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1. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR:
polymerase chain reaction) Se puede usar para
amplificar pequeñas cantidades de ADN.
• La PCR es una técnica que permite que a partir de
cantidades pequeñas de ADN se puedan hacer millones
de copias. De esta forma se puede tener una cantidad
suficiente de ADN para poder realizar un análisis y
elaborar un “perfil de ADN”.
• Por ejemplo, en la escena de un crimen, se pueden
obtener una pequeña cantidad de células. Usando la
técnica PCR, los forenses pueden multiplicar copias del
ADN y en unas horas tener suficiente material para
hacer una electroforesis en gel.
• Video:
http://www.youtube.com/watch?v=eEcy9k_KsDI
PCR
• Este proceso se lleva a cabo en un equipo llamado
termociclador. Este aparato realiza los ciclos en los tiempos y
temperaturas programadas de forma exacta.
PCR
• El proceso de la PCR (polymerase chain reaction) es
generalmente el primer paso para la creación de un perfil
de ADN. Este proceso puede multipilcar pequeñas
cantidades de ADN en unos minutos.
• 1o. Se agrega una enzima especial: ADN polimerasa estable
al calor. Esta enzima se une al ADN y permite su
replicación.
• 2do. La muestra de ADN se calienta a 93º C, luego se enfría
y se vuelve a recalentar. Cada recalentamiento duplica el
número de copias. Después de retpetir este proceso 30
veces se obtiene suficiente ADN para su análisis.
http://science.howstuffworks.com/dna-profiling1.htm
PCR
• La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se usa
para copiar y amplificar cantidades mínimas de ADN.
2. Electroforesis en gel
• En la electroforesis en gel los fragmentos de ADN
se desplazan en un campo eléctrico y se separan
en función de su tamaño.
• Se usan enzimas para cortar un filamento de ADN
en fragmentos de diferentes tamaños y
propiedades. Luego estos fragmentos son
separados usando una gel expuesto a un campo
eléctrico. Los fragmentos se moverán según su
tamaño y carga, dejando un rastro que puede
compararse con el de fragmentos de otros
individuos.
http://science.howstuffworks.com/dna-profiling1.htm
• La corriente eléctrica
hace que los trozos se
muevan hacia el
extremo positivo (en
este caso, hacia abajo)
• Los segmentos más
grandes se quedan
cerca del origen, y los
pequeños avanzan más
hacia el extremo.
Pruebas con ADN
• http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/g
el/forensics/
• laboratorio virtual de electroforesis:
• http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/g
el/
Comparación de perfiles de ADN:
¿Quién es el padre de ese niño?
3. El Proyecto Genoma humano
• El Proyecto
Genoma humano:
conocer la
secuencia de bases
(ATGC) de los 22
autosomas +2
cromosomas
sexuales del ser
humano.
El Proyecto Genoma Humano es un
proyecto internacional de
investigación científica con el
objetivo fundamental de determinar
la secuencia de pares nucleótidos
que componen el ADN e identificar y
cartografiar los aproximadamente
20.000-25.000 genes del genoma
humano.
El proyecto se inició en 1990 bajo la dirección de James D. Watson, con un plazo
de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los
avances en el campo de la genómica, así como los avances en la tecnología
computacional, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2001 .
Finalmente el genoma completo fue presentado en abril del 2003, dos años antes
de lo esperado.
http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano
El Genoma Humano es la secuencia de ADN de un ser humano.
Está dividido en 24 fragmentos, que conforman los 23 pares de
cromosomas distintos de la especie humana (22 autosomas y 1
par de cromosomas sexuales). El genoma humano está
compuesto por aproximadamente entre 25000 y 30000 genes
distintos. Cada uno de estos genes contiene codificada la
información necesaria para la síntesis de una o varias proteínas
(o ARN funcionales, en el caso de los genes ARN).
El "genoma" de cualquier persona (a excepción de los gemelos
idénticos y los organismos clonados) es único.
http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano
The Human
Genome Project
Humane
Chromosome 3
from Science
Human Genetic
Map, Genome
Map V (Life
Technologies)
http://www.life.illinois.edu/i
b/494/genome.html
¿Cuanto costó a los contribuyentes estadounidenses
el Proyecto Genoma Humano?
