«La mente es como un paracaídas… Solo funciona si la tenemos abierta».

Albert Einstein

LA BIOTECNOLOGÍA

Un poco de historia

Aunque la estructura del ADN se descubrió a mediados del siglo XX de la mano del británico Francis Crick y el estadounidense James Watson, tras más de una década de trabajo básico, a partir de 1970 se produjo un gran avance con el desarrollo de dos herramientas biológicas básicas:

1.-La identificación de las enzimas de restricción.                                                                                                  2.-La reacción en cadena de la polimerasa.

Con estas dos herramientas, un conjunto de técnicas y un mayor conocimiento de los genes, comienza la Biotecnología, ciencia que integra las ciencias naturales  la ingeniería, con objeto de aplicar los organismos, las células, parte de ellas y sus moléculas, en el desarrollo de productos y servicios útiles para el ser humano. También nace, igualmente, la Ingeniería Genética.

La biotecnología se divide en tres ramas diferentes dependiendo de su antigüedad:

  • Biotecnología tradicional: Se basa en el empleo de microorganismos para la obtención de productos útiles, utilizada desde hace miles de años. Algunas de sus utilidades como por ejemplo la fermentación microbiana para producir bebidas alcohólicos, vinagre, pan, queso y yogur.
  • Biotecnología moderna: Producido gracias a los avances tecnológicos recientes (últimos 30 años). Estos avances han posibilitado el conocimiento y la manipulación selectiva y programada del material genético de los organismos vivos.
  • Biotecnología contemporánea: Incorpora avances muy recientes como la reprogramación nuclear, las micromatrices de ADN, ARN y proteínas, la clonación celular, el desarrollo de biomateriales…

La biotecnología se utiliza en campos como la industria agropecuaria, industria farmacéutica, medio ambiente, veterinaria…

Captura

Utilización de la biotecnología

Línea del tiempo sobre la historia de la biotecnología http://prezi.com/5sfwzlssuzmz/?utm_campaign=share&utm_medium=copy

(Añadir enlaces o hipervínculos en el texo, al pinchar en las palabras, usad el botón ∞), (podéis crear una sección de enlaces para ampliar información. Lo olvidéis la bibliografía-webgrafía)

LA INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética  es una rama moderna de la biotecnología. La ingeniería genética es la tecnología del control y transferencia del ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la corrección de los defectos genéticos y la creación de nuevas cepas (microorganismos), variedades (plantas) y razas (animales) para una obtención más eficiente de sus productos.

La ingeniería genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan:

  • Fragmentación de ADN: son enzimas capaces de romper el ADN. estas enzimas son denominadas endonucleasas de restricción, restrictasas o enzimas de restricción, son las capaces de reconocer y cortar por puntos concretos en la secuencia de nucleótidos, que son las llamadas secuencias diana. Existen tres tipos de endonucleasas, que identificamos con la abreviatura de tres letras correspondientes a la especie bacteriana de la que proceden. Las del Tipo I cortan de forma inespecífica en un punto que dista de la secuencia de reconocimiento alrededor de 1000 pares de bases.Las de Tipo III, aunque también es bastante inespecífica, corta en un punto más cercano de la secuencia que las del tipo I. Tanto la una como la otra requieren energía a partir de ATP. Las endonucleasas de tipo II son las más utilizadas.  No requieren ATP y cortan específicamente en la secuencia de reconocimiento.

