La Revolucion Genetica
-
Upload
jennifer-portillo -
Category
Documents
-
view
276 -
download
0
Transcript of La Revolucion Genetica
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | INTRODUCCIN
1
Tema 4
Apuntes 1 Bachillerato
IES Torre Almirante.
Profesor: Jos Mendoza
Curso 2011-2012
Ciencia para el Mundo
Contemporneo
[LA REVOLUCIN GENTICA]
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | INTRODUCCIN
2
1. INTRODUCCIN ...................................................................................................................... 3 2. LA GENTICA MENDELIANA ................................................................................................. 4
2.1. Metodologa experimental de Mendel ............................................................................ 4 2.2. Las leyes de Mendel ......................................................................................................... 5
2.2.1. 1 ley de Mendel o ley de la uniformidad de hbridos de 1 generacin: ................... 5 2.2.2. 2 ley de Mendel o ley de la separacin de los alelos: ................................................ 6 2.2.3. 3 ley de Mendel o ley de la herencia independiente de los caracteres ...................... 6 2.2.4. La conclusin de Mendel ............................................................................................ 6
3. GENTICA MOLECULAR ......................................................................................................... 7 3.1. Dnde estn los genes? .................................................................................................. 7 3.2. De qu estn hechos los genes? ..................................................................................... 9 3.3. Cmo se copian los genes? ........................................................................................... 11 3.4. Para qu sirven los genes? ........................................................................................... 11
3.4.1. El cdigo gentico .................................................................................................... 12 3.4.2. El dogma central de la biologa molecular ............................................................... 12
4. LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES ..................................................... 14 4.1. Acontecimientos histricos importantes de la biotecnologa .................................... 14 4.2. Aplicaciones de la biotecnologa ................................................................................... 15 4.3. Tecnologa del ADN recombinante. Ingeniera gentica. ............................................ 16
4.3.1. Herramientas empleadas en la manipulacin del ADN ............................................ 17 4.3.2. Tcnicas de manipulacin del ADN ......................................................................... 19
5. LOS TRANSGENICOS ............................................................................................................. 22 5.1. Microorganismos transgnicos ..................................................................................... 22
5.1.1. Desarrollo de microorganismos transgnicos ........................................................... 22 5.1.2. Aplicaciones de los microorganismos transgnicos ................................................. 23
5.2. Animales transgnicos ................................................................................................... 24 5.2.1. Tcnicas de insercin del transgn ........................................................................... 24 5.2.2. Aplicaciones de los animales transgnicos ............................................................... 25
5.3. Plantas transgnicas ...................................................................................................... 26 6. TERAPIAS GNICAS. ............................................................................................................. 27
6.1. Objetivos ......................................................................................................................... 27 6.2. Tipos de terapia gnica .................................................................................................. 28 6.3. Metodologa .................................................................................................................... 28
6.3.1. Procedimiento ........................................................................................................... 28 6.3.2. Mtodos .................................................................................................................... 28 6.3.3. Tcnicas .................................................................................................................... 29
7. BIOSEGURIDAD Y MEDIOAMBIENTE .................................................................................. 29 7.1. Definicin de bioseguridad medio-ambiental.............................................................. 29 7.2. El impacto medioambiental de la biotecnologa .......................................................... 30
8. ASPECTOS TICOS Y SOCIALES DE LAS NUEVAS TECNOLOGAS .................................... 31 8.1. Definicin de la biotica ................................................................................................. 31 8.2. Aspectos positivos que exigen el desarrollo de la tecnologa ..................................... 31 8.3. Problemas ticos ............................................................................................................ 31
9. BIBLIOGRAFA ....................................................................................................................... 32 10. Pginas webs ...................................................................................................................... 32
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | INTRODUCCIN
3
1. INTRODUCCIN
Como vimos en el tema 3, la Tierra primitiva estaba compuesta por molculas (coacervados o microesferas protenoides) que se agrupaban y se duplicaban. La evolucin de estas molculas origin los primeros organismos precelulares que tenan la capacidad de hacer copias de s mismos. Estas copias eran casi idnticas, y este casi es la clave de la diversidad de las especies, siendo la base de la evolucin.
Tambin vimos que Darwin y Wallace proponan la seleccin natural para explicar el mecanismo de esta evolucin, pero debemos de tener en cuenta que ambos desconocan el mecanismo responsable de la transmisin de los caracteres, pensaban en trminos de herencia mezclada, es decir, suponan que en los seres vivos con reproduccin sexual, los caracteres se mezclaban en los hijos. Desconocan la naturaleza de las unidades de la herencia; los genes.
Por la misma poca, en el retiro de un Monasterio, un monje doctorado en matemticas y fsica (1851) y aficionado a la jardinera, comenz a realizar cruces de diferentes plantas de guisantes. Tras 10 aos de experimentos, en 1865 public sus resultados; supuso que la herencia mezclada era errnea y propuso el carcter individual de la herencia. A cada unidad de la herencia la denomin factor hereditario, correspondindose a lo que hoy conocemos como gen.
En el mundo actual, existen dos formas diferentes de materia formada por tomos y molculas; una de ella se denomina materia viva y la otra materia inerte. Ambas coinciden en el tipo de elementos qumicos; recuerda que en el primer tema comentamos que procedamos de las estrellas, que el hierro de nuestra sangre y de nuestro planeta procede de la explosin cercana de una supernova durante el origen de nuestro sistema solar. En definitiva, una piedra y cualquiera de nosotros estamos formados por un conjunto de tomos y molculas. Qu es, entonces, lo que determina que la piedra no tenga vida y nosotros s?
La diferencia estriba en la organizacin de las molculas; el orden que establecen determina la capacidad de hacer copias de s mismas en el caso de los seres vivos, mientras que la materia inerte carece de esta posibilidad.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA GENTICA MENDELIANA
4
Si los seres vivos son capaces de hacer copias de s mismos es porque de alguna manera almacenan y transmiten la informacin acerca de los que son y de cmo se construyen.
As en este tema veremos cmo y dnde se almacena esta informacin, en qu tipo de molculas se almacena y como los seres vivos la utilizan para transmitirla.
Estos conocimientos nos servirn de base para adentrarnos en el mundo de la biotecnologa, es decir en el diseo y manipulacin de estos mecanismos biolgicos, utilizados en conveniencia a los intereses del ser humano. Tambin analizaremos las repercusiones sociales, econmicas y morales que plantea la manipulacin de los caracteres que definen a los seres vivos.
2. LA GENTICA MENDELIANA
George Johann Mendel, monje agustino austriaco, naci en el antiguo imperio austrohngaro el 20 de julio de 1822, y se orden sacerdote en 1847.