En 1990, el Congreso estableció el financiamiento para el
Proyecto Genoma Humano y fijó como fecha de terminación
el 2005. Los estimados iniciales eran $3.000 millones,
terminó costando menos de lo esperado, cerca de $2.700
millones en dólares del año fiscal 1991. Además, el proyecto
se terminó dos años antes.
Este costo se justifica por sí solo si se considera que la
investigación basada en el genoma jugará un papel
importante en industrias biotecnológicas y de desarrollo de
medicamentos, sin mencionar el mejoramiento de la salud
humana.
http://www.genome.gov/11510905
¿Quién participó en el Consorcio Internacional del Proyecto
Genoma Humano?
El Proyecto Genoma Humano no se hubiera terminado tan pronta y
eficazmente sin la fuerte participación de las instituciones internacionales. En
Estados Unidos, los contribuyentes al esfuerzo incluyen a los Institutos
Nacionales de la Salud (NIH), que empezaron a participar en 1988 cuando
crearon la Oficina para la Investigación del Genoma Humano, que luego fue
ascendida a Centro Nacional para la Investigación del Genoma Humano en
1990, y después a Instituto Nacional para la Investigación del Genoma Humano
(NHGRI) en 1997; y el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU., donde las
discusiones sobre el PGH empezaron ya en 1984. Sin embargo, casi toda la
secuenciación verdadera del genoma fue realizada en numerosas universidades
y centros de investigación en todo Estados Unidos, el Reino Unido, Francia,
Alemania, Japón y China.
http://www.genome.gov/11510905
Sitio Web del Proyecto Genoma Humano:
http://www.genome.gov/Research/
4. Ingeniería Genética:
se refiere a la transferencia de genes, esto es copiar y
pegar genes para “construir” nuevos organismos.
• La ingeniería genética es la tecnología de la manipulación y
transferencia de ADN de un organismo a otro, que posibilita la
creación de “nuevas especies” (organismos genéticamente
modificados = GM ó GMO), la corrección de defectos genéticos y la
fabricación de numerosos compuestos.
• 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.
• En 1997 se clona el primer mamífero, la Oveja Dolly.
• Actualmente la Ingeniería Genética está trabajando en la creación
de técnicas que permitan solucionar problemas frecuentes de la
humanidad como, por ejemplo, la escasez de donantes para la
urgencia de trasplantes. En este campo se están intentando realizar
cerdos transgénicos que posean órganos compatibles con los del
hombre.
Transferencia de genes
• El uso de E. coli en la aplicación de técnicas genéticas está
bien documentado. La mayor parte de su ADN se encuentra
en un cromosoma circular, aunque también posee
plásmidos (cadenas circulares más pequeñas de ADN).
• Estos plásmidos pueden ser extraídos y cortados con
enzimas de restricción (endonucleasas) en determinadas
secuencias. Los fragmentos de ADN de otro organismo
también pueden ser cortados por la misma enzima de
restricción, pudiendo añadirse posteriormente estos
fragmentos al plásmido abierto y volver a cerrar el mismo
mediante la acción de una ligasa.
• Los plásmidos recombinantes formados pueden ser
introducidos en nuevas células huésped y clonados.
Summary of the
FDA’s Inventory of
Completed
Biotechnology
Consultations on
Genetically
Engineered Foods as
of June 30th, 2015.
Crops listed in order
of relative
abundance of
genetically
engineered crop
consultations (corn
having the most
consultations). This
information is
available to the
public:
http://www.access
data.fda.gov/scripts
/fdcc/index.cfm?set
=Biocon
La transcriptasa inversa cataliza la
producción de ADN a partir de ARN
• La transcriptasa inversa, transcriptasa reversa
o retrotranscriptasa es una enzima que tiene
como función sintetizar ADN de doble cadena
utilizando como molde ARN monocatenario,
es decir, catalizar la retrotranscripción o
transcripción inversa. Esta enzima se
encuentra presente en los retrovirus como el
HIV.
