADOS
a) Es la panacea para crear organismos a la carta que
puedan digerir dióxido de carbono, residuos, crear
biocombustibles, sustancias para tratar enfermedades,
alimentos, etc.
b) Surgen preocupaciones y preguntas:
– ¿ Adoptará Venter una posición monopolística ?
– ¿Tenemos derecho a monopolizar el uso de la información
genética presente en la naturaleza?
– ¿Cuál es la responsabilidad social de los científicos?
– ¿Puede haber efectos deletéreos que no se detecten hasta que
no sean expuestas poblaciones grandes durante muchos años?,
– ¿Es posible llegar a una situación tal donde las característica de
nuestros hijos se elijan a la carta, o donde una persona tenga la
patente sobre el genotipo de una población, o incluso que se
dieran casos de discriminación en empresas de seguros por la
presencia de un alelo deletéreo en el genotipo de una persona?.