En 1851 se doctor en matemticas y fsica y sus trabajos sobre la herencia los inici con guisantes de la especie Pisum sativum en los jardines del monasterio. Fue el primero en realizar una investigacin seria sobre la herencia. Tras cerca de 10 aos de experimentacin public las tres leyes de la herencia en 1865. Sus trabajos fueron ignorados durante ms de 30 aos, hasta que en 1900 se redescubrieron. Muri de una nefritis crnica en 1884, dedicando sus ltimos 18 aos de vida a la apicultura.
Hasta mediados del s. XIX, prevaleca la Teora de la herencia por mezcla, los caracteres se transmitan de padres a hijos a travs de una serie de fluidos relacionados con la sangre, como resultado de la mezcla de sangres. G. Mendel propuso la teora de la herencia particulada, de manera que los caracteres se transmiten por unidades de informacin que denomin elementos o factores hereditarios, lo que hoy conocemos como alelos del gen.
2.1. Metodologa experimental de Mendel
Para demostrar su hiptesis sobre la herencia particulada, Mendel cruz variedades puras para un carcter de guisantes; plantas altas o enanas, con semillas verdes o amarillas, as hasta siete diferencias.
Su formacin matemtica y fsica le permiti disear una metodologa experimental excepcional para su poca;
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA GENTICA MENDELIANA
5
1. Eleccin de material idneo: las variedades de guisantes elegidas eran de fcil cultivo, con caracteres bien definidos y antagnicos.
2. Aplicacin matemtica a los resultados: uno de los mayores mritos de Mendel fue establecer que las semejanzas y diferencias entre las sucesivas generaciones no son el resultado del azar, sino que obedecen a principios bsicos del anlisis estadstico.
De esta forma, Mendel estudi el color de la semilla del guisante (amarillo y verde), dos caracteres antagnicos o diferentes para una misma cosa. Cruz dichas semillas y obtuvo una generacin uniforme denominada filial primera (F1), donde todas las semillas eran iguales. Al cruzar entre s estas plantas obtuvo una generacin filial segunda (F2), con la siguiente proporcin: 3/4 de individuos de semillas amarillas y 1/4 verde, es decir, proporcin 3:1. Estos experimentos llevaron a Mendel a desarrollar sus dos primeras leyes. Para la tercera ley realiz experimentos estudiando los caracteres no antagnicos.
2.2. Las leyes de Mendel
2.2.1. 1 ley de Mendel o ley de la uniformidad de hbridos de 1 generacin:
Al cruzar dos razas puras (AA x aa), todos los individuos de la primera generacin filial son hbridos (Aa) e iguales para el carcter estudiado.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA GENTICA MENDELIANA
6
2.2.2. 2 ley de Mendel o ley de la separacin de los alelos:
Al cruzar individuos de la generacin F1 observ que en la F2 aparecan los caracteres en proporcin 3:1, postulando que los genes que determinan un carcter se separan al formarse los gametos y pueden unirse en nuevas combinaciones en el momento de la fecundacin.
En el caso de los guisantes, todos lo individuos de la F1 son heterocigticos (genotipo Aa) y con semillas de color amarillo (fenotipo amarillo), ya que el gen A (amarillo) es dominante
2.2.3. 3 ley de Mendel o ley de la herencia independiente de los caracteres
Una vez estudiado cmo se heredan los caracteres antagnicos, Mendel se plante estudiar los caracteres no antagnicos, por ejemplo, la forma y el color de la semilla (dihibridismo). Para observarlo, realiz cruzamientos entre dos razas puras, amarilla lisa y verde rugosa, y observ la generacin F1 y la generacin F2, sta ltima con una proporcin fenotpica 9:3:3:1. Mendel dedujo que cada factor hereditario (gen) no antagnico se hereda independientemente de los dems, agrupndose al azar en los descendientes.
2.2.4. La conclusin de Mendel
Mendel concluy que la reaparicin de los caracteres paternos, perdidos en la primera generacin (talla pequea y guisante verde), demostraba la idea de que la herencia mezclada era falsa y aportaba la hiptesis de que los
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
7
factores hereditarios mantienen su individualidad a lo largo de las generaciones. Adems estos caracteres individuales se transmiten independientemente unos de otros.
Para cada carcter, existen por tanto dos versiones; uno procedente del padre y el otro procedente de la madre. Cada versin de los caracteres es un factor hereditario o gen. Si se manifiesta uno solo (guisante amarillo) decimos que la versin del gen que controla este color es dominante sobre el otro (guisante verde).
A principios del s.XX, el factor hereditario mendeliano fue rebautizado con el trmino de gen. De esta forma una vez postulada la existencia del responsable de la transmisin de los caracteres, dnde se encuentran los genes? De que estn hechos? Cmo funcionan? Estas respuestas estn en la gentica molecular.
3. GENTICA MOLECULAR
3.1. Dnde estn los genes?
Para saber donde se localizan los genes, es necesario conocer la estructura de una clula, unidad fundamental de los seres vivos.
En una clula se distinguen tres estructuras fundamentales; la membrana celular, el ncleo y el citoplasma.
La membrana celular es responsable de intercambiar las sustancias con el exterior; alimentos, desechos, etc. El ncleo es el lugar donde se almacena el ADN, la molcula responsable de la sntesis de protenas y del mecanismo de la herencia. Por ltimo el citoplasma es dnde se encuentran un conjunto de orgnulos con funciones diferenciadas para que la clula pueda desempear sus capacidades vitales.
En el ncleo de las clulas se encuentra una sustancia denominada cromatina que durante la divisin celular se condensa formando unos filamentos. Estos filamentos son los cromosomas. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas y cada especie vara su nmero. El par 23 es
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
8
el responsable de los caracteres sexuales, siendo XX en la mujer y XY en el hombre. Pues bie, los genes son fragmentos de estos cromosomas, ya que hay muchos ms factores hereditarios que cromosomas.
Uno de los retos de la clula es conseguir almacenar la mayor cantidad de informacin en el menor espacio posible; as los cromosomas son estructuras que presentan un elevado nivel de empaquetamiento, cuyo nivel ms pequeo es la molcula de ADN.
EL ADN es el responsable no slo de almacenar la informacin gentica, sino tambin de replicar copias idnticas sin errores durante la divisin de la clula. Tambin es el responsable de que la sntesis de protenas sea la adecuada en funcin de las necesidades de la clula. Cada protena determina un carcter; es decir el color de los ojos, la altura, las faciones fsicas e incluso nuestro carcter est determinado por diferentes protenas expresadas a partir de la informacin contenida en el ADN.
EL ser humano dispone, como el resto de organismos pluricelulares, de dos tipos de clulas; las somticas y las sexuales (gametos).