La característica única que distingue a los retrovirus y permite su clasificación
es la necesidad de transformar su información genética, que está en forma de
ARN, en ADN (proceso de transcripción inversa) mediante una enzima que
poseen, conocida como transcriptasa inversa.
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/salud/sida.htm
Aplicaciones
Producción de insulina humana por medio de bacterias
-De las células pancreáticas productoras de insulina, se aisla el ARNm formado a
partir de los genes que codifican para esta proteína.
- Por acción de la enzima retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, obtenida a
partir de los virus, este ARN se transforma en un ADNC monocatenario primero
y luego, ADN bicatenario (dos cadenas).
- El ADN así obtenido se inserta en un plásmido (trozo de ADN bacteriano
circular) “cortado” mediante enzimas de restricción. Para “pegarlo” se usan las
ligasas.
- Al añadir estos plásmidos a un cultivo de bacterias, algunas incorporarán este
ADN recombinante .
- Puesto que las bacterias se reproducen rápidamente, en poco tiempo se
consiguen muchas bacterias con el gen para la insulina.
- Mediante otras técnicas, se induce en estas bacterias la expresión de ese gen,
es decir, se provoca que estas bacterias produzcan la insulina.
http://www.elergonomista.com/biologiaselectividad/sb28.html
http://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Protein_function/Insulin
Transferencia de genes
• Ejemplos de organismos genéticamente modificados (GMO)
hay muchos: plantas de tomate con tolerancia a una mayor
salinidad, la síntesis de betacaroteno (precursor de la vitamina
A) en el arroz, plantas de cultivo resistentes a herbicidas y
leche de oveja con factor IX (factor de coagulación sanguínea
en seres humanos).
Microvideo de Sci Am:
http://bcove.me/w6jns20y
Transferencia de genes
para producir plantas
genéticamente
modificadas (GMO)
Introducción del gen Bt
(de la bacteria Bacillus
turingiensis) que hace
que la planta se vuelva
tóxica para las orugas.
Videos
• En contra:
https://www.youtube.com/watch?v=M_ztZGb
LEJ0
• Equilibrada:
https://www.youtube.com/watch?v=JMPE5wl
B3Zk
Tema para la discusión y la polémica
Plantas genéticamente modificadas:
¿Oportunidad o riesgo?
Videos:
http://www.youtube.com/watch?v=1H9WZ
GKQeYg- Monsanto: Extinction
http://www.youtube.com/watch?v=FZ5OxdI
q5DY
-Monsanto expone su biotecnología:
-http://www.youtube.com/watch?v=pdzJi3H
-K1w&feature=channel
-http://www.youtube.com/watch?v=7A4oAy
KOGHg&feature=channel
Visión negativa de la Ingeniería genética
Monsanto playing with our
genetic heritage
GMO
• Discuta los beneficios potenciales y los
posibles efectos perjudiciales de un organismo
genéticamente modificado (GMO)
5. Clonación
• Clon = Los clones son grupos de organismos
idénticos genéticamente, derivados de una única
celula parental original.
• Muchas especies vegetales y algunas especies
animales presentan métodos naturales de
clonación.
• Los animales se pueden clonar en la fase
embrionaria mediante la división del embrión en
mas de un grupo de células.
• Se han desarrollado métodos para clonar
animales adultos usando células diferenciadas.
¿Qué es un clon?
• Clon = grupo de organismos genéticamente
idénticos o grupo de células obtenidas a partir
de una única célula progenitora.
• Los clones tiene su ADN idéntico o casi
idéntico.
¿Son “clones” los gemelos idénticos?
• La oveja Dolly fue el primer
mamífero clonado a partir de
una célula adulta. Sus creadores
fueron los científicos del
Instituto Roslin de Edimburgo
(Escocia), Ian Wilmut y Keith
Campbell. Su nacimiento no fue
anunciado hasta siete meses
después, el 23 de febrero de
1997
http://es.wikipedia.org/wiki/Oveja_Dolly
Video:
http://www.youtube.com/watch?v=txr80RaD-A&feature=related
5. Clonación
¿Qué es clonar?
