Bioecnologia

Genómica

La Genómica es un área dentro de la genética que se refiere a secuencia y al análisis del genoma de un organismo.

El genoma es el contenido entero de la DNA que está presente dentro de una célula de un organismo. Los Expertos en genómica se esfuerzan determinar series completas de la DNA y realizar la correspondencia genética a ayudar a entender enfermedad.

La Genómica también implica el estudio de procesos intragenomic tales como epistasis, heterosis y pleiotropy así como las acciones recíprocas entre los lugares geométricos y los alelos dentro del genoma. Los campos de la biología molecular y de las genéticas se refieren principal al estudio del papel y de la función de únicos genes, un tema importante en la investigación biomédica de hoy. Por El Contrario, la genómica no implica la única investigación del gen a menos que el propósito sea entender los efectos de un único gen en el contexto del genoma entero. Según la definición de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, la genómica se refiere a una línea más ancha de la pregunta científica y de técnicas asociadas que lo hizo inicialmente. La Genómica implica el estudio de todos los genes en la DNA, el mRNA, y el nivel del proteome así como el nivel celular o del tejido.

La proteómica es el estudio y caracterización de todo el conjunto de proteínas expresadas de un genoma (proteoma). Las técnicas de proteómica abordan el estudio de este conjunto de proteínas. La Proteómica permite identificar, categorizar y clasificar las proteínas con respecto a su función y a las interacciones que establecen entre ellas. De este modo, se pueden caracterizar las redes funcionales que establecen las proteínas y su dinámica durante procesos fisiológicos y patológicos. La proteómica se está aplicando en la identificación de nuevos marcadores para el diagnóstico de enfermedades, la identificación de nuevos fármacos, la determinación proteínas involucradas en al patogenia de enfermedades y el análisis de procesos de transducción de señales. 

de proteínas expresadas de un genoma (proteoma). El proteoma de una célula varía según el estado en el que se encuentre la célula, si se encuentra en una situación de estrés, bajo el efecto de fármacos o de una hormona. Así, en cada momento y en cada tipo celular el perfil de proteínas expresadas será diferente. La proteómica es útil para estudiar estas diferencias. Existen tres ramas en la proteómica que tratan de caracterizar el proteoma estudiando distintos aspectos del mismo: 

La proteómica de expresión se encarga del estudio de la abundancia relativa de las proteínas y de sus modificaciones postranscripcionales 

La proteómica estructural se encarga de la caracterización de la estructura tridimensional de las proteínas

La proteómica funcional se encarga de la localización y distribución subcelular de proteínas y de las interacciones que se producen entre las proteínas y otras moléculas con el fin de determinar su función 

La Proteómica permite identificar, categorizar y clasificar las proteínas con respecto a su función y a las interacciones que establecen entre ellas. De este modo, se pueden caracterizar las redes funcionales que establecen las proteínas y su dinámica durante procesos fisiológicos y patológicos.

Las aplicaciones de la proteómica son múltiples, pero actualmente se destacan las siguientes: 

Identificación de nuevos marcadores para el diagnóstico de enfermedades 

Identificación de nuevos fármacos

Determinación de mecanismos moleculares involucrados en la patogenia de enfermedades 

Análisis de rutas de transducción de señales Metabolómica

La metabolómica es una nueva rama en bioquímica analítica que está relacionada

con el metabolismo – el proceso de conversión de energía de los alimentos en

energía mecánica o calor. Los subproductos del metabolismo, conocido como

metabolitos, se producen en muestras biológicas tales como orina, saliva y plasma

sanguíneo. La metabolómica se refiere al estudio de estos perfiles metabólicos como

producto de muestras biológicas. En el caso de biología vegetal, muestras de tejido

específico se utilizan para perfilar metabolitos. La metabolómica creció junto con la

