Segmento de ADN o ARN (Virus) con informaci

1
CONCEPTO DE GEN. TIPOS DE ADN EUCARIOTAS

• Segmento de ADN o ARN (Virus) con información
  para un polipéptido o para un ARN.
• No es contínuo Existen intrones y exones (10)
• En virus y bacterias los genes están solapados
• Tipos de ADN Eucariotas
• Satélite Altamente repetitivo 10 (5-10 pares
  de bases) millones de veces repetidas. Intrones.
  Función mecánica.
• Poco repetitivo 20 300-1000 pares de bases,
  repetidas de 10 a 1000 veces Exones de Histonas,
  ARNr y ARNt
• No repetitivo 30-70 Incluye intrones y exones
  con sólo una o dos copias.

2
11.1.- TIPOS DE ADN EUCARIOTAS

• En los eucariotas el ADN está en forma
• EUCROMATINA (ADN Histonas)Fibra de 10 nm y
  siempre se puede transcribir.
• HETEROCROMATINA No se puede transcribir 30 nm
• Constitutiva Se encuentra en todas las células y
  forma la región satélite de los cromosomas.
• Facultativa Depende el estado fisiológico o del
  desarrollo de una célula. Diferencia las células.
• CROMÁTIDA Totalmente empaquetada y es el
  cromosoma (que puede estar formada por una o por
  dos)

3
11.2.-INGENIERÍA GENÉTICA

• MANIPULACIÓN GENÉTICA
• CLONACIÓN GÉNICA
• TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE
• Conjuntos de técnicas que permiten manipular el
  genoma de un ser vivo. Para ello debemos
• Aislar un gen (gen pasajero)
• Asociarlo a un vector transportador.
• Introducirlo en otro ser vivo que no lo poseía o
  no le funcionaba bien. O en un microorganismo
  para clonar.
• ?Clonación molecular ? Clon. celular ? Clon.
  Reprod.

4
(No Transcript)
5
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA

• Se puede realizar de forma
• Directa por
• Microinyección En animales justo en el momento
  de la fecundación en el pronúcleo masculino
• Electroporación Uso de carga eléctrica para que
  el ADN atraviese la membrana nuclear.
• Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón
  artificial bombardea micropartículas con el ADN,
  sobre la célula.
• Recombinación génica ADN recombinante que ya
  lleva incorporado el vector transportador.

6
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA VECTORES
TRANSPORTADORES
pasajero
Vector transportador
recombinante
7
VECTORES TRANSPORTADORES PLÁSMIDOS
8
(No Transcript)
9
PLÁSMIDOS Ó EPISOMAS

• Son pequeñas moléculas de ADN circulares.
• No pertenece al genoma bacteriano.
• Confiere a la bacteria características añadidas,
  como por ejemplo resistencia a antibióticos.
• Pueden ser transferidos entre bacterias.
• Ejemplo especial es el plásmido Ti de
  Agrobacterium tumefaciens, con capacidad de
  penetrar en células de plantas.

10
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA

• La bacteria Agrobacterium tumefaciens contiene un
  plásmido Ti, que posee los llamados genes onc.
• Cuando la bacteria infecta a la planta los genes
  onc se introducen en el ADN de la planta.
• Las células vegetales comienzan a crecer como si
  fueran cancerígenas (hormona del crecimiento).
• Agrobacterium se comporta , de esta forma, como
  un ingeniero genético natural.
• El científico se ha fijado en ésto y ha eliminado
  los genes onc y los sustituye por otros genes
  que interese clonar.
• Se consigue un sistema muy eficaz para introducir
  ADN interesante a la planta, al mismo tiempo que
  se habrá evitado la aparición de la enfermedad.

11
(No Transcript)
12
LEVADURAS CLONADORES

• Son organismos unicelulares eucariotas
• Pertenecen al reino Fungi (Hongos)
• Son importantes en ingeniería genética por
• La fermentación alcohólica.
• Genoma simple y conocido.
• Su manipulación genética es rápida y económica.
• Se introduce fácilmente el gen que codifica para
  la proteína de interés