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  • Unión de fragmentos de ADNPara poder soldar fragmentos de ADN obtenidos con restrictasas, sus extremos han de ser complementarios entre sí para que puedan formarse los puentes de hidrógeno entre bases complementarias. Se descubrió que la mayoría de extremos de los fragmentos generados con restrictasas eran cohesivos (es decir, monocatenarios), lo que permitía una unión por complementariedad de bases. En este hecho se basan casi todos los procedimientos de clonación génica.Lo que se hace es cortar con el mismo enzima de restricción, tanto el ADN que se desea insertar en una célula como el ADN del vector, que actuará como un taxi para llevarlo hasta el cromosoma hospedador del fragmento foráneo de ADN.
  • Transformación de células mediante vectores: una vez que el ADN extraño se ha insertado en el vector es necesario reintegrarlo en la célula viva que lo ha de incorporar a su patrimonio genético.Lo que se suele hacer es marcar selectivamente los vectores usados, es decir, añadirles genes que les confieren características visibles (fenotipo) fácilmente identificables , si realmente la bacteria ha sido transformada y ha incorporado el ADN extraño junto con el vector.
  •  Los vectores más usados para poder integrar ADN de otras especies en bacterias son los plásmidos, los virus bacteriófagos (fagos) y los cósmidos. Estos vectores actúan como taxistas o transportadores de un cliente que es el ADN extraño.
  •  Plásmidos: Un plásmido es un fragmento circular de ADN bicatenario extra que existe en algunas bacterias como material con capacidad replicativa autónoma.
  •   Virus bacteriófagos o fagos vectores:  el virus bacteriófago más utilizado es el fago lambda . La principal ventaja de usar vectores fágicos es que el ADN extraño se empaqueta junto con el ADN del fago, formando ambos el ADN recombinante.Esto aumenta enormemente la eficacia de la transformación bacteriana.
  • Cósmidos: son como plásmidos, pero de mayor tamaño, e incluyen la secuencia de ADN reconocida por el sistema de empaquetamiento del fago.
  • Síntesis de ADN complementario: El ADN complementario ADNc  es una molécula de ADN complementaria a una molécula de ARNm. Se genera por acción de la enzima trasncriptasa inversa y tiene múltiples usos tanto en investigación básica como aplicada a biomedicina.
  • Síntesis de ADN sintético: La ADN polimerasa es la enzima principal en el proceso de replicación. Partiendo de una cadena inicial o “primer” la ADN polimerasa es capaz de añadir nucleótidos complementarios a la cadena molde estableciendo enlaces fosfodiéster. La ADN polimerasa sólo puede catalizar el crecimiento de la cadena inicial en dirección 5′-3′. La ADN polimerasa también se encarga de la reparación del ADN asociada a la replicación.
  • Hibridación de ácidos nucleicos:La hibridación es la construcción artificial de ácidos nucleicos bicatenarios a partir de dos monocatenarios usando la complementariedad de bases. Se trata, por tanto, de un proceso de unión de dos cadenas complementarias de ADN, ARN o de ADN y ARN para formar una molécula de ácido nucleico de doble cadena. 
  • Selección de transformantes con ADN clonado: hibridación de colonias: la selección de células transformadas con ADN clonado es una de las técnicas más dificultosas en la clonación de genes. Todas las células del organismo tienen la misma información genética, pero en aquellas en las que un gen se expresa (por ejemplo el gen de la insulina en ciertas células del páncreas), la cantidad de ARNm es grande. El ARNm no puede ser incorporado a un vector para ser clonado, pero se dispone de una enzima llamada transcriptasa inversa o retrotranscriptasa, obtenida de un virus, que es capaz de sintetizar ADN a partir de ARN. Con esta enzima y la ayuda de otras (ARNasa, ADN polimerasa y ADN ligasa) se consigue la síntesis de una molécula bicatenaria de ADN complementario (ADNc). El clon de ADNc proporciona la sonda necesaria para extraer la secuencia o gen que interesa de la biblioteca genómica.
  • La secuenciación del ADN: una de las grandes realizaciones de la biotecnología del ADN es la capacidad de producción de secuencias génicas básicas. Las técnicas de clonación permiten amplificar genes individuales, hasta el punto de hacer factible su estudio.
  • La reacción en cadena de la polimerasa (PCR): En la actualidad es posible clonar ADN sin necesidad de células vivas utilizando un sistema denominado reacción en cadena de la polimerasa, RCP o PCR.  En primer lugar, se utilizan porciones de la secuencia que rodean la región que va a ser amplificada. Cada uno de los cuales es complementario de cada una de las cadenas de la doble hélice de ADN.
  • Clonación molecular: Cuando se habla de la clonación molecular se habla de llegar a amplificar cualquier secuenciaen un organismo vivo, y esta debe de estar vinculada a un origen de replicación; que eneste caso es una secuencia de ADN.

Podeís incluir una línea del tiempo con los principales acontecimientos históricos, en todo caso del descubrimiento de las restrictasas, ¿no habláis?

En la década de 1950 se descubrió que los genes no eran nada más y nada menos que cadenas de nucleótidos. Un descubrimiento que parece tan sencillo desencadenó, sin embargo, el nacimiento de una nueva era: la de la tecnología del ADN recombinante.

La primera molécula de ADN recombinante fue creada por Paul Berg, a comienzos de los 70. Para aquella época, los biólogos moleculares habían aprendido a alterar genes individuales, cortar y pegar pedazos de ADN de diferentes organismos y moverlos de uno a otro.

Otros pioneros de esta tecnología fueron Stanley Cohen, un genetista estadounidense, y Herbert Boyer, un bioquímico de la misma nacionalidad. Decidieron trabajar juntos en la combinación de dos plásmidos resistentes a antibióticos diferentes para crear una bacteria resistente a ambos.

