INGENIERIA GENETICA - BIOTECNOLOGIA

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INGENIERIA GENETICA - BIOTECNOLOGIA

• Microbiología Procesos Agroindustriales
• Departamento de Microbiología
• FMVZ
• Dra. Virginia Bolaños de Corzo

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Historia

• 1919 Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por
  primera vez la palabra biotecnología.
• 1953 James Watson y Francis Crick describen la
  estructura doble hélice de la molécula de ADN.
• 1965 El biólogo norteamericano R. W. Holley
  leyó por primera vez la información total de un
  gen de la levadura compuesta por 77 bases, lo que
  le valió el Premio Nobel.
• 1970 el científico estadounidense Har Gobind
  Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio
  todo un gen.
• 1973 Se desarrolla la tecnología de
  recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la
  Universidad de Stanford, y Herbert W. Boyer, de
  la Universidad de California, San Francisco.

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Historia

• 1976 Har Gobind Khorana sintetiza una molécula
  de ácido nucleico compuesta por 206 bases.
• 1976 Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean
  Genentech, la primera compañía de biotecnología.
• 1982 Se produce insulina para humanos, la
  primera droga derivada de la biotecnología.
• 1983 Se aprueban los alimentos trasgénicos
  producidos por Calgene. Es la primera vez que se
  autorizan alimentos transgénicos en Estados
  Unidos.
• 2003 Cincuenta años después del descubrimiento de
  la estructura del ADN, se completa la secuencia
  del genoma humano.
• 2004 La ONU y el Gobierno de Chile organizan el
  Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad
  de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo)

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Ingeniería Genética

• Es la tecnología de la manipulación y
  transferencia del ADN de unos organismos a otros,
  que posibilita la creación de nuevas especies, la
  corrección de defectos genéticos y la fabricación
  de numerosos compuestos.

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Ingeniería Genética

• En 1973 los investigadores Stanley Cohen y
  Herbert Boyer producen el primer organismo
  recombinando partes de su ADN en lo que se
  considera el comienzo de la ingeniería genética.

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Ingeniería Genética

• La Ingeniería Genética se basa en la clonación
  molecular.
• Un fragmento de DNA se recombina con un vector y
  se introduce en un hospedador adecuado.
• Los vectores de clonación mas utilizados son los
  plasmidos y los bacteriófagos.

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Ingeniería Genética

• Las técnicas de la I. G. se basan en
  descubrimientos fundamentales en los campos de la
  genética molecular y la bioquímica.

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Avances esenciales para el desarrollo de la I. G.

• Conocimiento de los mecanismos de recombinación
  genética bacteriana
• Conjugación, Transducción y Transformación.
• Química y enzimología del RNA.
• Trascripción inversa descubrimiento de la enzima
  trasncriptasa inversa en retrovirus.

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Avances esenciales para el desarrollo de la I. G.

• Química del DNA desarrollo de procedimientos
  para aislar, secuenciar y sintetizar DNA.
• Enzimologia del DNA descubrimiento de
  endonucleasas de restricción, DNA ligasas y DNA
  polimerasas.
• Replicacion del DNA Reacción en cadena de la
  polimerasa.

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Avances esenciales para el desarrollo de la I. G.

• Química de las proteínas desarrollo de métodos
  para aislar, purificar, secuenciar
• las proteínas.
• Código Genético. Esclarecimiento del código
  genético.

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Clonación Molecular

• Aislamiento e incorporación de un fragmento de
  DNA dentro de un vector en el que puede
  replicarse.

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Proceso de Clonación

• Hospedadores
• Si el objetivo es obtener grandes cantidades de
  DNA clonado el organismo utilizado deberá reunir
  las características siguientes
• Crecimiento rápido, crecer en un medio de cultivo
  sencillo, ausencia de potencial patógeno,
  capacidad para absorber el DNA, estabilidad en el
  cultivo.

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Hospedadores

• Que se posea la información genética, como las
  herramientas necesarias para la manipulación
  genética.
• Ej.
• E coli ha sido un organismo modelo muy útil, y
  de el se ha obtenido gran cantidad de
  información, no solo de la estructura del gen
  sino también de su función y regulación

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Hospedadores

• Células Procarióticas
• Escherichia coli.
• Bacillus subtilis.
• Saccharomyces cereviseae

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Hospedadores

• Células eucarióticas como
• Células vegetales.
• Células animales.
• Células humanas.
• Virus viruela, adenovirus

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Vectores

• Vectores de clonación se produce el producto
  clonado.
• Vectores de expresión que permiten que el gen
  clonado se mantenga estable y se exprese en un
  organismo o tejido.

