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TEMA 20: LOS GENES Y LA INGENIERÍA GENÉTICA
1.-EVOLUCIÓN DEL CONCEPTO DE GEN.
Antes de 1940 se creía que el gen era la unidad de función y la unidad de estructura. Se decía
que era la unidad de función ya que era la unidad más pequeña capaz de controlar un carácter,
ya que los genes controlan enzimas que actúan en unas determinadas rutas metabólicas,
posibilitando la síntesis de determinadas sustancias (teoría un gen-un enzima). Respecto a la
unidad de estructura, se consideraba que el gen era la parte más pequeña que podía mutar e
intercambiarse en una recombinación, descubriéndose más tarde que la unidad de estructura
era el nucleótido.
Hoy se considera el gen como un segmento de ADN, o ARN en algunos virus, con información
para una cadena polipeptídica o para un ARN. Dicho segmento de ADN no es continuo, ya que
posee intrones, sin información para la cadena polipeptídica, que separan los exones que
poseen información.
2.-EL ADN DE LOS EUCARIONTES.
El ADN de los procariontes posee una copia de cada gen, no posee intrones y además no
posee casi ADN que no se trascribe (ADN silencioso). En cambio en eucariotas ocurre lo
contrario: posee muchos intrones, existen secuencias repetidas y sólo un 10% del material
genético son genes.
El origen de estas secuencias repetidas serían virus o elementos transponibles (segmentos de
ADN que se pueden trasladar de un lugar a otro y se han ido multiplicando en la célula
huésped).
3.-INGENIERÍA GENÉTICA.
Es una técnica que consiste en introducir en el genoma de un individuo genes que no posee.
Para ello se corta el ADN en puntos concretos mediante las enzimas de restricción y se
introduce el “ADN extraño” en el ADN receptor obteniendo un ADN recombinante.
En bacterias existen lo que se llama plásmidos, es decir varios ejemplares de ADN circular de
doble cadena que se duplican de forma autónoma y que no se integran con el cromosoma
bacteriano. Si una bacteria se rompe, lisis bacteriana, los plásmidos son liberados y pueden
penetrar en otras bacterias (transformación), adquiriendo estas bacterias receptoras las
propiedades de los genes contenidos en los plásmidos.
Como hemos dicho los plásmidos bacterianos no se integran en el cromosoma bacteriano, pero
los plásmidos de levaduras si se integran en los cromosomas. Por ellos se utilizan como
vectores de genes, que previamente se les han introducido, tanto en animales como en
plantas.
También se pueden utilizar los virus como vectores, ya que cuando un virus infecta a una
bacteria, se forman nuevos virus, pero por error en alguno de ellos, puede haber ADN
bacteriano. Este virus puede infectar a otra bacteria y por un proceso llamado transducción
introducir este ADN. Éste puede recombinar con el material genético de la bacteria que infecta
y así adquirir los genes de la otra bacteria.
4.-LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS.
Se conocen unas 3.000 enfermedades humanas de origen genético y en la mayoría de los
casos no se ha detectado el gen responsable.
En algunos casos que se ha detectado el gen humano correcto, se transfiere a una bacteria,
obteniendo la sustancia que produce a partir de ella y luego se inyecta al enfermo. En otras
ocasiones se puede hacer llegar el gen correcto a las células del ser humano:
 Terapia de la célula somática: se introduce el gen correcto en las células somáticas
produciendo cambios sólo en determinadas células, no afectando a las células germinales
y por tanto no son cambios heredables. Se utiliza para enfermedades como la talasemia
(un tipo de anemia) y para la que padecen los “niños burbuja”.
 Terapia de la célula germinal: si el gen se introduce en un óvulo, espermatozoide o en un
cigoto, todas las células quedarían afectadas y ese cambio sería heredable.
Se han utilizado bacterias para obtener sustancias necesarias para la vida de las personas
como insulina, hormona del crecimiento, interferón (para tratar enfermedades víricas, y
disminuye los efectos del cáncer y la metástasis), y el factor VIII de la coagulación.
5.-LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Y ANIMAL.