genómica y la proteómica desde mediados de los años noventa como resultado del

proyecto del genoma humano, un proyecto destinado a la asignación del sistema de

genes humanos

Procesos de actividad como la señalización celular, la transferencia de energía y comunicación de celda a celda están controlados por metabolitos de celda. El metaboloma es una colección de todos los metabolitos en una celda en un momento determinado en el tiempo. Los seres humanos tienen muchos tipos de células con metabolomas diferentes, pero la metabolómica se ocupa del estudio de los metabolitos con bajo peso molecular como lípidos, azúcares y aminoácidos. Estos también son conocidos como moléculas pequeñas. Enfermedades genéticas y enfermedades o trastornos ambientales pueden explicarse por el estudio de los cambios en el metaboloma. Por lo tanto, el estudio de los metabolitos, a saber, la metabolómica, puede ayudar a diagnosticar enfermedades o estudiar los efectos de una sustancia de intoxicación

La transcriptómica estudia y compara transcriptomas, es decir, los conjuntos de ARN mensajeros o transcriptos presentes en una célula, tejido u organismo. Como los proteomas, los transcriptomas son muy variables, ya que muestran qué genes se están expresando en un momento dado. Son particularmente interesantes para los científicos los transcriptomas de las células cancerosas y de las células madre, ya que pueden ayudar a entender los complicados procesos de carcinogénesis y de desarrollo y diferenciación celular.

Como la genómica, la transcriptómica se vale de la bioinformática y lasmicromatrices. La idea básica de las micromatrices (o microarreglos) es construir, sobre una membrana o lámina de vidrio, arreglos de muestras que contienen fragmentos de ADN. Por otro lado se marca el ARN o el ADN copia (cDNA) de una población celular con fluorescencia o radioactividad, y se usa esta preparación para hibridar con el ADN de la micromatriz. Generalmente se hibrida simultáneamente la misma micromatriz con una muestra de ARN o ADN copia de referencia, para facilitar la comparación (ver un ejemplo de hibridación de micromatrices

La farmacogenómica es el término que se utiliza para describir al estudio de la contribución de las diferencias en los genes de un individuo a la variación en las respuestas a los medicamentos entre la población.

Tales diferencias en los genes tienen que ver con la producción de proteínas específicas que participan en los distintos procesos del paso de los medicamentos por el organismo, desde su absorción, su acceso al torrente sanguíneo, su distribución en los tejidos donde se busca que tengan su efecto terapéutico, su desintegración y su posterior eliminación del cuerpo.

Una proporción de la variabilidad en la respuesta a un fármaco (tanto sus efectos terapéuticos como sus reacciones adversas) está relacionada con la variabilidad de nuestra información hereditaria. De hecho, estudios estadísticos sugieren que hasta el 60% de la variabilidad observada en la respuesta a los medicamentos en las personas está determinada por la variabilidad genética de los individuos en quienes se utilizan

La palabra "biotecnología" es el resultado de la unión de otras dos: "biología" y "tecnología". Y es que la biotecnología es exactamente eso: tecnología biológica. Si te paras a pensarlo, los seres vivos pueden ser considerados maquinarias biológicas. Utilizamos maquinaria biológica en forma de moléculas para movernos, obtener energía de lo que comemos, respirar, pensar... Pero, ¿y si pudiéramos utilizar esa maquinaria para resolver problemas de nuestra vida cotidiana?.

La biotecnología consiste precisamente en la utilización de la maquinaria biológica de otros seres vivos de forma que resulte en un beneficio para el ser humano, ya sea porque se obtiene un producto valioso o porque se mejora un procedimiento industrial. Mediante la biotecnología, los científicos buscan formas de aprovechar la "tecnología biológica" de los seres vivos para generar alimentos más saludables, mejores medicamentos, materiales más resistentes o menos contaminantes, cultivos más productivos, fuentes de energía renovables e incluso sistemas para eliminar la contaminación.

