Download ¿cómo se clona un gen?

La ingeniería genética
Y los nuevos
Organismos
Hecho por: Lini Valenzuela Tynan
ÍNDICE
 La ingeniería genética
 Los organismos transgénicos
 Enzimas
 ¿Cómo se clona un organismo transgénico?
 ¿Cómo se clona un gen?
 Aplicaciones de la Ingeniería Genética en Medicina e Industria Farmacéutica
 Implicaciones Éticas
 Ventajas y desventajas
 Noticia
 Para saber más
 Bibliografía
 Conclusión
La ingeniería genética
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, la
corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.
Mediante este procedimiento se pueden corregir mutaciones, obtener
microorganismos productores de sustancias útiles para el hombre, como la
insulina o ciertos antibióticos. Se suele utilizar para conseguir que
determinados microorganismos como bacterias o virus, aumenten la síntesis
de compuestos, formen compuestos nuevos, o se adapten a medios
diferentes. Otras aplicaciones de esta técnica, denominada técnica de ADN
recombinante, se refiere a todos los procedimientos por los cuales una
molécula de ADN es cortada en un lugar determinado y luego "pegada" (con
el mismo u otro fragmento) mediante el uso de ciertas enzimas de existencia
natural en microorganismos (enzimas de restricción); también se refiere a
procedimientos para multiplicar una molécula determinada de ADN (o un
fragmento de ella), mediante su incorporación a elementos autorreproducibles
en microorganismos. Incluye la terapia génica, la aportación de un gen
funcionante a una persona que sufre una anomalía genética o que padece
enfermedades como síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) o
cáncer.
La ingeniería genética se puede describir como la formación de nuevas
combinaciones de genes por el aislamiento de un fragmento de DNA, la
creación en él de determinados cambios y la reintroducción de este fragmento
en el mismo organismo o en otro. Cuando los genes nuevos son introducidos
en plantas o animales, los organismos resultantes pasan a llamarse
transgénicos y los genes introducidos transgenes.
La ingeniería genética como tal no es una ciencia, sino un compendio de
técnicas para aislar y modificar los genes.
La ingeniería genética no es una sola cosa, sino un conjunto de técnicas:
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



Extracción del DNA
Transcriptas inversa
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Hibridación molecular de los ácidos nucleícos
Clonación
Los Organismos Transgénicos
Un transgénico (Organismo Modificado Genéticamente, OMG) es un organismo vivo
que ha sido creado artificialmente manipulando sus genes. Las técnicas de ingeniería
genética consisten en aislar segmentos del ADN (el material genético) de un ser vivo
(virus, bacteria, vegetal, animal e incluso humano) para introducirlos en el material
hereditario de otro, con el fin de proporcionarles características que nunca obtendrían
de forma natura.
Para resumir, básicamente, los Organismos Genéticamente Modificados,
o Transgénicos, pertenecen a tres categorías:

Los Microorganismos Transgénicos
Básicamente son bacterias a las que se ha agregado un gen que codifica
determinada proteína o le brinda nuevas características. Entre estas destacan las
que se están utilizando para producir determinados medicamentos a bajo costo –
como la insulina y la hormona de crecimiento - , y otras para la minería.

Los Animales Transgénicos
Se utilizan tanto para el alimento, como para estudios de medicina. Por ejemplo,
se han desarrollado ratones con genes humanos, que permiten estudiar el efecto
de determinadas enfermedades en el sistema inmunológico. También hay ganado
transgénico que tiene copias adicionales del gen de la hormona de crecimiento.
Estas vacas crecen más rápido y producen más carne que las vacas normales.
Varios laboratorios han desarrollado cerdos y ovejas transgénicos, que producen
proteínas humanas en su leche, permitiendo obtener dichas proteínas a bajo
costo.

