TEMA 5: GENES E INGENIERНA GENЙTICA

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TEMA 5 GENES E INGENIERÍA GENÉTICA
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1. ADN el material de los genes
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Empaquetamiento del ADN en un cromosoma en mitosis
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Estructura de la molécula de ADN (descubierta
en 1953 por Watson y Crik)

• El ADN es una doble cadena de nucleótidos,
  paralelas y enrolladas en hélice.
• Los nucleótidos están formados por
• Azúcar desoxirribosa
• Fósforo (P)
• Base nitrogenada
• Adenina (A),
• Timina (T),
• Guanina (G)
• Citosina (C)

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La doble cadena estaría unida por estas bases, de
manera que la A se une a la T y la C a la G
Por ejemplo
AAATTATGCGTGCATTGACCTAAACCCAAATTTGACTTAC TTTAATACG
CACGTAACTGGATTTGGGTTTAAACTGAATG
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Funciones del ADN

• Si el ADN es el material del que están hechos los
  genes, esta molécula debe realizar las funciones
  que se le atribuyen a los genes
• Contener la información genética (o hereditaria)
  necesaria para realizar todas las funciones del
  ser vivo. Pero cómo lleva la información una
  molécula de ADN?
• Controlar la aparición de los caracteres o la
  realización de una función. Pero cómo se
  manifiesta el carácter o se realiza la función?
• Pasar la información de una célula a sus células
  hijas durante el proceso de división celular.
  Pero cómo se copia esa información que se va a
  repartir?

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2. El ADN contiene información

• La información vendrá dada por el orden de los
  nucleótidos (de las bases nitrogenadas)
• Pero esta información tiene que traducirse a
  proteínas, que hacen un trabajo determinado y
  darán un carácter determinado
• Cómo y dónde se hace esto?
• El ADN no puede salir del núcleo por lo que la
  información se copia en una molécula de ARNm
  (mensajero). Está formada también por nucleótidos
  y la información está copiada por
  complementariedad AU, TA, C?G, G?C (está
  molécula no posee la timina y en su lugar tiene
  uracilo)
• AAATTATGCGTGCATTGACCTAAACCCAAATTTGACTTAC
• TTTAATACGCACGTAACTGGATTTGGGTTTAAACTGAATG
• AAAUUAUGCGUGCAUUGACCUAAACCCAAAUUUGACUUAC
  (RNAm)
• El ARNm sale al citoplasma y su información se
  lee y traduce en los ribosomas (el proceso se
  llama traducción)

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Traducción de la información a proteínas

• Pero las proteínas están formadas por unidades
  llamadas aminoácidos. Cómo se traduce un
  lenguaje de nucleótidos a uno de Aa?
• La secuencia de nucleótido es leída en grupos de
  tres. Cada 3 nucleótidos (triplete) corresponde a
  1 Aa y esa correspondencia se llama código
  genético.
• Los ribosomas van identificando los tripletes y
  van uniendo los Aa hasta formar las proteínas

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Código genético
Tercera letra
AUG CGU GCA UUG ACC UAA ACC CAA AUU CUU UGA AC
(RNAm) Metionina- Arginina- Alanina- -Treonina-
- Treonina- Glicina- Isoleucina-- Stop
(proteína)
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Síntesis de proteínas
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3. La información contenida en el ADN se copia

• Se abre la doble cadena y delante de cada una de
  ellas se colocan los nucleótidos complementarios.

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4. Cambios en la información genética mutaciones

• Las mutaciones son errores en la copia del ADN,
  producidos
• Al azar
• Inducidos por agentes mutagénicos
• Factores físicos rayos X
• Sustancias químicas como sustancias que hay en
  el tabaco
• Las mutaciones pueden afectar
• A 1 gen (génicas) es un error al copiar el ADN.
  Es la causa de que aparezcan alelos diferentes
  para 1 gen (aumentan la diversidad)
• A 1 cromosoma (cromosómicas) es un error al
  repartirse los cromosomas en la mitosis o meiosis
  (más importante porque forma células
  reproductoras)

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• Una mutación puede resultar
• Favorable facilita la supervivencia y deja más
  descendencia.
• Neutra ni beneficia ni perjudica la descendencia
  (pero permanece en la población)
• Desfavorable los individuos que la tienen
  presentan problemas para sobrevivir
• Si el medio cambia, lo que es desfavorable puede
  llegar a ser favorable (o viceversa). Por ej la
  anemia falciforme en lugares donde hay malaria (y
  ver diapositiva siguiente)
• Además de las mutaciones hay otra forma de
  aumentar la diversidad Cuál?