¿Por tanto, qué es la tecnología del ADN recombinante?

El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y de los plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen secuencias determinadas en el ADN.

De esta manera, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas a partir de bacterias y que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Las enzimas de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan generando extremos cohesivos.

Estos extremos, generados en diferentes moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar así una molécula de ADN nueva, denominada recombinante.

bio

Si equiparamos el ADN con un texto de Word, equivaldría a cortar y pegar párrafos de otro texto para modificar el contenido inicial.

Gracias a la ingeniería genética se puede conseguir, entre otras cosas, eliminar genes, introducir otros nuevos, modificar la información de un gen o formar copias de un gen.

La manipulación de los genes se realiza en varias etapas: (técnica clásica de manipulación de genes, el experimento de video, hay que explicarlo con más detalle, hay que buscar una muy buena imagen del experimento, y algún video .)

  • Localización de genes y sus funciones. Para ello, se debe conocer previamente, la secuencia de nucleótidos del gen.
  • Se aísla el gen. Para ello, se utilizan unas enzimas ( endonucleasas de restricción) que cortan el ADN por lugares específicos.
  • Se une el gen a una molécula de ADN transportador (vectores, los más utilizados son los plásmidos y el ADN del fago lambda), pertenecientes a una bacteria o a un virus. La unión del gen y del vector se denomina ADN recombinante.
  • Se introduce el ADN recombinante en una célula para que el gen se exprese y se sintetiza la proteína correspondiente

 

 

De forma mas simplificada:

 

Aquí os mostramos un enlace con más información sobre el ADN recombinante.

Si se pretende conseguir copias de un gen determinado, el procedimiento es el siguiente.

  • Se separan las dos hebras del ADN que se quieren copiar. Para ello, se debe calentar la muestra.
  • Se sintetiza la hebra complementaria de cada una de las hebras separadas. Para ello, se emplea una enzima ADN polimerasa
  • Se vuelven a separar las hebras de las dobles hélices formadas.
  • El ciclo se repite varias veces hasta conseguir un gran número de copias del ADN inicial, pues las replicaciones siguen un proceso exponencial.

 

Aplicaciones de la ingeniería genética

Las aplicaciones de la ingeniería genética se dan en varios campos como en la sanidad:

Aplicaciones Biosanitarias:

Las aplicaciones biosanitarias de la ingeniería genética son numerosas, por ejemplo, la síntesis de proteínas humanas. La insulina, la hormona del crecimiento o proteínas de la sangreson algunos de los productos que se pueden conseguir con técnicas de ingeniería genética.

Obtención de vacunas: Los factores antigénicos son fundamentalmente proteínas. Se clona el gen que las genera y así no se tiene que emplear todo un microorganismo, que conlleva riesgo, ya que puede que no se haya inactivado totalmente. Se estudia el producir plantas portadoras de vacunas. Desde hace unos años se están empleando vacunas recombinantes y vacunas polivalentes. En las primeras se eliminan los genes que determinan la virulencia del virus, y las segundas llevan factores antigénicos de varias enfermedades.

Terapia génica: En el futuro puede que no se trate a los enfermos administrando sustancias que el enfermo no produce. Se trata de introducir en el paciente los genes que hacen que se forme la sustancia deseada. También se intenta sustituir los genes defectuosos.

Diagnóstico: Se utilizan sondas genéticas que hibridan con fragmentos de un gen patógeno. Hoy se diagnostican así enfermedades causadas por Salmonella, Pseudomonas o Campylobacter.

Utilización de organismos transgénicos: Éstos se usan como modelos vivos de enfermedades humanas o para la producción de proteínas humanas, medicamentos, vacunas, interferones o anticuerpos. Actualmentehay cerdos transgénicos que producen hemoglobina humana.

Aplicaciones agrícolas y ganaderas.

Para incrementar la producción de carne, leche y para mejorar la calidad nutricional de estos productos se introducen en otros animales de granja los genes de la hormona del crecimiento, o genes para producir individuos capaces de resistir enfermedades y ambientes adversos. Se crean así plantas capaces de resistir a plagas, fabricación de herbicidas, resistencia a condiciones ambientales adversas como frío, sequía, alta salinidad, etc.

Además, se han conseguido organismos clónicos por dos métodos distintos:

  • Por disgregación de células embrionarias, separando las células de la mórula, de modo

que cada una se comporta como un cigoto.

  • Pasando el núcleo de una célula embrionaria a un ovocito sin núcleo, que también

funciona como un cigoto. (Oveja Dolly).