Las Plantas Transgénicas
Es actualmente el mercad de mayor crecimiento y expansión de la agricultura a
nivel mundial. Muchas de estas plantas han sido modificadas para incluir genes
que producen insecticidas naturales. Otras variedades llevan genes que las hacen
resistentes a los herbicidas, que se utilizan para eliminar a otras hierbas en los
campos cultivados. Uno de los últimos desarrollados ha sido una variedad de
arroz que contiene Vitamina A, un nutriente esencial para la salud de las
personas.
.
Enzimas
Las enzimas son biocatalizadores, es decir, moléculas que aceleran las
transformaciones químicas que suceden en las células. Para ello, se unen a la
sustancia que se va a transformar y actúan sobre ella facilitando el proceso. Por
ejemplo:

Enzima de ADN polimerasa
La ADN polimerasa es la enzima principal en el proceso de replicación. Partiendo
de una cadena inicial o “primer” la ADN polimerasa, añade nucleótidos
complementarios a la cadena molde extendiendo la nueva cadena de ADN. La
ADN polimerasa sólo puede catalizar el crecimiento de la cadena inicial. También
se encarga de la reparación del ADN asociada a la replicación y facilita la unión
con los nucleótidos.

Encimas de restricción
Las enzimas de restricción, que son producidas por varios tipos de
bacterias, reconocen secuencias específicas de ADN e interrumpen la
doble cadena donde aparece dicha secuencia. El tratamiento del ADN de
dos organismos diferentes con la misma enzima de restricción produce
fragmentos complementarios, o fragmentos con extremos que se acoplan.
Estos se puede combinar en una molécula de ADN híbrida, que si forma
parte de una célula viva, expresa rasgos de ambos progenitores.
¿CÓMO SE OBTIENE UN ORGANISMO TRANSGÉNICO?
La obtención de un organismo transgénico tiene básicamente dos etapas:

Primera etapa, o de transformación
Hay que introducir el gen deseado en el genoma de la célula del organismo que
se desea modificar. Por ejemplo, el gen bacteriano para el veneno contra el
taladro en la célula de maíz. Esto se hace siguiendo un método que consta de:
1) Se extrae todo el ADN de la célula en la que se encuentra el gen que
interesa transferir. (Gen contra el taladro, en el maíz).
2) Se localiza el gen y se extrae cortando por lugares precisos, el fragmento
de ADN que lo contiene.
3) Se clona el gen, mediante muchas copias de ese gen (amplificación del
ADN), ya que es imposible trabajar con una sola copia.
4) Se modifica el gen exógeno añadiendo otros fragmentos para facilitar su
posterior lectura. El ADN recombinante formado se denomina transgén.
5) Se introduce el transgén en el núcleo de la célula que se desea modificar.
Para ello, se utiliza un vector que suele ser una pequeña molécula de ADN
que tenga facilidad para pasar de una célula a otra, como los plásmidos
bacterianos o virus. También se puede introducir inyectándolo
directamente.
6) Se comprueba que ha incorporado el transgén y es capaz de expresar la
información que contiene el gen trasferido. Se suele incorporar un gen que
confiera a la célula resistencia a un antibiótico, un gen marcador. Así al
colocar las células con ese antibiótico, solo sobrevivirían las
transformadas.