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Ejemplo de variación del medio
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Resumiendo la diversidad se produce por
REPRODUCCIÓN
Intercambio de información
Errores en la copia o reparto
Reproducción sexual
Mutaciones
Variabilidad en la descendencia
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5. La ingeniería genética

• Conjunto de técnicas que permiten quitar, poner o
  modificar genes al ADN de un organismo con el fin
  de cambiar su información. Los genes incorporados
  pueden ser de la misma especie o de otra
  diferente.
• Si los organismos modificados genéticamente son
  eucariotas, se dice que son transgénico.
• Si los organismos modificados son procariotas
  (bacterias) se les suele denominar organismos
  genéticamente modificados (OGM)

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4. Los Proyectos Genoma

• Genoma es el conjunto de genes que posee un
  organismo.
• El proyecto genoma pretende secuenciar el ADN
  de una especie e identificar los genes.
• El Proyecto Genoma Humano (PGH) comenzó en 1990
  y se completó en abril de 2003, pero se continúa
  con él porque, se conoce la secuencia de
  nucleótidos pero se pretende interpretar la
  información hasta conocer la posición de los
  genes y su función.
• Características del genoma humano
• Contiene unos 3200 millones de pares de bases
• Solo el 2 pertenece a genes con información para
  fabricar proteínas (proteoma conjunto de
  proteínas codificadas por un genoma). Contiene
  unos 25.000 genes pero se desconoce la función de
  casi la mitad de ellos
• Es casi igual para todos los seres humanos. Solo
  nos diferencia el 0,1
• Casi la mitad de las proteínas humanas son muy
  semejantes a las de otros seres vivos.
• Así, además de la genómica se ha iniciado una
  etapa proteómica o Proyecto Proteoma.

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5Cómo se modifica el ADN de un organismo?
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APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA
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aplicaciones médicas

• Obtención de proteínas de interés médico,
  comercial, etc (insulina, hormona del
  crecimiento, factores de coagulación)
• Obtención de vacunas recombinantes (aternativa al
  uso de organismos patógenos inactivos)
• Diagnóstico de enfermedades de origen genético
• Tratamiento de enfermedades de origen génico
  Terapia génica
• ..

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Terapia génica
aplicaciones médicas

• Estrategias Terapéuticas enviar una información
  a un grupo de células del organismo puede hacerse
  de dos formas distintas
• Inyectando directamente el vector en el paciente
  (estrategia in vivo-dentro del cuerpo)
• Inyectando el gen en células sanas del paciente
  que se han extraído antes mediante una biopsia
  (estrategia ex vivo-fuera del cuerpo).
• Qué tipo de células pueden emplearse en la
  terapia génica? Se pueden emplear dos tipos
• Células del propio paciente estas células se
  modifican en el laboratorio, antes de
  re-inyectarlas.
• Células Madre Células con gran capacidad de
  multiplicarse y que pueden generar cualquier tipo
  de célula de un organismo adulto. Estas células
  pueden extraerse del propio paciente o proceder
  de cultivos mantenidos en el laboratorio.

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(No Transcript)
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Aplicaciones de la ingeniería genética
en agricultura
Vector Se usa el plásmido de la bacteria
Agrobacterium tumefaciens, que es patógena de
plantas. Produce tumores
Plantas transgénicas
Transgénesis introducción de ADN extraño en un
genoma, de modo que se mantenga estable de forma
hereditaria y afecte a todas las células en los
organismos multicelulares.
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en agricultura
Aplicaciones de la ingeniería genética

• Resistencia a herbicidas, insectos y
  enfermedades microbianas
• El maíz transgénico de Novartis es
  resistente al herbicida Basta y también es
• resistente al gusano barrenador europeo
  (contiene el Gen de resistencia a la
• toxina Bt de Bacillus thuringiensis)
  produce su propio insecticida
• ProblemasLa toxina Bt en las plantas
  transgénicas tiene propiedades
• sustancialmente diferentes a la
  toxina Bt en su forma natural.
• La toxina puede ser transmitida a través de la
  cadena alimenticia, un
• efecto que nunca ha sido observado en la toxina
  Bt en su forma natural.
• Larvas de especies de insectos predadores
  benéficos (larvas verdes de
• crisopa) murieron cuando fueron alimentadas con
  el gusano barrenador
• europeo
• Mejora de la calidad de los productos agrícolas
• ARROZ con enzima lactoferrina de leche humana,
  que puede ser
• utilizada para mejorar las fórmulas de leche
  infantil. Los niños la
• necesitan para usar eficientemente el hierro y
  pelear contra las
• infecciones (Pearson, H. Nature, 26 april 2002).
• Gold rice de Monsanto con beta caroteno de genes
  de narciso,
• pigmentos que se transforman en pro-vitamina A
  al ser ingeridos