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Clon

• Aislamiento del clon que contenga el gen de
  interés.
• Selección de genes en genotecas (bibliotecas de
  genes).
• Que el hospedador no posea la característica que
  deseamos reproducir. Ej. una proteína.
• Esta debe expresarse, es decir se sintetiza.

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• Gen indicador
• son genes incorporados en vectores. Pueden
  utilizarse para señalar la presencia o ausencia
  de un elemento genético completo, o para
  determinar su ubicación.

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• Que la propiedad se pueda detectar. Se necesitan
  procedimientos especiales para detectar el gen
  foráneo
• Ej.
• Clonación de luciferasa en E coli, que hace que
  las colonias con este clon fluorescan en la
  oscuridad.
• Otra formas de detectarla es la producción de
  anticuerpos específicos contra esa proteína.
• Sondas de ácidos nucleicos.

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Aplicaciones Practicas de la Ingeniería Genética.

• Muchos productos originados por ingeniería
  genética se comercializan en la actualidad como
  proteínas, enzimas, hormonas, agentes
  anticancerígenos , moduladores inmunológicos,
  vacunas.
• Antiguamente eran excesivamente caras de
  producir por que se encontraban en tejidos
  humanos en muy poca cantidad.

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Aplicaciones Practicas de la Ingeniería Genética.

• Producción de proteínas y enzimas.
• Eritropoyetina.
• Activador tisular del plasminogeno.
• Hormonas.
• Factor de crecimiento epidérmico.
• Hormona estimulante del folículo.
• Insulina.
• Relaxina, Somatotropina (bovina)

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Vacunas

• Las vacunas son suspensiones de microorganismos
  inactivados o modificados o de fracciones
  especificas del M.O.
• Por técnicas de DNA recombinante se pueden
  modificar patógenos.
• Es posible añadir genes a un virus que conferirá
  una inmunidad especifica.

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• Vacunas.
• Hepatitis B.
• Sarampión.
• Rabia.
• Influenza aviar

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Vacunas

• Ej. Vacuna polivalente en poxvirus, que protege
  además contra enfermedad de Newcastle e influenza
  aviar.

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Ventajas de vacunas

• Son mas seguras.
• Son mas reproducibles
• Altas dosis sin riesgo.
• Se fabrican mas rápido.
• Mas baratas.
• Otros usos cebos portadores de vacunas animales
  salvajes.

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Organismos modificados genéticamente

• Un organismo modificado genéticamente (OMG) es
  aquel cuyo material genético ha sido diseñado o
  alterado deliberadamente.

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Organismos modificados genéticamente

• Hay ejemplos diversos, desde cepas comerciales de
  levaduras, modificadas por irradiación desde los
  años 50, animales (como ratas) de laboratorio
  transgénicas o microorganismos de laboratorio
  alterados para la investigación genética.

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Animales transgenicos

• Se utilizan técnicas de microinyección
• para administrar genes clonados a huevos
  fertilizados.
• Para mejorar la productividad o la resistencia
  a enfermedades.
• Producir proteínas humanas enzimas de
  coagulación sanguínea.

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Biotecnología

• "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas
  biológicos y organismos vivos o sus derivados
  para la creación o modificación de productos o
  procesos para usos específicos.

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Biotecnologia Vegetal

• La ingeniería genética se emplea para crear
  plantas resistentes a enfermedades, para mejorar
  la calidad del producto, para utilizar las
  plantas como fuente de proteína recombinantes o
  para la producción de vacunas. Virus del mosaico
  del tabaco cuya cubierta tiene antígenos de
  Plasmodium vivax.

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Biotecnología Vegetal

• En estudio se encuentra producir una vacuna en un
  producto vegetal comestible, vacunas comestibles,
• Interesantes para inmunizar frente a
  enfermedades causadas por bacterias entericas
  como el cólera y la diarrea.

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Organismos Geneticamente Modificados (GM)

• La Organización Mundial de la Salud dice al
  respecto "Los diferentes organismos GM incluyen
  genes diferentes insertados en formas diferentes.
  Esto significa que cada alimento GM y su
  inocuidad deben ser evaluados individualmente, y
  que no es posible hacer afirmaciones generales
  sobre la inocuidad de todos los alimentos GM.

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• Los alimentos GM actualmente disponibles en el
  mercado internacional han pasado las evaluaciones
  de riesgo y no es probable que presenten riesgos
  para la salud humana. Además, no se han
  demostrado efectos sobre la salud humana como
  resultado del consumo de dichos alimentos por la
  población general en los países donde fueron
  aprobados.

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• El uso continuo de evaluaciones de riesgo en base
  a los principios del Codex y, donde corresponda,
  incluyendo el monitoreo post comercialización,
  debe formar la base para evaluar la inocuidad de
  los alimentos GM."