Santiago Torres Martínez Departamento Genética y ...

CIENCIA Y VIDA COTIDIANA

La clonación, el ADN y cosas de la genética

Santiago Torres MartínezDepartamento Genética y Microbiología

Universidad de Murcia

Murcia25 febrero y 3 marzo, 2008

. Genética

. Gen

. ADN

. Información genética

. Cromosomas

. Genética forense

. Ingeniería genética

. Clonación

. Transgénicos

. Selección embriones

Genética:

Parte de la biología que trata de la herencia y de lo relacionado con ella.

Diccionario de la lengua española

Genética

Genes Transmisión

Semejanza entre progenitores y descendientes

Van Gogh

Genética

Genes Transmisión

Variación

¿porqué nos diferenciamos?¿porqué nos parecemos?

Que dos mellizos nazcan de distinto color es "un caso entre un millón", según algunos expertos.

Pero la explicación es “sencilla”:

La madre de los niños es mulata, lo que quiere decir que tieneuna mezcla de genes de raza blanca y negra. Por eso pudoproducir óvulos de cada color (uno con los genes que indicanque la piel será negra, y otros con los genes que indican queserá blanca). Dos de estos óvulos fueron fecundados por el padre:

óvulo negro + espermatozoide blanco

óvulo blanco + espermatozoide blanco

Ácido DesoxirriboNucléico

A

C

G

T

T

G

C

A

A

C

G

T

T

G

C

A

A

C

G

T

T

G

C

A

Los genes están en los cromosomas

Cromosoma

Gen

ADN

Cariotipo

aprox. 25.500 genes

Óvulo recién fertilizado

(22 cromosomas + X ó Y)

(22 cromosomas + X )

espermatozoide

óvulo

(44 cromosomas + X + X )

(44 cromosomas + X + Y )

Óvulo recién fertilizado

CC C CC CCC

C CCC ?

Una célula

Control genético

Hombre

esperma

óvulocigoto

embrión

Mujer

Cientos de miles de millones de células :

más de 200 tipos distintos de células

Desarrollo embrionario

Cigoto embrión

Una célula

Desarrollo embrionario

Control genético:

25.500 genes

Cientos de miles de millones de células :

más de 200 tipos distintos de células

Bacterias (≈ 4.000 genes)

Levaduras (≈ 6.000 genes)

Gusanos (≈ 19.000 genes)

Moscas (≈ 13.700 genes)

Gallo (≈ 20.000 genes)

Ratón (≈ 29.000 genes)

Perros (≈ 20.000 genes)

Chimpancé (≈ 25.000 genes)

Humanos (≈ 25.500 genes)

Plantas (≈ 25.500 genes)

… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCCCTAAGTGACGGTGGA ..

aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 . . . . .

proteína

aminoácidos

nucleótidos

Código genético

Febrero 2001

Revisado: 12 febrero 2008 http://web.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/static/gpstat.html

Nuestro genoma tiene tres mil millones de bases

Entre dos personas cualesquiera hay más de 20 millones de nucleótidos de diferencia, que se agrupan en 1.400 regionesdel genoma.

(unos 25.000 genes)


… GCAACTTCGTGATTCACTGCCACCT …… CGTTGAAGCACTAAGTGACGGTGGA ..

Genética forense

Persona 1 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5 6

Persona 2 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5

Persona 3 ..GCCAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTTTCAT..1 2 3 4 5 6 7

Polimorfismos

5

6

7

Genética forense

Forensic DNA Analysis

Probabilidad de encontrar dos individuoscon el mismo perfil: < 10-13

Mancha de sangre 7,9 10,13 7,15 8,8

Sospechoso 1 8,9 10,10 9,10 11,12

Sospechoso 2 10,11 9,13 8,14 9,12

Sospechoso 3 7,9 10,13 7,15 8,8

A B C D

¿De dónde se puede obtener ADN?

• Sangre• Semen• Saliva• Orina

• Pelos• Dientes• Huesos• Tejidos

. Genética

. Gen

. ADN

. Información genética

. Cromosomas

. Genética forense

. Ingeniería genética

. Clonación

. Transgénicos

. Selección embriones

INGENIERÍA GENÉTICA

Conjunto de técnicas que permiten la manipulación y transferencia de DNA de un organismo a otro.

Herramientas moleculares:

Las enzimas de restricción

Los extremos cohesivos (protuberantes) facilitan la obtención de moléculas de DNA recombinante

5´ 3´

3´ 5´

G A A T T CC T T A A G

G A A T T CC T T A A G

5´ 3´

3´ 5´

A A T T CG

3´

5´

5´

GC T T A A

3´

5´

3´

GC T T A A

3´

5´

A A T T CG

A A T T CG

3´

5´

5´

3´

GC T T A A

“Moléculas recombinantes o quiméricas”

A A T T CG

3´

5´

5´

3´

GC T T A A

CLONACIÓN = AMPLIFICACIÓN

Dos etapas básicas en la clonación de fragmentos de DNA

1. Construcción delDNA recombinante

Inserto

Digestión

LigaciónVector

DNAforáneo

Cromosoma bacteria Plásmido recombinante

transgénicos

Vaca transgénica

Gen para laproteína de interés

Transgén inyectadoEn el óvulo del animal

La vaca transgénica produce la proteína de interés en la leche

Oveja “donante”de óvulos “A”

óvulo

Se elimina el núcleo

Oveja “donante”de células

célula

Se fusionan el óvulosin núcleo y la célula

Óvulo fusionadocon la célula

embrión

Embrión implantado

Oveja “clónica”

Preembriones humanos

embrión in vitro constituido por el grupo de células resultantes de la división progresiva del ovocito desde que es fecundado hasta 14 días más tarde.