13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
FORMACIÓN DEL ADN RECOMBINANTE
1.- El gen pasajero y el vector transportador son
tratados separadamente por enzimas de restricción
que cortan ambos ADN por lugares específicos.
2.- Las enzimas de restricción EcoR1, Bam H1 son
tijeras moleculares. 3.- Se separan los
fragmentos de ADN pasajero y se seleccionan por
electroforesis. 4.- Se ponen en contacto los
fragmentos de ADN pasajeros y los vectores
transportadores junto al enzima ADN ligasa. Así
conseguimos formar el ADN recombinante
16
(No Transcript)
17
http//highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginp
op.cgi?itswf535535/sites/dl/free/0072437316
/120078/bio40.swfThe20Ti20Plasmid
BIEN http//www.sinauer.com/cooper/4e/animations0
407.html
MEJOR http//www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources
/Applications/GMOpkgJKloseGLampard2.swf
http//www.dnai.org/text/mediashowcase/index2.html
?id558
18
11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA
19
11.3.-TERAPIA GÉNICA

• Transferir un gen humano normal a una bacteria
  para obtener
• una hormona insulina, hormona del crecimiento.
• una proteína interferón, factor VIII de
  coagulación.
• Vacunas Hepatitis B, Sarampión, Cólera, SIDA,
  rabia..
• Transferir a las células somáticas el gen
  correcto, por microinyecciones o por vehículos
  específicos
• Talasemia (problemas con las células madre).
• ADA (Niños burbujas) Linfocitos T.
• Cáncer, hemofilia...
• Transferir el gen correcto a la línea germinal o
  al cigoto
• Producción de células madre.
• Reproducción asistida

20
11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA
PRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN INDICACIÓN TERAPÉUTICA
ANTICOAGULANTES Escherichia coli Infarto de miocardio
HIRUDINA Saccharomyces Prevención de trombosis
INSULINA Escherichia coli / Saccharomyces Diabetes
HORMONA DEL CRECIMIENTO Escherichia coli Retraso del crecimiento y Síndrome de Turner
HORMONA PARATIROIDEA Escherichia coli Osteoporosis
CALCITONINA Escherichia coli Enfermedad de Plaget
GLUCAGÓN Saccharomyces Hipoglucemia
F. HEMATOPOYÉTICOS INTERFERÓN Escherichia coli Hepatitis B y C
INTERLEUQUINA Escherichia coli Cáncer de riñón
VACUNAS ANTIHEPATITIS A y B Saccharomyces Prevención de hepatitis A y B
21
11.3.- TRATAMIENTO CONTRA EL CÁNCER
- Inactivar oncogenes.- Introducir genes
supresores de tumores.- Introducir genes
suicidas.- Introducir genes que aumenten
sensibilidad a fármacos
22
11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

23
OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO
El gen Bt de la bacteria Bacillus thuringiensis
proporciona resistencia a las plagas al producir
una toxina (Bt) que produce la muerte de las
larvas del taladro del maíz a las pocas horas de
haberse alimentado con la planta.
24
OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO
Bacteria
25
11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA
1.- Aumento de la productividad - Incrementos
de cosechas resistentes a Tª, Salinidad,
Herbicidas, insectos (Toxina Bt) y otra
enfermedades microbianas - Acelerar su
crecimiento. - Retraso del fruto o retraso en
el deterioro Vida comercial - Frutos mayores
y mejora de la calidad nutritiva. - Menor uso
de fertilizantes Genes NIF (N2) - Incremento
de la fotosíntesis añadiendo enzimas de plantas
C4 2.- Transgénicos Arroz dorado, Tabaco con
interferón y vacunas de malaria, patatas con
vacunas contra el cólera... 3.- Genotecas Bancos
genéticos con semillas de plantas en peligro de
extinción.
26
(No Transcript)
27
TRANSGÉNICOS AGRÍCOLAS

• Arroz dorado Posee Betacarotenos de un narciso y
  de una bacteria.
• El Betacaroteno es un precursor de la Vitamina
  A.
• Deficit de Vit. A es un grave problema de salud
  3 millones niños la padecen (Sur de Asia)
• Previene de diarreas, tuberculosis, malaria y
  de la transmisión de madres a hijos del SIDA.

ß-Caroteno
28
11.4.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

• Patatas con vacunas del cólera.
• Soja con anticuerpos frente al virus herpex
• Tabaco con anticuerpos frente a caries dental
  producido por Streptococcus mutans y con
  interferon.

29
11.4.B.-PRODUCCIÓN ANIMAL

• 1.- Obtención de órganos animales (cerdos) con
  genes humanos para no ser rechazados en
  transplantes.2.- Animales con carnes y huevos
  con menos colesterol y grasas
• 3.- Aumento de la productividad
• Incrementando producción de carne, huevo o
  leche.
• Resistentes a temperaturas frías truchas,
  salmones.
• Acelerando su crecimiento carpas
• 4.-Transgénicos
• Gallinas y huevos con anticuerpos.
• Leche de vaca y ovejas con proteínas humanas
  colágeno, fibrinógeno y anticoagulantes...
• 5.- Bancos genéticos Especies en peligro de ...