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Aplicaciones de la ingeniería genética
en animales
Clonación de animales con función reproductora
(TRANSFERENCIA NUCLEAR DE CÉLULAS EMBRIONARIAS)
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Ingeniería Genética NUEVOS ALIMENTOS
Salmón transgénico por hormona de crecimiento.
Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el
promotor de la proteína de anticongelamiento de
otra especie de pez. Crece de 4 a 6 veces más
rápido que un salmón no transgénico. Tiene un 20
en mejoramiento de la eficiencia de conversión
del alimento.
(ISB, 2001, oct Netlink, 2000).
VACAS LECHERAS con incremento de proteínas. En
Nueva Zelanda se clonaron vacas con óvulos
mejorados genéticamente, para mejorar la
producción del queso y crema, aumentando dos
veces la kappa caseína, crucial para hacer la
cuajada y de 20 más de beta caseina, que mejora
la acción del cuajo
(Hoag, H. Nature, 27 enero 2003).
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Clonan terneros en EE UU para producir
anticuerpos humanos


efe- Washington - agosto 2002 

Terneros clonados y manipulados genéticamente
(fábrica de anticuerpos humanos) genes para
anticuerpos células dérmicas
clonación humanos recombinantes Objetivo
Tratamiento de enfermedades inmunológicas Futur
o Tratamiento de una amplia gama de enfermedades
ocasionadas por bacterias y virus, como
hepatitis, ántrax (utilizada como arma biológica)

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Clonan cerdos destinados a trasplantar sus
órganos a humanos



La empresa escocesa PPL Therapeutics logra
retirar de los cerditos el gen que provoca el
rechazo en transplantes a humanos "alfa 1,3
galactosil transferasa"


Enero 2002. AP Photo/Roanoke Times, Gene Dalton
(IDEAL-EFE)

Paso importante en favor del xenotrasplante
(transferencia de células u órganos de una
especie a otra) Ayudará a superar la escasez de
órganos humanos para hacer trasplantes de todo
tipo
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Clonación humana?
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Repercusiones sociales
valoraciones éticas

• Declaración Universal de Derecho Humanos y Genoma
  Humano de la UNESCO (1997), adoptada en 1998 por
  la Asamblea General de ONU (busca un balance
  entre una continuación en las investigaciones y
  la salvaguarda de los derechos humanos)
• Frente a los múltiples beneficios de la
  ingeniería genética pueden surgir algunos
  problemas
• Problemas sanitarios nuevos microorganismos
  patógenos, efectos secundarios
• de nuevos fármacos de diseño, etc...
• Problemas ecológicos desaparición de especies con
  consecuencias desconocidas,
• nuevos contaminaciones, etc...
• Problemas sociales y políticos
• Pueden crear diferencias aún más grandes entre
  países ricos y pobres (en el campo de la
  producción industrial, agrícola y ganadera),
• El sondeo génico en personas puede llevar a
  consecuencias nefastas en la contratación
  laboral, por ejemplo, y atenta contra la
  intimidad a que tiene derecho toda persona
  (empleo, agencias de seguros, discriminación..).
• Problemas éticos y morales

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16 de Febrero de 2001 Celera Genomics
Proyecto genoma humano
La secuencia del genoma es un atajo valioso
ayuda a los científicos a encontrar los genes
más fácil y rápidamente y sienta las bases para
averiguar la función de los genes identificados

• Beneficios médicos tras el conocimiento de la
  estructura de cada gen humano
• Diagnóstico en individuos con riesgo de ser
  portadores del gen de alguna enfermedad
• Marco de trabajo para el desarrollo de nuevas
  terapias, además de nuevas estrategias para la
  terapia génica

15 de Febrero de 2001 Consorcio público
internacional
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DUDAS

• SI FUERA POSIBLE, A USTED LE GUSTARÍA HACERSE UN
  TEST GENÉTICO QUE LE DIJERA LAS ENFERMEDADES QUE
  SUFRIRÍA EN SU VIDA?

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• Reemplazar genes defectuosos para sanar no es
  controversia, pero...introducir genes en gente
  saludable para ser más inteligente o
  transformarla en atleta, será ético?

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PEROCUÁNTO PODEMOS AVANZAR?
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ETICA

• Algunas aplicaciones parecen claramente no éticas
  (armas biológicas).
• ...y muchas preguntas no tiene una respuesta
  clara.

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PERO, al menos

• Un público informado es la mejor protección
  contra aplicaciones no éticas o abusos del
  conocimiento biológico.