1 2 3-4 5-6 días:

totipotentes

Fertilización(día 1) 2 células

4 células

8 células

mórula

blastocisto128 células

Implantación y formación de la placenta (día 7)

ovario

oviducto

útero

cigotoembrión

Células totipotentes

Tipos de células

Células Descripción Ejemplos

TotipotentesCada célula puedeoriginar un nuevoindividuo

Células de losembriones tempranos(1-3,4 días)

Tipos de células




Pluripotentes

Las células puedenformar cualquier tipocelular (unos 200, aprox.)

Algunas células del blastocisto (5 a 14 dias)

Tipos de células




Pluripotentes


Algunas células del blastocisto (5 a 14dias)

totipotentes


4 células

8 células

mórula



ovario

oviducto

útero

pluripotentes

1 2 3-4 5-6 días:

Tipos de célulasCélulas Descripción Ejemplos



Pluripotentes


Algunas células del blastocisto (5 a 14dias)

Multipotentes

Células diferenciadas, pero que puedenoriginar otros tipos de tejidos

Tejido fetal, cordónumbilical y célulasmadres de adultos


4 células

8 células

mórula



ovario

oviducto

útero

1 2 3-4 5-6 días:

Expresión genesdel embrión

Prevención y tratamiento de enfermedades de origen genético

Los centros debidamente autorizados podrán practicar técnicas dediagnóstico preimplantacional (DGP) para:

a) La detección de enfermedades hereditarias graves, de aparición precoz y no susceptibles de tratamiento curativo posnatal con arreglo a los conocimientos científicos actuales, con objeto de llevar a cabo la selección embrionaria de los preembriones no afectos para su transferencia.

b) La detección de otras alteraciones que puedan comprometer laviabilidad del preembrión

Diagnóstico genético preimplantacional(DGP)

La técnica consiste en extraer una o dos células de un embrión de más de seis células, para analizar su material genético

afectado afectado afectado afectadono afectado no afectado

Se utilizan sólo los embriones no afectados

Se extrae una célula del embrión, para analizar

¿Qué se puede analizar en las células extraídas de los embriones?

. Alteraciones cromosómicas(monosomías, trisomías, triploidías)

. Enfermedades de base molecular conociday analizable por PCR

X

Y

mujer

hombre

FISH: hibridación in situ con sondas fluorescentes de ADN


… GCAACTTCGGGATTCACTGCCACCT …

CCTAAGTGACG

ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS(cromosomas sexuales)

46 , XX ♀ normal46 , XY ♂ normal45 , X Síndrome Turner47 , XXY Síndrome Klinefelter

PGD

Monosomía Trisomía

46 , XX ♀ normal46 , XY ♂ normal47 , XY , +13 Síndrome de Patou47 , XY , +18 Síndrome de Edwards

ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS(autosomas)

¿Qué se puede analizar en las células extraídas de los embriones?

. Alteraciones cromosómicas(monosomías, trisomías, triploidías)

. Enfermedades de base molecular conociday analizable por PCR

PCR

DNA

Autosómicas recesivas ( )

Fibrosis Quística

Talasemias

Anemia Falciforme

Autosómicas dominantes ( )

Distrofia Miotónica o Enfermedad de Steinert

Huntington

Recesivas ligadas al cromosoma X

Síndrome del X frágil

Distrofia Muscular de Duchenne (DMD)

Hemofilia A

X Y X X

X XX XX Y X Y

La fibrosis quística (abreviatura FQ), tambiénconocida como mucoviscidosis es una enfermedadhereditaria frecuente que afecta al organismo en forma generalizada, causando discapacidad progresiva y muerte prematura. La dificultad para respirar es el síntoma más común, emergente de infeccionespulmonares crónicas, las cuales pueden mostrarseresistentes al tratamiento con antibióticos y otrosfármacos. La FQ es un trastorno multisistémico quecausa la formación y acumulación de un moco espeso y pegajoso, afectando fundamentalmente pulmones, intestinos, páncreas e hígado.

I

II

Aproximadamente, una de cada 25 personas de ascendencia europea es portadora asintomática de un gen para FQ, siendo la enfermedad genética másfrecuente entre esta población.

…TAGTATCCTTTGTGGTTTCTACTAT………ATCATAGGAAACACCAAAGATGATA…..

…TAGTATCCTTTGTGGTTACTAT………ATCATAGGAAACACCAATGATA…..

pérdida de un aminoácido

afectado afectadono afectado no afectado

Se utilizan sólo los embriones no afectados

Se extrae una célula del embrión, para analizar

Clonación terapéutica:

células “madre”

día 1óvulo fertilizado

día 5,6blastocisto

Células internas(pluripotentes)

Células renales

Células músculocardíaco

páncreasIntestino

neuronashígado

sangre

diferenciación

Hombre

esperma

óvulocigoto

embriónMujer

Mujer

Célula somática (piel, músculo, etc..)

ó

Quitar núcleo

Insertar núcleo

Cigoto “clónico”

Embrión“clónico”

Bebé “clónico”

día 5,6blastocisto

Mujer

Célula somática (piel, músculo, etc..)

ó

Quitar núcleo

Insertar núcleo

Cigoto “clónico”

Embrión“clónico”

Bebé “clónico”

día 5,6blastocisto

Clonación reproductiva

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