Las clulas somticas tienen todas 23 pares de cromosomas, mientras que las sexuales tienen 23 cromosomas. Es decir la mitad. En definitiva, las clulas de nuestro cuerpo tienen dos juegos completos de cromosomas, mientras que las clulas sexuales; espermatozoides y vulos, disponen de un nico juego cromosmico. Esto es as para que durante la fecundacin se obtengan los dos juegos de cromosomas
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
9
3.2. De qu estn hechos los genes?
Para saber como actan los genes, debemos conocer la composicin de los cromosomas. Si un gen es un trozo de cromosoma, ste estar formado por ADN. La molcula de ADN est formada por dos cadenas de un elevado nmero de compuestos qumicos denominados nucletidos. Cada nucletido est formado a su vez por tres componentes; una base nitrogenada, un azcar y un cido fosfrico.
Para entender como se realizan las copias de s mismo es necesario conocer, adems de la composicin, la estructura del ADN. En el ADN existen cuatro tipos de bases nitrogenadas; adenina, timina, guanina y citosina. Estas bases nitrogenadas se disponen unidas al azcar (una desoxirribosa) que a su vez est unida a un cido fosfrico.
La estructura de la molcula de ADN se dilucido en por Watson y Crick gracias a una serie de hechos experimentales llevados a cabo por otros investigadores;
Por un lado las fotografas de difraccin de rayos X que haba realizado Rosalind Franklin y Maurice Wilkins que sugera que la molcula estaba formada por una hlice.
Por otro lado, las leyes establecidas por Edwin Chargaff que deca que en cualquier ADN el contenido de sus componentes segua unas normas:
I. El contenido de Adeninas (A) y Timinas (T) coincida
II. El contenido de Guaninas (G) y Citosinas (C) tambin coincida.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
10
Estas coincidencias hicieron suponer que deba de existir un apareamiento entre estos pares de nucletidos, es decir la A se unira siempre a la T y la G siempre a la C.
Tras estos hechos, Watson y Crick propusieron un modelo de doble hlice que explicaba el mecanismo de la replicacin del material gentico por parte de la clula.
Se comenta que Crick, al entrar en el pub donde sola comer con Watson, grit eufrico Acabamos de descubrir el secreto de la vida!!.
El descubrimiento de la doble hlice del ADN est considerado como el mayor avance cientfico del s. XX junto a la teora de la relatividad de Einstein.
La combinacin de la teora de la evolucin por seleccin natural de
Darwin, las leyes de la herencia de Mendel y las bases moleculares de la gentica han revelado el secreto de la vida que expres eufrico Crick.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
11
3.3. Cmo se copian los genes?
Actualmente sabemos que los genes se copian duplicando la molcula de ADN. Podemos imaginar que el ADN es como una cremallera que al abrirse se divide en dos, cada cadena servir de molde para generar una cadena hija idntica a la cadena inicial.
La replicacin (mal llamado duplicacin) se logra gracias al apareamiento selectivo de las bases A-T y C-G que funciona como un molde para replicar el material gentico. Esta es la clave del proceso de copia del gen; de esta forma se transmite el mensaje gentico de padres a hijos.
3.4. Para qu sirven los genes?
Los genes transmiten la informacin hereditaria a la descendencia a travs de copias de s mismo, pero cmo expresa la informacin que llevan?
Para responder a esta pregunta es importante que sepas que la expresin de los caracteres hereditarios se debe a las protenas. Las protenas son molculas responsables de la mayora de las funciones biolgicas y son especficas a cada especie y muchas de ellas a cada individuo. La especificidad de las protenas se debe a la secuencia de sus componentes fundamentales; los aminocidos. Una protena est formada por cientos o miles de aminocidos. Existen 20 tipos de estas molculas que dependiendo de como se ordenen, dar lugar a un tipo de protena u otro. Pues bien, la secuencia de aminocidos viene determinada por la secuencia de las bases nitrogenadas del ADN. Por consiguiente, el orden de los nucletidos de un gen determinar un tipo de protena. Cuando el gen se expresa, la sntesis de la protena que codifica tambin lo hace, dando lugar a la aparicin del carcter durante el desarrollo embrionario o de la funcin biolgica concreta. -
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
12
3.4.1. El cdigo gentico
El cdigo gentico es el conjunto de instrucciones que sirven para fabricar protenas a partir del orden o secuencia de los nucletidos qe constituyen el ADN. Este cdigo determina que cada grupo de tres nucletidos codifica un aminocido.
Por consiguiente los genes sirven para dos cosas; almacenar la informacin hereditaria y fabricar las protenas que a su vez llevan acabo la inmensa mayora de las funciones de los seres vivos, incluida la determinacin de los caracteres
hereditarios.
Conocer la correspondencia entre ADN y protenas fue posible gracias al descubrimiento de un enzima (protena con capacidad de llevar a cabo reacciones catalticas) que permite la sntesis de los nucletidos, la polinucletido fosforilasa. Este descubrimiento fue llevado a cabo por el espaol Severo Ochoa (1905-1993), premio Nobel de Fisiologa y Medicina en 1959.
3.4.2. El dogma central de la biologa molecular
El paso de ADN a la sntesis de protenas no es directo, ya que el ADN se encuentra en el ncleo de la clula y la sntesis tiene lugar en el citoplasma. Las protenas se fabrican concretamente en unos orgnulos denominados ribosomas, por tanto debe de existir una molcula intermedia responsable de transportar la informacin desde el ncleo hasta los ribosomas. Esta molcula es el ARN, que sirve de molde del ADN para la sntesis de la protena determinada.
En 1970, Crick hipotiz su famoso dogma central de la biologa molecular, diciendo que el flujo de la informacin hereditaria sigue una nica direccin:
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | GENTICA MOLECULAR
13
As, el ADN almacena la informacin gentica, que transcribe al ARN y ste traduce en la protena.
3.4.3. Sntesis de las protenas
EL ADN del ncleo transcribe el mensaje codificado al ARN mensajero (ARNm).
El ARNm sale del ncleo a travs de los poros de la membrana nuclear y llega al citoplasma donde se adhiere a un ribosoma. All ser ledo y traducido el mensaje
codificado qwur trae desde el ADN del ncleo.
Otro tipo de ARN, el ARN de transferencia (ARNt), selecciona un aminocido especfico para cada grupo de tres nucletidos de ARNm. Los ARNt se ensamblan a un aparte del ribosoma y los aminocidos unidos a stos se unen entre s mediante enlaces peptdicos formando una cadena de aminocidos que dar lugar a la protena.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
14
4. LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
El trmino de biotecnologa fue utilizado por primera vez en 1919 por el
ingeniero agrnomo Karl Ereky para hacer referencia al empleo de organismos vivos
o sus productos para obtener o modificar nuevos productos. En este sentido la
biotecnologa no es nueva.
En la actualidad, el concepto de biotecnologa se aplica a la manipulacin
deliberada del material gentico de organismos vivos con el fin de fabricar o
modificar un producto, mejorar plantas o animales o desarrollar microorganismos
con determinadas capacidades para usos y necesidades de la sociedad.
4.1. Acontecimientos histricos importantes de la biotecnologa
I. En 1970, se describe la enzima transcriptasa inversa por Temin y
Baltimore.