Los organismos eucariotas que se desarrollan a partir de una célula en la que se han
introducido genes extraños se llaman organismos transgénicos. Es más difícil introducir
genes en células eucariotas por la permeabilidad de la membrana y porque hay que disolver la
pared celular. Por ello se utilizan técnicas como la microinyección y en plantas se usan
plásmidos de bacterias.
Los principales logros obtenidos por la ingeniería genética son:
 en plantas: variedades de maíz, trigo, tomate y tabaco transgénico,
 en animales: en peces, sobre todo carpas y salmones, al poseer fecundación externa, se
utilizan técnicas para introducir genes en los gametos antes de la fecundación. En
mamíferos se realizan experimentos con la hormona del crecimiento para obtener
individuos con mayor crecimiento.
GENÉTICA APLICADA INGENIERÍA GENÉTICA. REPASO
Se trata de una serie de técnicas que se basan en la introducción de genes en el genoma de
un individuo que no los presente.
Estas técnicas fundamentalmente son:
a) Transferencia de genes de una especie a otra: Hay técnicas por las que se pueden
transferir genes de una especie a otra. Así, mediante un vector apropiado, que puede ser un
plásmido o un virus, se puede introducir un gen de una especie en otra diferente.
Con estas técnicas se pueden pasar genes de eucariotas a eucariotas, de eucariotas a
procariotas y de procariotas a procariotas.
Por ejemplo: se puede introducir en bacterias el gen que produce la insulina humana. De esta
manera las bacterias producen fácilmente y en abundancia esta hormona.
b) Técnica de la PCR: También existen métodos para amplificar una determinada secuencia o
fragmento de ADN. La más conocida es la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa
PCR. Así se consigue multiplicar un determinado fragmento de ADN millones de veces para
poder tener una cantidad suficiente para estudiarlo. Sin esta técnica serían imposibles los
estudios de ADN para el reconocimiento de la paternidad o en caso de delito, pues la cantidad
de ADN presente en las células es tan pequeña, del orden de picogramos, que se necesitaría
una gran cantidad de material celular para tener una cantidad apreciable de ADN.
Todo esto ha servido para el desarrollo de la ingeniería genética, ya que aparte de conocer los
aspectos moleculares más íntimos de la actividad biológica, se han encontrado numerosas
aplicaciones en distintos campos de la industria, la medicina, la farmacología, la agricultura, la
ganadería, etc...
LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS
Hay en los humanos numerosas enfermedades de carácter hereditario o relacionadas con
alteraciones genéticas. En la mayoría de los casos ni siquiera se han identificado los genes
responsables y en muy pocos casos se dispone del mecanismo para incorporar el gen correcto
a las células del individuo afectado. No obstante existen varias líneas de investigación que se
basan en:
A. Transferir un gen humano normal a una bacteria, obteniendo de ella la sustancia necesaria
para luego inocularla en el enfermo. En la actualidad, una de las técnicas de ingeniería
genética más empleada consiste en la producción de sustancias humanas por bacterias a
las que se les ha introducido el gen correspondiente. Entre las sustancias que ya se
obtienen mediante esta técnica están: la insulina, la hormona del crecimiento, el interferón
(proteína producida naturalmente por el sistema inmunitario de la mayoría de los animales
como respuesta a agentes externos, tales como virus, bacterias, parásitos y células
cancerígenas) y el factor VIII de la coagulación.
B. Transferir un gen correcto a las células de una persona: terapia de células somáticas. Esta
técnica se basa en la introducción de un gen correcto en las células humanas para sustituir
un gen deficiente. Algunos casos en los que esta técnica está en estudio o en proceso de
ensayo son por ejemplo la talasemia, grupo de enfermedades relacionadas con la
presencia de hemoglobina distinta de la normal. El tratamiento consiste en retirar células de
la médula ósea del enfermo e introducir en ellas el gen correcto mediante un virus y
volverlas al torrente circulatorio.
B. En el futuro, si el gen se hiciera llegar a un óvulo, un espermatozoide o el zigoto, todas las
células del individuo tendrían el gen normal: Terapia de células germinales (no es legal).