ETAPAS DE DESARROLLO DE LA BIOTECNOLOGIAEl origen de la biotecnologia se clasifica en cinco etapas: Etapa 1 (pre-Pasteur):En esa epoca, la biotecnologia se refiere a las practicas empiricas de seleccion de animales, plantas y sus cruzas, y a la fermentacion como un proceso para preservar y enriquecer el contenido proteicode los alimentos. Este periodo se extien de hasta la segunda mitad delsiglo XIX. Etapa2 (Pasteur):Una segunda etapa del desarrollo de la biotecnología se inicia con los trabajos de Louis Pasteur (1822-1895) en la identificación de los microorganismos causantes de la fermentación en la segunda mitad del siglo XIX , lo que contribuyo a impulsar la incorporación de la técnica de fermentación en algunas áreas industriales. Otro investigador de esta etapa Robert koch (1843-1910) que también hizo importantes aportaciones a la bacteriología. Etapa 3 (Antibióticos):La tercera epoca en la historia de la biotecnologia se caracteriza por desarrollos en cierto sentido puestos, ya que por un lado la expansion vertiginosa de la industria petroquimica tiende a desplazar los procesos biotecnologicos de la fermentacion, y por otro lado el descubrimiento de la penicilina por Fleming en el año 1928 sentaria las bases para la produccion en gran escala de antibioticos apartir de la decada de los años cuarenta.igino la obtención de productos de utilidad incuestionable, que continúan siendo indispensables para la vida de la humanidad, ejemplo de estos productos son: los antibióticos, las vacunas naturales, vitaminas, proteínas unicelulares, enzimas, polisacáridos, alcohol industrial, entre otros. Etapa 4 (post-antibióticos):El cuarto periodo destaca el descubrimiento de la estructura helicoidal del ADN por Cricky Watson en 1953, seguido por los procesos que permiten la inmovilizacion de las enzimas, los primeros experimentos de ingenieria genética realizados por Cohen y Boyer en 1973 y la aplicacion en 1975 de la tecnica del hibridoma para la produccion de anticuerpos monoclonales, gracias a los trabajos de Milstein y Kohler. Etapa 5 (Nueva biotecnologiaEs la que se sirve de las técnicas de ADN recombinante para realizar la mejora de los seres vivos, conmiras a su utilización. El impacto del ADN recombinante ha sido profundo. Se habla hoy, por tanto, de que nos encontramos en la era de la biotecnología.se combinan las Ciencias de la Información con la Biología y surge la Bioinformática desarrollándose una nueva plataforma de trabajo en la búsqueda de nuevos productos, y donde la satisfacción del hombre sigue siendo el principal objetivo.

Como resultado de este desarrollo se acelera el descifrado de genoma completos de organismos, lo que unidos a la aplicación de la geonómica y la proteómica genera una enorme cantidad de datos que proporcionan la información de las bases moleculares de los fenómenos y el camino para el diseño racional de moléculas.

La terapia génica, los medicamentos dirigidos, la obtención de órganos y organismos productos de la clonación y otros productos altamente novedosos son representativos de esta época.

Es importante reconocer que la satisfacción de las necesidades del hombre fue en paralelo al progreso de los adelantos científicos. De no haberse hecho los descubrimientos en la esfera de la Biología Molecular y la Genética no hubiese sido posible el desarrollo de los productos necesarios para el hombre. 

El desarrollo científico-técnico alcanzado en la Biotecnología ha tenido su impacto en diferentes sectores.La biotecnología aplicada a la industria farmacéutica11 de noviembre de 2010 Publicado por Javier García CallejaLa industria farmacéutica ha utilizado siempre diferentes organismos para obtener medicamentos. Actualmente se realizan campañas de experimentación de productos obtenidos a partir de diferentes seres de los océanos o de las selvas. Uno de los peligros de la pérdida de la biodiversidad es que desaparezcan organismos que podrían proporcionarnos nuevos remedios contra diferentes enfermedadesLos medicamentos más importantes producidos por microorganismos son los antibióticos, sustancias químicas que matan o inhiben el crecimiento de otros microorganismos y que han reducido la peligrosidad de muchas enfermedades infecciosas.Los antibióticos comercialmente útiles están producidos, sobre todo, por hongos filamentosos y por algunas bacterias. Algunos antibióticos inhiben la síntesis de la pared celular de las bacterias: es el grupo de las penicilinas. Otros interfieren en la síntesis de proteínas de las bacterias; entre ellos destacan laestreptomicina y las tetraciclinas. La investigación de los antibióticos se centra ahora en comprender su mecanismo de acción para construir derivados artificiales que sean más eficaces. Este tipo de antibióticos se denominan “antibióticos semisintéticos”. En esta tarea de diseñar medicamentos se utilizan métodos de simulación por ordenador que permiten predecir la eficacia de una determinada molécula. Una vez identificado un compuesto prometedor, hay que sintetizarlo y ensayarlo clínicamente.