II. En 1972, se obtienen las primeras molculas de ADN recombinante por
Jackson, Symons y Berg.
III. En 1975, Edwin localiza el primer gen en una ADN grande y complejo.
IV. En 1978 se construye la primera genoteca humana
V. En 1979 se sintetiza insulina humana por clonacin del gen de una
bacteria y en 1982 se comercializa a partir de E.coli.
VI. En 1985 se desarrolla la tcnica de la ARN polimerasa
VII. En 1988 se desarrolla el primer cultivo transgnico de soja
VIII. EN 1991 se obtiene hemoglobina humana producida por cerdos y cabras
transgnicos. En este ao tambin se hacen los primeros ensayos en
terapia gnica con pacientes enfermos de cncer.
IX. En 1996 se obtiene la secuencia completa del genoma de Saccharomyces
cerevisiae.
X. En 1997 nace Dolly, la primera oveja clonada y posteriormente Polly, una
oveja clonada y genticamente modificada.
XI. En 2001 se completa el borrador de la secuencia del genoma humano.
XII. En 2004 se secuencia el genoma del pollo
XIII. En 2010, Venter y su equipo sintetizan la primera clula procariota
artificialmente mediante ADN sinttico insertado en una bacteria a la
que previamente se le ha extrado su material gentico.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
15
4.2. Aplicaciones de la biotecnologa
a) Aplicaciones mdico-farmacuticas: La secuenciacin de genoma de
diferentes bacterias, levaduras y otros microorganismos est permitiendo la
obtencin de nuevos medicamentos y sustancias con un elevado potencial
teraputico y con una considerable reduccin de efectos secundarios. Por
otro lado, la secuenciacin del genoma humano abre nuevas expectativas en
la curacin de enfermedades como el Parkinson, la esclerosis mltiple, el
Alzheimer y numerosos tipos de cncer. Por ejemplo el interfern humano se
emplea actualmente en enfermedades autoinmunes como la esclerosis
mltiple. En la actualidad tambin se produce una gran cantidad de
antibiticos por fermentacin utilizando microorganismos modificados
genticamente.
b) Aplicaciones agroalimentarias y en ganadera: Otra de las aplicaciones es
la obtencin de plantas y animales transgnicos que portan genes exgenos
de utilidad.
a. En el mbito agrario se ha obtenido plantas transgnicas resistentes
a determinados virus, como el mosaico del tabaco, a herbicidas como
la soja. Otras plantas resisten plagas de insectos al producir toxinas
letales para ellos. Estas aplicaciones evitan el uso de plaguicidas. En la
actualidad se est estudiando la posibilidad de introducir genes de la
fijacin del nitrgeno atmosfrico en clulas de plantas para evitar el
uso de abonos en campos de cultivo.
b. En la ganadera, la tcnica ms empleada es la clonacin, por ejemplo
se clonan vacas para aumentar la produccin de leche y carne.
Tambin la industria porcina es empleada con este mismo fin. Se estn
realizando actualmente modificaciones genticas en peces para
mejorar las especies criadas en piscifactoras. Otra aplicacin de la
ganadera transgnica es el uso de animales como biorreactores de
sustancias de inters biolgico para el tratamiento de enfermedades
graves de origen gentico o de infecciones virales.
c. En la alimentacin humana se producen alimentos modificados
genticamente, que la Unin Europea exige que deben de ir
perfectamente identificados con una etiqueta, suponiendo una
controversia entre asociaciones de consumidores y la industria
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
16
alimentaria. Gracias a la secuenciacin del genoma de la levadura
Saccharomyces cerevisiae, se ha abierto un camino de mejora de las
levaduras por ingeniera gentica. Hoy se obtienen protenas de alto
valor biolgico destinadas a la industria farmacutica, veterinaria y
agroalimentaria. Otra aplicacin de la ingeniera gentica interesante
es la sntesis de rennina o quimosina (enzima digestiva del cuajo) que
se emplea en la fabricacin de quesos y cepas de levaduras
transgnicas que producen mayor cantidad de alcohol, mejorando el
rendimiento y eficacia del proceso de fermentacin en la fabricacin
de bebidas alcohlicas.
c) Aplicaciones medioambientales: En las depuradoras de agua se usan
bacterias transgnicas que digieren los lodos para ser usados
posteriormente como abono. Existe una buena perspectiva para la limpieza
de vertidos accidentales de petrleo. Se ha codificado el genoma de
levaduras y bacterias que degradan hidrocarburos y en la actualidad los
ensayos son esperanzadores. Otra aplicacin medioambiental es la
eliminacin de metales pesados como por ejemplo el plomo y el mercurio.
Existen microorganismos modificados que extraen estos metales de su
entorno, permitiendo una descontaminacin de suelos y aguas. Una aplicacin
futura ser el diseo gentico de microorganismos que eliminen
determinadas sustancias contaminantes. Tambin, en el mbito de la
biodiversidad, ser posible, mediante la clonacin de animales, recuperar
especies en vas de extincin.
4.3. Tecnologa del ADN recombinante. Ingeniera gentica.
La ingeniera gentica comprende la totalidad de las tcnicas dirigidas a alterar
o modificar el material hereditario de algunas especies. Para la aplicacin de estas
tcnicas es necesario una serie de herramientas moleculares que permitan obtener
el ADN recombinante. Se entiende por ADN recombinante al conjunto de molculas
de ADN que resultan de la unin de un gen elegido y un vector adecuado para su
transporte. De esta forma se realiza la tecnologa del ADN recombinante, cuya
finalidad ser la clonacin molecular y posterior expresin de los genes para su
aplicacin en diversos campos de la biotecnologa moderna.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
17
4.3.1. Herramientas empleadas en la manipulacin del ADN a) Enzimas utilizadas: permiten la modificacin del ADN o ARN. Se usan rtes
tipos de enzimas:
a. Enzimas de restriccin: Son endonucleasas procedentes de bacterias
que las emplean para destruir ADN de bacterifagos y que tienen la
funcin de reconocer secuencias especficas de corte, actuando sobre
los enlaces fosfodiester entre nucletidos. Esto permite, gracias a su
especificidad a realizar cortes de ADN en zonas concretas. Algunas
cortan dos hebras por el mismo sitio, dando lugar a extremos romos
(por ej. Hae111 o Pvu II) y otras lo hacen en lugares diferentes
formando extremos cohesivos (por ej. Eco R1).
b. Polimerasas: Son enzimas que catalizan la unin de nucletidos
tomando un ADN de molde. Las ms utilizadas en las tcnicas de ADN
recombinante son las ADN polimerasas de Escherichia coli y Thermus
aquaticus, empleadas en las tcnicas de PCR (Reaccin de Polimerasas
en Cadena).
c. ADN ligasas: Catalizan la unin de fragmentos de ADN mediante la
formacin del enlace covalente entre el extremo 5de un fosfato con
el 3de un nucletido. La ms empleada es la ADN ligasa-T4 que se
obtiene de bacterias infectadas por el fago T4.
d. Transcriptasa inversa: Es un enzima que sintetiza molculas de ADN
tomando como molde una molcula de ARN. Es exclusiva de virus y se
usa en ingeniera gentica para obtener ADN de doble cadena a partir
de ARN obtenido de cualquier clula. El resultado es la formacin de
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
18
un ADN complementario (ADNc). Generalmente se emplea ARNm
maduro de manera que permite la obtencin de ADN sin intrones,
permitiendo un uso ms directo.
e. Vectores: Un vector es un ADN de pequeo tamao que contiene una
secuencia o gen que codifica una determinada sustancia de inters.