• La clonación puede definirse como el proceso por el
que se consiguen copias idénticas de un organismo
ya desarrollado, de forma asexual. Estas dos
características son importantes:
• § Se parte de un animal ya desarrollado, porque la
clonación responde a un interés por obtener copias
de un determinado animal que nos interesa, y sólo
cuando es adulto conocemos sus características.
• § Por otro lado, se trata de hacerlo de forma asexual.
La reproducción sexual no nos permite obtener
copias idénticas, ya que este tipo de reproducción
por su misma naturaleza genera diversidad.
http://www.unav.es/cryf/clonacion.html#titulo2
En la clonación no hay Fecundación, ni está
involucrado un esperma
¿Puede generar problemas la modificación genética y la
clonación de animales o plantas, o el reconocimiento de
patentes sobre seres vivos?
10 December 1999, Muenchen Germany
Dolly sheep protest against patents on life at office for European patents.
http://images.google.com.sv/imgres?imgurl=http://www.greenpeace.org/raw/image_big_teaser/in
ternational/photosvideos/photos/dolly-sheep-protest-against-pa&imgrefurl=
¿Es ético clonar seres humanos?
Implicaciones éticas de la clonación
• La “clonación reproductiva” consiste en hacer copias de
un organismo completo. Un ejemplo es Dolly.
• La “clonación terapéutica” consiste en la creación de
un embrión que proporcione células tronco
embrionarias para un uso médico.
¿será éticamente aceptable “producir” embriones
humanos para investigación médica o para curación de
otros seres humanos?
• Discuta los aspectos éticos implicados en la clonación
de seres humanos.
Clonación reproductiva
• Existe entre la comunidad científica una
actitud bastante generalizada de rechazo
hacia la clonación humana con fines
reproductivos: bajo porcentaje de éxitos, alto
número de óvulos requerido, posibilidad de
alteraciones o enfermedades en los clones...
• También hay argumentos antropológicos más
sólidos en contra de este tipo de clonación.
Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación. http://www.unav.edu/web/ciencia-razon-y-fe/sobre-la-clonacion
Clonación reproductiva. Algunos argumentos
antropológicos
•
•
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•
•
•
•
El clonado sería seleccionado positivamente por otros, que han decidido cuál va a
ser su dotación genética y sus características biológicas.
El clonado sería generado con un fin: emular a alguien cuyas características
interesan por algún motivo: un hijo fallecido al que se pretende sustituir, un genio
cuyas habilidades interesa mantener, etc. Las consecuencias psicológicas de esa
presión serían imprevisibles.
El clonado carecería de las relaciones elementales de familia: no tendría en
absoluto padre, ni propiamente hablando madre: tendría un “hermano gemelo
mayor”, “una madre ovular” (¿citoplásmica?) y “una madre de alquiler.”
Se puede formular positivamente lo expuesto diciendo que, cualquier ser humano
tiene derecho a que:
§ Ningún tercero decida su componente genético.
§ Ser querido por sí mismo y no para conseguir un fin, como emular o reemplazar
a alguien (planteamiento que supone, además, un desconocimiento total de cómo
son los seres humanos).
§ Tener un padre y una madre de los que procede, también biológicamente y que
son responsables de él.
Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación. http://www.unav.edu/web/ciencia-razon-y-fe/sobre-la-clonacion
Clonación terapéutica
• Consistiría en combinar la técnica de clonación con la de
obtención de células madre embrionarias, para curar a
adultos que tuviesen una enfermedad que pudiera
resolverse mediante transplante celular.
• Salta a la vista que el término “terapéutico” aplicado a este
proceso es equívoco: es terapéutico para un ser humano,
pero a costa de la vida de otro. La ilicitud de este tipo de
clonación se basa en el derecho a la vida que exige la
dignidad de todo ser humano, independientemente de su
grado de desarrollo. Nadie tiene derecho a la salud a
cualquier precio, y menos si el precio es otra vida humana.
Iraburu, María, 2006 “Sobre la clonación. http://www.unav.edu/web/ciencia-razon-y-fe/sobre-la-clonacion
FIN