Medicamentos de origen biotecnológicoRiesgos para el medio ambiente Entre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada, por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde a cultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas características como resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM.22 Esto que podría dar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres con mayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio del ecosistema.4 Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genes que producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillus thuringiensis. Esto puede hacer que se desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM. También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, por plantas con genes insecticidas.22 También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamiento de cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente".4 [editar]Riesgos para la salud Existen riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o de transferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reacciones alérgicas imprevistas.4 Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de alta seguridad e infecten a la población humana o animal.23 

Los agentes biológicos se clasifican, en función del riesgo de infección, en cuatro grupos:24 Agente biológico del grupo 1: aquél que resulta poco probable que cause una enfermedad en el hombre. Agente biológico del grupo 2: aquél que puede causar una enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la colectividad y existiendo generalmente profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 3: aquél que puede causar una enfermedad grave en el hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 4: aquél que causando una enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz.

La codeína y el dextrometorfano (antitusivo de los jarabes) son derivados de la morfina, que se extrae

del opio. La teofilina, medicamento usado en varias enfermedades respiratorias, del té. Y de la amapola

común se obtiene la papaverina, un vasodilatador que se utiliza en problemas circulatorios.Losdigitálicos,

fármacos muy utilizados en la insuficiencia cardiaca, de la digital. La misma indicación tiene la ouabaína,

del estrofanto.

La efedrina que encontrarán en cualquier antigripal, de la efedra (un arbusto chino). La aspirina es un

derivado del ácido salicílico del sauce.

Los anestésicos locales (que se usan en odontología, en los caramelos para la garganta o en algunas

pomadas) son derivados de la cocaína, alcaloide de la coca.

La pilocarpina, del jaborandi, un arbusto brasileño, se usa en oftalmología para tratar los síntomas del

glaucoma. Y un alcaloide de labelladona, la atropina, es lo que contenía el colirio para dilatar las pupilas,

ahora se usa otra cosa.

La colchicina, del fruto del cólchico, es el antiinflamatorio de elección en los ataques de gota. El clorhidrato

de yohimbina, de la corteza de la yohimba, está prescrito en algunos casos de impotencia sexual masculina.

Los extractos y moléculas aisladas del sen se utilizan como laxantes.

La terapia combinada con artemisina, el medicamento mas utilizado hoy en día contra la malaria, utiliza

como materia prima la Artemisa annua. La escasez de esta planta en 2005 tuvo dramáticas

consecuencias para los países que estaban tratando de aplicar los nuevos protocolos de malaria.

Varios derivados de la podofilotoxina (un antiviral), que se extrae del rizoma de la podófila, como

el etopósido, se utilizan en la quimioterapia tumoral. Los alcaloides de la pervinca de Madagascar, como

la vinblastina y la vincristina, son antitumorales en leucemias.

El THC y otros cannabinoides se utilizan en algunos países como analgésicos, recientemente han

demostrado además tener propiedades antitumorales.

De otro antitumoral, el taxol, que se extrae del tejo, hablaré el día que

comentemos el tema de la bioprospección.

Y los recién llegados, las hormonas vegetales, fitoestrógenos o isoflavonas utilizadas en la menopausia,

procedentes de la soja.

Sin contar muchos emolientes, colorantes, aromas y aceites esenciales que encontramos formando parte de

los excipientes