Debe de tener la capacidad de autirreplicarse y de perpetuarse en
clulas husped donde se procesar la informacin gentica. Estos
vectores de clonacin deben de cumplir algunas condiciones; Ser
pequeo para su fcil aislamiento, contener marcadores de seleccin
que permitan comprobar su presencia en la clula husped y que sean
capaces de reproducirse en dicha clula. Los ms empleados son los
plsmidos que estn constituidos por ADN circular extracromosmico
que se corta con la misma endonucleasa que el fragmento de ADN que
se desea clonar. La unin de ambos tambin se realiza con la misma
ADN ligasa. Este ADN se introduce en bacterias que carecen del
plsmido para sintetizar la sustancia deseada. Admite insertos de
10kb de ADN.
b) Hospedadores: Otra herramienta necesaria en ingeniera gentica son las
clulas hospedadoras. La eleccin de una u otra depende del tipo de
producto que se quiera obtener o tipo de anlisis. Las clulas ms usadas
son:
a. Escherichia coli: es la clula mejor conocida y es fcil de cultivar a
bajo coste. Al ser procariota carece de procesos de glicosilacin de
las protenas, de manera que la produccin de protenas difiere
considerablemente con las protenas humanas.
b. Saccharomyces cerevisiae: Tambin es muy conocida y su cultivo es
muy rentable. Se usa cuando es necesario que la clula sea eucariota.
Aunque si presenta glicosilacin de las protenas, stas son bastante
diferentes a las humanas.
c. Clulas de ovario de hmster chino: Se usan cuando es necesario
producir protenas especficas de mamferos. El inconveniente de usar
clulas de mamferos es que su cultivo es muy lento y aumenta el
riesgo de infecciones vricas y bacterianas. Las clulas CHO presentan
una velocidad de cultivo elevada y tienen una gran gama de mutantes
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
19
de glicosilacin de protenas que coinciden con muchos tipos de
mamferos.
4.3.2. Tcnicas de manipulacin del ADN a) Hibridacin de cidos nucleicos: Esta tcnica se utiliza para localizar
fragmentos de ADN o ARN para su posterior manipulacin. Se basa en la
capacidad de complementacin de los cidos nucleicos a travs del
apareamiento de las bases nitrogenadas. Los pasos a seguir son:
a. Pasos a seguir:
i. Desnaturalizacin del ADN: Necesario en el caso de localizar
un fragmento de ADN bicatenario. La desnaturalizacin se
realiza mediante calentamiento para que se produzca la rotura
de los puentes de hidrgeno.
ii. Adicin de endonucleasas: Separa la hebra de ADN en
fragmentos
iii. Separacin de los fragmentos por electroforesis en gel de
agarosa: De esta forma tenemos los fragmentos ordenados por
tamaos.
iv. Transferencia del ADN a un filtro de nitrocelulosa
v. Hibridacin con sondas radiactivas de ADN: Aquellas
molculas hbridas tendrn secuencias complementarias a la
sonda cuya secuencia es conocida.
vi. Deteccin de cadenas hbridas; directamente con un contador
de radioactividad o indirectamente por autorradiografa.
b. Tipos de hibridacin
i. Hibridacin ADN-
ADN: la sonda es
un fragmento de
ADN monocatenario
de secuencia
conocida. Esta
tcnica se conoce
con el nombre de
Southerm
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LA BIOTECNOLOGA: MANIPULACIN DE LOS GENES
20
ii. Hibridacin ADN-ARN: La sonda es una molcula de ARN, que
puede ser un ARNm. Esta tcnica se conoce con el nombre de
Northerm.
b) Secuenciacin del ADN: Se utiliza para conocer la secuencia de un
determinado fragmento de ADN. Con esta tcnica se ha secuenciado el
genoma completo de muchos
organismos, desde la
Saccharomyces cerevisiae (1996),
la E. coli (1997) y el genoma
humano (2003). Consiste en
utilizar cuatro mezclas diferentes
que incluyen el ADN que se desea
secuenciar mezclado con un
didesoxinucletido diferente
(ddATP, ddCTP, ddGTP, ddTTP),
adems se incorpora a cada
mezcla un ADN polimerasa y
cebadores marcados
radiactivamente. Los didesoxinucletidos carecen de un grupo hidroxilo en el
carbono 3de la desoxirribosa, de manera que al unirse a la base
complementaria bloquear el alargamiento posterior de una nueva cadena de
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
21
ADN. En la muestra T2 (donde se encuentra ddATP, al incorporarse al azar
en la cadena de crecimiento, se produce una serie de fragmentos de ADN
menores, acabando todos en las posiciones donde debera unirse una adenina
en el fragmento original. Esto mismo ocurre en las otras tres muestras (T1,
T3 y T4). Por electroforesis en gel se separan los productos radiactivos de
cada mezcla de reaccin. EN la actualidad se somete esta secuencia a un
detector conectado a un ordenador que genera un registro que interpreta la
secuencia del fragmento de ADN.
c) Genotecas: Una librera genmica es un conjunto de genes obtenidos por
fragmentacin del ADN cromosmico de un organismo, ya aislados e
identificados, y que han sido introducidos individualmente en bacterias, para
as guardarlos y que pueden estar disponibles para los investigadores que
necesiten trabajar con ellos. Cada uno de los genes es como su fuera un libro
de una biblioteca. Este sistema ahorra el trabajo de aislar el gen concreto
cada vez que se necesite trabajar con l.
d) Reaccin en cadena de polimerasa (PCR): Esta tcnica permite conseguir
muchas copias de un fragmento de ADN a pesar de disponer de muy pequea
cantidad de muestra. SE basa en la capacidad de la ADN polimerasa para
replicar el ADN. El proceso tiene lugar de la siguiente forma;
a. Desnaturalizacin del ADN que se desea replicar
b. Introducir las hebras desnaturalizadas en una solucin concentrada
de mononucletidos trifosfatos, cebadores adecuados y una ADN
polimerasa especfica, la Taq ADN polimerasai.
c. Elongacin del fragmento por accin de la Taq ADN polimerasa.
d. Estos tres pasos se repiten constituyendo un ciclo de sntesis
exponencial, de manera que 20 ciclos de sntesis se peude obtener del
orden de un milln de copias de una molcula de ADN inicial.
e. En la actualidad este mtodo est totalmente automatizado,
permitiendo un gran nmero de aplicaciones; produccin de ADN
procedente de restos arqueolgicos, de pruebas criminolgicas o
judiciales, etc.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
22
5. LOS TRANSGENICOS
Los organismos genticamente modificados (OGMs) o transgnicos son
bacterias, levaduras, plantas o animales a los cuales se les ha introducido un
gen procedente de otro organismo (transgen). El objetivo es que estos OGMs
produzcan determinadas sustancias o adquieran una capacidad nueva que antes
carecan de ella.