Segunda etapa, o de regeneración
Consiste en obtener una planta o un animal a partir de la célula cuyo genoma se
ha modificado. Esta segunda etapa requiere, en la práctica, la utilización de
técnicas de clonación de organismos. Además, conseguir un organismo
transgénico supone un gran coste económico y la única manera de rentabilizarlo
es producir el mayor número posible de copias idénticas, es decir, clonarlo.
 Clonación
En ingeniería genética se entiende por clonación la obtención de múltiples copias
de un gen específico o de un fragmento de ADN en el interior de un organismo
hospedador.
Estos organismos deben cumplir las siguientes características:
1. Crecimiento rápido
2. No debe ser patógeno
3. Debe favorecer la entrada de transgénicos
4. Debe ser muy bien conocido
5. Debe ser fácilmente manipulable
¿CÓMO SE CLONA UN GEN?
La clonación de genes es una técnica mediante la cual se selecciona un gen que
interesa por alguna razón, generalmente porque produce alguna proteína de interés
para el hombre (antibióticos, vacunas, proteínas terapéuticas, hormonas, etc.), se
introduce en una célula sencilla, normalmente bacteriana, como las levaduras, y se
hace que esa célula se divida muchas veces y que fabrique la proteína que nos
interesa; luego se purifica la proteína y se puede distribuir para su uso. Se puede
clonar en un laboratorio utilizando una técnica denominada reacción en cadena de la
polimerasa (PCR).
 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Esta técnica permite multiplicar pequeñas cantidades de ADN entre cientos de
veces. El método se basa, en su forma más simple en la realización de tres
reacciones sucesivas llevadas a cabo a distintas temperaturas. Estas reacciones
se repiten cíclicamente entre veinte y cuarenta veces.
La muestra se calienta en el, en el primer paso, hasta lograr la separación de las
dos cadenas que constituyen el ADN, hecho que se conoce como
“desnaturalización”. En el segundo paso, la temperatura se reduce para permitir el
“apareamiento” de cada una de dos cadenas cortadas de nucleótidos,
denominadas “iniciadores” con cada una de las hebras separadas del ADN
molde. Se trata de segmentos de ADN de cadena simple, sintetizados en el
laboratorio y diseñados de manera tal que permiten definir los límites del tramo de
ADN que se desea replicar. Para que se pueda producir el apareamiento, cada
uno de estos nucleótidos debe ser complementario al tramo al que tienen que
unirse en las cadenas separadas del ADN molde. En tercer lugar, una enzima
ADN polimerasa extiende los “iniciadores” en el espacio comprendido entre
ambos, sintetizando las secuencias complementarias de las hebras del ADN
molde. Para ello, la temperatura a la que se realiza el tercer paso está
condicionada por aquélla a la cual “trabaja” la enzima ADN polimerasa. Al cabo
del primer ciclo de tres reacciones (desnaturalización, apareamiento, extensión) el
tramo de ADN elegido se ha duplicado y el doble de su cantidad original se
encuentre disponible para ser nuevamente replicado en un segundo ciclo. El
resultado de la aplicación de numerosos ciclos “en cadena” da lugar a la
amplificación geométrica del segmento de ADN delimitado por los “iniciadores”.
Aplicaciones de la Ingeniería Genética en Medicina e Industria
Farmacéutica
Obtención de proteínas de mamíferos. Una serie de hormonas como la insulina, la
hormona del crecimiento, factores de coagulación,…etc. tienen un interés médico y
comercial muy grande. Antes, la obtención de estas proteínas se realizaba mediante
su extracción a partir de tejidos o fluidos corporales. En la actualidad, se clonan los
genes de ciertas proteínas humanas en microorganismos adecuados para su
fabricación comercial. Un ejemplo típico es la producción de insulina que se obtiene a
partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona un gen de la.
Implicaciones Éticas
Los avances científicos en el área de la investigación y del diagnóstico genético están
poniendo en manifiesto importantes problemas éticos, legales y sociales.
La ingeniería genética tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los más
importantes son la medicina y la creación de nuevas especies o mejora de existentes.
El progreso en estos ámbitos puede aportar resultados capaces de aliviar algunos
problemas de gran importancia, pero no se de be olvidar que la explotación comercial
de las tecnologías requeridas sólo está al alcance de unas pocas empresas
multinacionales. Como era de esperar, la tradicional dependencia económica de los
países subdesarrollados tiene en la ingeniería genética un nuevo elemento de
desequilibrio. La ingeniería genética puede plantear graves problemas éticos.
Ventajas
El principal avance de la Ingeniería Genética consiste en la capacidad para crear
especies nuevas a partir de la combinación de genes de varias existentes, incluyendo
todas sus características. Cultivos con genes de insectos para que desarrollen toxinas
insecticidas o tomates con genes de pez para rechazar la marchitación han dejado
hace tiempo de ser ciencia-ficción y constituyen una realidad en nuestros días. Permitir
el cultivo de hortalizas en áreas desérticas hasta ahora estériles o aumentar el tamaño
de los frutos cultivados son algunos de los adelantos que la utilización de este tipo de
técnica que puede aportar a la Humanidad con los logros que supone hacia la
irradiación del hambre en el mundo.
Desventajas
Alterar significativamente la evolución de las especies puede tener consecuencias
imprevisibles en un equilibrio ecológico, por otra parte ya muy dañado y de difícil
solución. Las técnicas de ingeniería genética alterar todas las limitaciones que la
propia naturaleza pone para la relación entre los organismos de especies alejadas o
no emparentadas. En desarrollo de estas ventajas competitivas por parte de los
organismos transgénicos, a la sequía o a las bajas temperaturas, puede ocasionar la
invasión por parte de estas especies
Noticia
Una vaca modificada genéticamente produce leche hipoalergénica
.
'Daisy', creada en Nueva Zelanda, elimina la proteína que suele causar reacciones en
bebés.
Es una vaca modificada genéticamente y es capaz de producir leche hipoalergénica.
Los dos problemas más frecuentes del consumo de leche son la intolerancia a la
lactosa y la alergia a alguna de sus proteínas. Tiene unas proteínas con propiedades
energéticas en el suero de la leche de vaca y no se encuentra en la leche materna.
Los investigadores modificaron la estructura genética de Daysi. Introdujeron unas
moléculas, que una vez analizada, no registró niveles altos de la proteína BGL. Hasta
ahora, la industria láctea está reduciendo el potencial alérgico de la leche mediante
procesos químicos, que son más caros, pero también existen otras técnicas de
manipulación de genes, llamada recombinación homóloga, que es capaz de eliminar la
proteína BGL.
Para saber más