30
Cerdos transgénicos con hormonas de crecimiento.
En la foto cerdos transgénicos coloreados con
genes verdes fluorescentes de medusas
31
ANIMALES TRANSGÉNICOS
32
11.4. B.- I.G. Y PRODUCCIÓN GANADERA
33
(No Transcript)
34
EJEMPLOS DE ING. GENÉTICA

• Bacterias biorremedadoras.
• Peces luciérnagas.
• VISUALIZA la expresión del gen (GFP).
• Gusanos de seda con diferentes dolores de seda.
• Plantas antiminas
• Plantas biocombustibles.
• Bacterias con genoma sintético primer ser vivo
  de laboratorio.

M. Chalfie, R. Tsien y O. Shimomura Nobel 2008GFP
Green Fluorescent Protein producida por
Hidromedusa aequorea
35
11.5.- PROYECTO GENOMA HUMANO

• Genoma Conjunto de genes del ser humano,
  realizado en células sanguíneas y espermáticas.
• Comenzó en EEUU en 1990 y su objetivo era
  secuenciar completamente el ADN humano.
• Competencia pública-privada Finalizó en 2000.
• Los datos públicos siempre eran conocidos
• Se compone de 3x109 pares de bases A, C, G y T.
• Un libro de 750.000 hojas.

36
PROYECTO GENOMA HUMANO

• Sólo 25.000 genes Un gen puede ser responsable
  de más de una proteína.Corresponde al 1,5 del
  total del genoma.
• Importancia del ADN basura como regulador
  (95?)
• Sólo el 0,01 es lo que nos diferencia unos de
  otros.
• NO EXISTEN LAS RAZAS
• Farmacogenética Medicamento según perfíl genético

James Watson
37
PROYECTO GENOMA HUMANO PGH

• Identificar los aproximadamente 25.000 genes
  humanos del DNA.
• Determinar la secuencia de los 3.000 millones de
  bases nitrogenadas que conforman los nucleótidos
  del   DNA.
• Acumular la información en bases de datos
• Desarrollar de modo rápido y eficiente
  tecnologías de secuenciación, hibridación,
  marcadores, etc.).
• Desarrollar herramientas para análisis de datos.
• Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales
  que se derivan del proyecto.

38
APLICACIONES DE HUELLAS GENÉTICAS
Hermano
Verdadero padre
Al primer reconocimiento fue el hermano del padre
del niño
39
RIESGOS DE LA I. GENÉTICA

• Biosanitarios La mayoría de los productos son
  para consumo humano Son perjudiciales?
• Bioético Podemos monopolizar la información
  genética de los seres vivos de la naturaleza?
• Biotecnólogico Qué ocurriría si...
• a) El ADN de un virus tumoral formara parte de
  una bacteria simbionte del cuerpo humano?
• b)Los genes que permiten la resistencia a los
  antibióticos penetrara en el genoma de las
  bacterias patógenas?
• c)Si las bacterias inocuas adquiriesen los genes
  de las bacterias patógenas productoras de
  potentes toxinas.

40
SÓLO EL GENOMA?
Same Genome Different Proteome
41
PROTEÓMICA

• Proteoma Conjunto de proteínas que se expresan
  de un genoma y que varía según el estado en el
  que se encuentre la célula estrés, bajo el
  efecto de fármacos, de una hormona, de un
  neurotransmisor
• Proteómica Ciencia que correlaciona las
  proteínas con sus genes ó el estudio y
  caracterización de todo el conjunto de proteínas
  expresadas de un genoma.

42
APLICACIONES PROTEÓMICA

• Biomarcadores de diagnóstico precoz y pronóstico
  de múltiples enfermedades
• Cáncer, Ictus, Alzheimer, Parkinson, Epilepsia.
• Encontrar marcadores protéicos de
• Diferenciación de especies.
• Desarrollo tisular y celular (Ingeni. Genética)
• Seguimiento y control de terapias individuales
  farmacológicas.
• Evaluación de fármacos o de sustancias con
  potencial farmacológico.
• Determinación de potencial toxicológico.

43
APLICACIONES PROTEÓMICA

1. Ecológica Conocer la interacción a nivel
   molecular de los organismos con su medio
   adaptación y evolución.
2. Terapia celular y génica al descubrir nuevas
   dianas terapéuticas.
3. Determinación de mecanismos moleculares
   involucrados en la patogenia de enfermedades.