5.1. Microorganismos transgnicos
Las bacterias y levaduras transgnicas se usan principalmente en la industria
alimentaria, en la produccin de aditivos alimentarios, aminocidos, pptidos, cidos
orgnicos, polisacridos y vitaminas. Tambin se han aplicado en procesos de
bioremediacin y, en medicina, se emplean ampliamente para producir protenas de
inters como por ejemplo, la insulina.
5.1.1. Desarrollo de microorganismos transgnicos Fabricar un transgnico unicelular es ms fcil que producir una planta o animal
transgnico, ya que en stos hay que asegurar la presencia del nuevo ADN en todas
las clulas del organismo.
Para desarrollar una bacteria transgnica, el gen de inters se incorpora en un
plsmido y se incuba junto con la bacteria bajo condiciones especficas que
favorecen la entrada del plsmido en el interior de la bacteria. Si la bacteria retiene
el plsmido y la protena que expresa el gen de inters no resulta txica para su
desarrollo, se obtiene una bacteria transgnica, con nuevas caractersticas
determinadas por el gen introducido. La bacteria ms utilizada es la Escherichia coli.
No obstante y a pesar que su fcil manipulacin, las bacterias no son siempre la
mejor eleccin para producir protenas humanas. Algunas de stas no son funcionales
si no estn glicosiladas, y este proceso no lo pueden llevar a cabo las bacterias. En
estos casos se utilizan levaduras transgnicas, que s son capaces de glicosilar. La
produccin de levaduras transgnicas implica tambin el empleo de plsmidos, siendo
la levadura Saccharomyces cerevisiae la especie ms empleada.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
23
5.1.2. Aplicaciones de los microorganismos transgnicos a) Investigacin
Los microorganismos transgnicos son una herramienta de fundamental
importancia en investigacin. La introduccin en bacterias de plsmidos que
contienen un gen concreto a estudiar se realiza de forma rutinaria en los
laboratorios, ya sea con el objeto de tener un stock de dicho gen (mediante el
crecimiento de colonias que permiten tener gran cantidad de clulas que lo
contienen) o para expresar una protena de inters. Estas bacterias transgnicas
ayudan a los investigadores a entender mejor algunos procesos bioqumicos, la
regulacin de genes y su funcin.
b) Produccin de protenas en medicina
Se han desarrollado bacterias E. coli capaces de producir insulina humana,
imprescindible para pacientes diabticos. Antes del empleo de bacterias
transgnicas, la insulina se obtena de vacas y cerdos, pero, como su estructura
difera ligeramente de la variedad humana, en algunos casos provocaba una reaccin
alrgica. Las bacterias transgnicas han eliminado este problema. Asimismo, la
levadura Saccharomyces cerevisiae se ha modificado genticamente para
obtener insulina humana.
Tambin se han desarrollado microorganismos transgnicos para producir la
hormona del crecimiento, que se emplea para tratar a nios con enanismo. Otros usos
en medicina son la produccin de vacunas, anticuerpos, etc
c) Bioremediacin
Existen microorganismos capaces de utilizar como nutrientes compuestos
txicos o peligrosos, como hidrocarburos, detergentes, bifenilos policlorados, etc,
de forma que su metabolismo los convierte en productos inocuos para el medio
ambiente. El empleo de organismos vivos para degradar residuos se conoce como
bioremediacin. La mayora de aplicaciones biotecnolgicas aplicadas al medio
ambiente utilizan microorganismos naturales, pero se estn desarrollando
microorganismos transgnicos para eliminar materiales difciles de degradar. Por
ejemplo, bacterias Pseudomonas transgnicas son capaces de degradar compuestos
polihalogenados. La investigacin en este campo busca los enzimas presentes en
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
24
microorganismos naturales que son eficientes en el tratamiento de compuestos
txicos y determinar cmo pueden mejorarse mediante ingeniera gentica.
d) Industria alimentaria
Los microorganismos modificados genticamente se emplean en la industria
alimentaria para producir aditivos alimentarios como edulcorantes artificiales y
aminocidos con el propsito de incrementar la eficiencia y reducir su coste. Otros
productos de estos microorganismos son enzimas recombinantes que se emplean
en panadera, produccin de cerveza, produccin de queso (por ejemplo, quimosina).
Tambin se aplican en procesos de fermentacin, como por ejemplo el empleo de
levaduras transgnicas para desarrollar el sabor y aroma en la industria de la
cerveza.
5.2. Animales transgnicos
Los animales transgnicos llevan en sus clulas algn gen procedente de otro
organismo. Este transgn, debe de incorporarse al animal hospedador y expresarse
correctamente. Para ello debe usarse la tecnologa del ADN recombinante. El
transgn debe de expresarse en el momento deseado y en la clula adecuada, para
ello es necesario que vaya acompaado de las secuencias reguladoras.
5.2.1. Tcnicas de insercin del transgn a) Microinyeccin en zigotos
Desde que en 1982 se obtuviera un ratn transgnico, con la microinyeccin se
han conseguido numerosas especies de animales; vacas, cabras, ovejas, cerdos, etc.
La Microinyeccin se lleva a cabo en tres fases:
I. Primera fase: Se aslan un nmero grande de vulos fertilizados. Se
consigue sometiendo a las hembras a un tratamiento hormonal para
provocar una superovulacin. La fertilizacin puede hacerse in vitro o in
vivo.
II. Segunda fase: los zigotos obtenidos se manipulan uno a uno y con una
micropipeta a modo de aguja, se introduce una solucin que contiene
ADN.
III. Tercera fase: Los vulos se reimplantan en hembras que actuarn como
nodrizas permitiendo la gestacin hasta trmino.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
25
Por ltimo, tras el destete de los
recin nacidos, stos se chequean, para
ver si ha ocurrido la incorporacin del
transgn.
b) Transgnesis por
manipulacin de clulas embrionarias
Consiste en la introduccin de ADN
extrao en clulas embrionarias
totipotentes (Clulas ES) o clulas
embrionarias madres. Estas clulas se
toman del interior de la blstula en
desarrollo y se pasan a un medio donde
se tratan con diferentes productos con
lo que se consigue que las clulas no se
diferencien y se mantengan en estado
embrionario. Se introduce el ADN
extrao en las clulas embrionarias y se
vuelve a reimplantar introducindolas de
nuevo en una blstula de una hembra.