Se ha demostrado que los organismos transgénicos son muy útiles en el
análisis de la función de productos genéticos específicos. El gen ajeno se
expresa en todas las células de los organismos, por lo tanto, es posible
observar el efecto producido en el desarrollo y estudiar su función concreta.
Una aproximación similar puede realizarse para generar organismos que
expresen genes para mejorar su producción de carne o conferir resistencia a
determinadas enfermedades. También pueden crear organismos que funcionen
como fábricas biológicas, produciendo grandes cantidades de proteínas
utilizadas en el tratamiento de algunas enfermedades humanas.
Se han desarrollado plantas con capacidades insecticidas que pueden
amenazar la existencia de especies de insectos y hongos beneficiosos e
incluso imprescindibles para el desarrollo biológico. Insectos diseñados
específicamente para controlar el desarrollo de otros insectos pueden mutar o
combinarse con otras especies y producir resultados imprevisibles. La
modificación genética de virus cuya capacidad de mutación y combinación los
hace imprevisibles ya de por sí peligrosamente imprevisibles, puede dar lugar a
la aparición de nuevas enfermedades o la transformación de otras ya
existentes que modifican sus vías de contagio o las especies a la que pueden
afectar.
 En febrero de 1997, se hizo pública la noticia de que había sido clonado el
primer mamífero adulto: una oveja, a la que bautizaron con el nombre de Dolly.
Los genetistas del Instituto Roslin y los de PPL Therapeutics de Edimburgo
(Escocia), para llevar a cabo esta clonación, emplearon una técnica de
ingeniería genética conocida como transferencia nuclear. Esta técnica consiste
en fundir mediante un pulso eléctrico dos células, una de ellas un huevo no
fecundado u ovocito al que previamente se ha extraído el núcleo, con otra que
contiene un núcleo con el código genético deseado. El pulso eléctrico hace que
el huevo comience a dividirse y se convierta en un embrión viable. Después
este embrión se implanta en una gestante provisional, la cual ha sido
preparada para llevar a cabo el embarazo. Al final se obtiene un clon o un ser
idéntico, en este caso una oveja gemela. Este descubrimiento es una auténtica
revolución biotecnológica debido a las importantes aplicaciones en áreas como
la investigación médica y la reproducción animal, pero referido al ser humano
plantea una serie de cuestiones morales y éticos.