Aquí os dejamos más información acerca de la ingeniería genética:https://prezi.com/g2zexmxpbjm2/las-aplicaciones-de-la-ingenieria-genetica/

 

LA CLONACIÓN

PROCEDIMIENTO DE CLONACIÓN DE ORGANISMOS Y ETAPAS

Aclarad eso-> La única forma de reproducción es la sexual, por la que dos gametos se unen, formando un zigoto (o huevo), que se desarrollará hasta dar el individuo adulto.

No es extraño el asombro científico que se produjo cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado la clonación de un individuo.

Pero… ¿Qué es clonar?

Clonar organismos consiste en obtener uno o varios individuos a partir de una célula somáticas de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son iguales o casi idénticos al original.

Las primeras clonaciones se efectuaron por división de embriones tempranos, un método similar al que da lugar al nacimiento natural de gemelos. Más tarde se desarrolló la técnica de transferencia nuclear, el método consiste en obtener un óvulo, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula del adulto e implantarlo en un tercer individuo que sirve como “madre de alquiler” para llevar el embarazo. Así pues, los organismos clonados carecen de padres y son el producto de tres “madres”: la donante del óvulo (que contiene mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donante del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada.

Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias, es posible “reprogramar” el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a “dialogar” adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.

¿Quién fue el primer individuo clonado?

Poned una buena imagen del experimento de clonación de Doly, poned pies de fotos. Y enlaces a videos y animaciones, articulos de opinión noticiás. Haced más citas y referencias.

La oveja Dolly fue el primer mamífero clonado y sus creadores fueron los científicos Ian Wilmut, Keith Campbell. Sin embargo, su nacimiento no fue anunciado hasta siete meses después.

Cuando a Ian Wilmut, «padre científico» de Dolly, contaba su historia decía que a los 10 años decidió que quería ser marinero. Pero a los 14 años descubrió que sufría un tipo de daltonismo y tuvo que pensar en otra carrera, pero una que le permitiera pasar tiempo al aire libre. Se graduó en agricultura, empezó a trabajar en granjas, luego estudió biología y, en la Universidad de Nottingham, descubrió una nueva pasión: los embriones. Como cuenta Gina Kolata, «los misterios del desarrollo de los embriones, el afán de ver la vida en el momento mismo de su surgimiento» fue lo que le fascinó.

Para llegar a Dolly se necesitaron 277 intentos, con 277 óvulos, de los que nació una sola oveja. No obstante, trece de esos óvulos se desarrollaron hasta embriones, aunque finalmente se escogió solo uno para llegar al final de la gestación.

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¿Es posible la clonación de seres humanos?

La respuesta es sí. Sin embargo, la clonación humana con fines reproductivos está prohibida (La Declaración Universal del Genoma Humano) y no cuenta con el apoyo de la comunidad científica. Pero la clonación terapéutica sí es legal en ciertos países y está aceptada por muchos científicos, es la conocida como medicina regenerativa. Aplicando esta técnica, cada paciente podría ser su propio donante, fabricando en el laboratorio las piezas de repuesto necesarias para un trasplante sin riesgo de rechazo. También se podrían utilizar células clonadas de un enfermo para estudiar una determinada dolencia.

Conclusión: ¿Es vuestra? Puede mejorarse, quiero que opinéis vosotros, y ampliéis un poco el tema ético. Ideas: controversias, recelos, esperanzas, eugenesia, bioseguridad, transgénicos, límites, acuerdos, patentes de genes humanos, seres vivos, etc, datos «huella genética»,mundo laboral, seguros de vida, legislar, comités de bioética, Asilomar…Podéis buscar alguna noticia sugerente al respecto

Como conclusiones referentes al avance de las biotecnologías y a la preocupación social que esto significa en orden al porvenir, dignidad humana ,planteamientos éticos y morales, podemos expresar lo siguiente: El hombre cuenta con títulos de nobleza, dignidad y trascendencia suficientes como para evitar que la tecnología tenga en sus manos su propio destino. No es el laboratorio el lugar adecuado para dar origen al ser humano. El hombre no es nunca «algo» sino «alguien» y jamás debe ser producido sino engendrado, en el ámbito del amor conyugal y el seno de una familia como demanda su dignidad sobre el resto de las especies vivas.

La clonación, al ser un tema controversial que pone en duda muchos principios de la gente, y que a la vez da la impresión de abrir muchos caminos ante la ciencia, se ha transformado en unos de los temas más discutidos actualmente.

En este trabajo hemos hecho el intento de responder a algunas dudas acerca del tema, sin embargo, quizás solo el inevitable paso del tiempo nos entregue las verdaderas y, tal vez, dolorosas repsuestas…