5.2.2. Aplicaciones de los animales transgnicos a) Mejora de la produccin ganadera
Una de las aplicaciones ms usadas en la actualidad es el empleo de la
transgnesis para mejorar las caractersticas propias de la especie, aumentando la
resistencia a enfermedades, mejorando los ndices de produccin o aumentando la
calidad organolptica y/o nutricional de sus productos. Por ejemplo existen en la
actualidad especies de terneros transgnicos que son resistentes a la mastitis, al
clera y a la disentera. En la actualidad las mejores razas de vacas producen 8.000
litros de leche al ao. Se est investigando en la transgnesis de una vaca del tamao
de un elefante que podra producir 15.000 litros de leche al ao.
b) Fabricacin de rganos para trasplantes
Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la ciruga de trasplantes
es la carencia de rganos compatibles con el paciente receptor. El trasplante de
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | LOS TRANSGENICOS
26
rganos procedentes de otros animales (xenotrasplante) da lugar a una gran
cantidad de problemas inmunolgicos y de rechazo. La transgnesis de animales
permitira obtener rganos genticamente idnticos al paciente receptor.
c) Investigacin de enfermedades de origen gnico
Otra aplicacin que se realiza actualmente es en ratones knockout, son animales
a los que se les ha sustituido un gen funcional por un alelo mutante no funcional. EL
caso ms empleado es la inactivacin del gen p53, que provoca el desarrollo de
tumores malignos. Este tipo de experimentos contribuyen al conocimiento de
enfermedades como el cncer y de origen gnico.
d) Produccin de protenas de inters teraputico
Suele utilizarse la leche de animales domsticos como las cabras, cerdas, ovejas
o vacas. Para ello es necesario obtener un animal transgnico que tenga un gen capaz
de expresar en la glndula mamaria la secuencia de la protena de inters
teraputico.
5.3. Plantas transgnicas
La obtencin de plantas transgnicas presenta menores dificultades que la
transgnesis en animales, ya que, entre otras ventajas, existe una especie de
bacteria capaz de transferir, de forma natural, un plsmido a las clulas vegetales.
Se han conseguido plantas transgnicas con fines diferentes;
Resistencia a los insectos
Resistencia a enfermedades microbianas y a herbicidas
Favorecer la conservacin de los frutos durante ms tiempo
Mejorar la calidad nutricional del alimento
Obtener molculas de inters econmico.
La investigacin y el desarrollo de plantas transgnicas han sido realizadas
principalmente por grandes empresas multinacionales que controlan el 60% del
mercado de pesticidas y el 23% del mercado de semillas entre ellas todas las
semillas transgnicas del mundo.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | TERAPIAS GNICAS.
27
Empresas ms importantes Principales plantas transgnicas
Monsanto
DuPont
Syngenta (Novartis-Astra-Zeneca)
Aventis
Pioneer
Bayer AG
Hi-Breed
Soja
Algodn
Maz
Patata
Arroz
Colza
Achicoria
Tomate
Tabaco
Clavel
6. TERAPIAS GNICAS.
La terapia gnica tiene como finalidad conseguir un tratamiento, curacin y
prevencin de enfermedades por medio de la transferencia de material gentico o la
modificacin de la expresin de los genes.
6.1. Objetivos
Actualmente se estn poniendo en marcha programas de investigacin para
aplicar la terapia gnica en muchas enfermedades, entre ellas:
Cncer
Alzheimer
Diabetes
Esclerosis mltiple
Lupus eritematoso, etc.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | TERAPIAS GNICAS.
28
6.2. Tipos de terapia gnica
Segn al tipo de clulas a las que se aplique, podemos distinguir entre terapia
gnica en clulas somticas y en clulas germinales (gametos, sexuales)
Sobre clulas somticas: SE refiere a la modificacin gentica en
cualquiera de los tejidos de un paciente (cardiacos, pulmonares,
nerviosos, etc). Este tipo de terapia nunca se transmite a la
descendencia.
Sobre clulas germinales: Se encamina a la manipulacin de clulas
precursoras de la lnea germinal o a las clulas embrionarias. Por tanto, su
aplicacin afectara a toda la progenie y no al individuo sobre la que se
realiza.
Hasta ahora la terapia gnica solo es realizada en clulas somticas, ya que la
aplicacin a clulas germinales, al implicar a la descendencia, podra plantear
problemas ticos y sociales; adems, por el momento, la terapia en clulas germinales
no est autorizada en ningn pas del mundo.
6.3. Metodologa
6.3.1. Procedimiento El procedimiento estndar ms utilizado en terapia gnica implica:
I. Identificar el gen alterado
II. Identificar, sintetizar o clonar genes normales
III. Extraer y cultivar in vitro clulas a tratar en el paciente
IV. Introducir mediante vectores en las clulas defectuosas o, en algunos
casos, al paciente de forma directa el gen modificado.
6.3.2. Mtodos La terapia gnica puede seguir varios mtodos:
a) Insertar una copia sana de un gen en la clula del paciente
b) Introducir un gen diseado en laboratorio para que confiera una nueva
propiedad a las clulas. Por ejemplo, la terapia dirigida a la supresin de
clulas especficas, como genes que estimulen la respuesta inmune.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | BIOSEGURIDAD Y MEDIOAMBIENTE
29
c) Introducir en los tumores genes que codifican protenas txicas contra las
clulas cancergenas o bien provocar una respuesta enrgica del sistema
inmune.
6.3.3. Tcnicas Las tcnicas utilizadas en terapia gnica para introducir el material gentico
con los vectores seleccionados son las siguientes:
a) Terapia en vitro: Se extraen las clulas del paciente afectadas por genes
defectuosos, se cultivan y se les introduce el gen normal, para
posteriormente reincorporarlas al organismo. Es utilizada en terapias con
clulas sanguneas, pero su duracin es limitada, por lo que se est
intentando utilizar clulas madre existentes en la mdula sea.
b) Terapia in vivo: Se trata de introducir con vectores los genes sanos que
circulan por la sangre e interaccionan solamente con clulas diana que poseen
receptores especficos. Una vez fijados, transfieren su contenido a dichas
clulas, donde se ejerce su accin teraputica. Un caso particular de este
tipo de terapia es la terapia in situ, en la que los genes normales con
vectores apropiados se introducen directamente en los tejidos donde los
genes estn defectuosos. Algunos protocolos que aplican este tipo de
terapia se han dirigido a la lucha contra tumores cerebrales.
7. BIOSEGURIDAD Y MEDIOAMBIENTE
7.1. Definicin de bioseguridad medio-ambiental
Podramos definir bioseguridad medio-ambiental como la aplicacin de
conocimientos, tcnicas y equipamientos para preservar a los seres vivos y en
general al medio ambiente de la exposivcin a agentes potencialmente infecciosos o
considerados de riesgo biolgico.