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 de hábitats que no les son propios y cuyo
equilibrio se vería entonces amenazadora desplazar otras especies o favorecer
su extinción.

Una utilidad de la ingeniería genética es el empleo de enzimas en lugares, y
para propósitos, muy diferentes. Así, un producto biológico puede aparecer en
un detergente, en un proceso industrial metalúrgico, etc. Pero muchos de los
enzimas tienen el inconveniente de desnaturalizarse en condiciones
relativamente duras. La ingeniería genética permitirá modificarlos para lograr
versiones más resistentes, más adecuadas a las condiciones químicas,
térmicas, de pH, etc., en las que va a actuar en la industria. Para conseguirlo,
una de las técnicas más útiles es la muta génesis puntual dirigida. Si bien es
cierto que con ella todavía no se ha conseguido mejorar significativamente
ninguna enzima industrial, sí que se han logrado claros éxitos de laboratorio
como mutar un gen en un punto específico, de modo que la proteína difiera
ligeramente de su versión natural.
Bibliografía
www.monografias.com/trabajos5/ingen/ingen.shtml
www.oc.lm.ehu.es/cupv/univ98/Comunicaciones/Comun04.html
www.slideshare.net/gloriaCM/organismos-transgenicos
http://www.slideshare.net/AlexisTapia1/los-transgnicos-15137341
http://iesbarriodebilbao.es/blogs/cmc/files/2010/03/TRANSG%C3%89NICOS.pdf
es.wikipedia.org/wiki/Organismo_genéticamente_modificado
elpais.com/tag/manipulacion_genetica/a/
www.edumedia-sciences.com/es/a443-clonacion-de-un-gen
www.cienciahoy.org.ar/hoy23/reaccion.htm
es.wikipedia.org/wiki/Ingeniería_genética
Conclusión
La
ciencia
se
puede usar tanto
para el bien como
para
el
mal.
Depende
de
nosotros el uso
que le demos. La
ingeniería genética
se
está
convirtiendo
en
uno
de
los
sectores más útiles
de la sociedad.
Buscando información me he dado cuenta de que la clonación no es algo reciente sino
que los científicos llevan mucho tiempo experimentando con las cadenas de ADN y
que la ingeniería genética tiene muchos usos éticamente aceptados e incluso
presentes en nuestra vida cotidiana. Las cosechas transgénicas ya son abundantes en
el mundo, pero no son testadas correctamente las consecuencias ecológicas que
pueden causar.
Estoy a favor de los organismos transgénicos y en contra de la ecología.
Creo que se debe informar mejor a la población acerca
de la transgenia, y hacer más estudios sobre las
consecuencias tanto para el ambiente como para el
humano,
para
así
poder
dar
conclusiones
científicamente avanzadas. Se ha criticado mucho la
ética de este tipo de técnicas, sobre todo las de
fecundación por método no natural, yo pienso que es
una manera que la ciencia nos permite realizar por
métodos
naturales.
También, al haber muchas enfermedades, se podrían solucionar con estos avances, y
me resulta un hecho un increíble. Otros usos varios de la ingeniería genética son el
aumento de la resistencia de los cultivos a enfermedades, la producción de
compuestos farmacéuticos en la leche de los animales, la elaboración de vacunas, la
alteración de las características del ganado…etc. Aún así, queda mucho por estudiar y
descubrir. No conocemos los límites de la ciencia y no sabemos hasta qué punto
nuestros genes serán controlados con infinidad de fines estupendos para nuestra vida.