El desarrollo de la biotecnologa debe de ir aparejado de un desarrollo en la
seguridad en el manejo, uso y transferencia de los organismos modificados
genticamente (OGM). La ingeniera gentica, y su aplicacin para la obtencin de
estos organismos destinados a la alimentacin, ha suscitado desde finales del siglo
pasado una fuerte controversia, canalizada a travs de numerosas organizaciones
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | BIOSEGURIDAD Y MEDIOAMBIENTE
30
ecologistas y defensoras del medio ambiente. Existe un debate mundial sobre este
tema de la seguridad de las cosechas de plantas GM y de los productos derivados de
ellas destinados al consumo.
7.2. El impacto medioambiental de la biotecnologa
Una de las razones expuestas por las asociaciones ecologistas es el fuerte
impacto que se cree pueden producir en el medio ambiente y en el libre comercio en
los pases ms pobres del mundo al aumentar su dependencia de los pases ricos.
El 20 de Enero de 2000, 130 pases, acordaron en Cartagena el Protocolo sobre
Seguridad de la Biotecnologa del Convenio sobre la Diversidad Biolgica, que les da
derecho, atendiendo al principio de precaucin, a rechazar las importaciones de
transgnicos; este protocolo fue acordado con la oposicin de pases como EEUU y
Canad, que se encuentran entre los mayores productores de transgnicos.
El objetivo del llamado Protocolo sobre Bioseguridad es contribuir a garantizar
un nivel adecuado de proteccin en la esfera de la transferencia, manipulacin y
utilizacin seguras de los organismos vivos modificados resultantes de la
biotecnologa moderna que puedan tener efectos adversos para la conservacin y la
utilizacin sostenible de la diversidad biolgica, teniendo en cuenta los riesgos para
la salud humana, y centrndose concretamente en los movimientos transfronterizos.
Este protocolo insta a las partes que lo suscriben a velar por que el desarrollo,
la manipulacin, el transporte, la utilizacin, la transferencia y la liberacin de
cualquier organismo vivo modificado se realice de forma que se eviten o se reduzcan
los riesgos para la biodiversidad, incluyendo los riesgos para la salud humana.
Uno de los controles eficientes en el uso de alimentos transgnicos es el
etiquetado correcto de los alimentos. En 2004 entr en vigor una normativa que
obliga a indicar en los envases los productos que contiene OGM o ingredientes que
hayan sido elaborados a partir de ellos. Una excepcin a lo anterior se encuentra en
el caso de alimentos procedentes de fermentacin con microorganismos
transgnicos, como el queso elaborado con enzimas procedentes de estos organismos
siempre que estos no figuren como producto final.
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | ASPECTOS TICOS Y SOCIALES DE LAS NUEVAS TECNOLOGAS
31
8. ASPECTOS TICOS Y SOCIALES DE LAS NUEVAS TECNOLOGAS
Para algunos cientficos son tres las reas que estn generando diferentes
niveles de discusin y debate en la poblacin:
Riesgos potenciales del uso de alimentos transgnicos o productos
biofarmacuticos en salud
Desequilibrio ecolgico y riesgos en el medio ambiente
Objetivos eugensicos en la reproduccin humana mediante el diseo de
mejoras en las capacidades y potenciales humanos
8.1. Definicin de la biotica
La reflexin a estas reas de discusin social se debe de realizar bajo el marco
de la biotica.
La biotica se define como la disciplina que estudia de manera sistemtica la
conducta humana en el rea de las ciencias de la vida y de la atencin a la salud. El
desarrollo de la biotica se ha incrementado con las nuevas tcnicas de reproduccin
asistida, la prolongacin de la vida en el estado de coma, la eutanasia, el trasplante
de rganos, los ensayos clnicos en humanos, la ingeniera gentica y la clonacin de
mamferos.
8.2. Aspectos positivos que exigen el desarrollo de la tecnologa
El desarrollo de la biotecnologa permitir en un futuro cercano resolver los problemas de malnutricin, el cncer, algunas enfermedades infecciosas, el aumento de la poblacin, el cambio climtico, la disminucin de las tierras agrcolas, la disponibilidad y el costo de la energa, el aumento de productos txicos y la polucin.
En la ltima dcada la manipulacin de organismos ha alcanzado niveles insospechados de eficacia y beneficios a la sociedad. Su uso adecuado permitir una considerable mejora de la calidad de vida.
8.3. Problemas ticos
Sin embargo, ante estos aspectos positivos del desarrollo de la biotecnologa, no debemos de olvidar el creciente nmero de crticas que han surgido en torno al monopolio cientfico y la competitividad por el control de la biotecnologa moderna, y el grave problema tico a escala mundial que lleva aparejado, consistente en la aparicin de una nueva frmula de colonialismo: el neocolonialismo cientfico y tcnico. Como consecuencia de la sofisticacin, cada vez ms compleja de las
-
Apuntes 1 Bachillerato IES Torre Almirante. Profesor: Jos Mendoza | BIBLIOGRAFA
32
tcnicas moleculares y su costo econmico creciente, los pases ms o menos industrializados se distancian cada vez ms unos de otros, de tal forma que puede llegar el momento en que toda la tecnologa molecular de vanguardia quede en poder de unos pocos pases.
Adems, se debe destacar que entre importantes fines econmicos derivados de la moderna tecnologa gentica est la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones mdicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos frmacos basados en la informacin derivada del genoma abre, un nuevo espacio donde los conceptos bioticos debern aportar luz o lmites a la hora de regular el posible conflicto entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales.
Como conclusin debemos de considerar que existen muchos intereses econmicos por parte de empresas que someten a los legisladores y polticos a presiones. Adems la legislacin difiere mucho de un pas a otro de manera que esto provoca una competencia internacional, de manera que aquellos estados ms permisivos atraigan a fuertes inversores en ingeniera gentica, donde no se impongan lmites.
9. BIBLIOGRAFA LEHNINGER, A. L. (1994): Bioqumica: las bases moleculares de la estructura
y la funcin celular. Barcelona: Omega. ALBERTS, B. y col. (2004): Biologa molecular de la clula. Barcelona: Omega. Willian H. Elliott, 2001. Bioqumica y Biologa molecular. Ed. Ariel STRAYER, 2007. Bioqumica, Ed. Revert. WATSON, 2002. Pasin por el ADN.ED. Critica. LUIS DE SEBASTIAN, 2009. Un planeta de gordos y hambrientos, Ed.
Ariel. LACADENA, J.R., 2003. Gentica y biotica. Ed. Universidad Pontificia de
Comillas.
10. Pginas webs
Es.wikipedia.org www.biologia.edu.ar www.maph49.galeon.com/arn/tctlpreu.html www.youtube.com/watch?v=LdIkq6ecQGw