domingo, 2 de noviembre de 2014

Clonación del ADN y ADN Recombinante

En Biología clonación es la producción de copias de ADN, célula u organismo genéticamente idénticos mediante ciertos medios asexuales. Cuando una raíz o tallo subterráneos producen nuevos retoños, las plantas resultantes (hijuelos) son sus clones.Los miembros de una colonia bacteriana reproducida en una caja Petri son clones debido a que todos provienen de la división de la misma célula original. Los gemelos idénticos humanos también son considerados clones ya que las primeras dos células del embrión se separan y cada una se convierte en un individuo completo.

Hijuelos en una cactácea (clones)

Gemelos, otro fenómeno biológico considerado como clonación

La producción de insulina a partir de un gen extraído del material genético humano e insertado en  el ADN bacteriano


Los científicos clonan genes por diferentes razones; desean determinar la diferencia en la secuencia de bases en un gen normal y un gen mutado; o pueden usar los genes para modificar genéticamente organismos en forma benéfica. Cuando los genes se usan para modificar un ser humano el proceso se denomina terapia génica o genética. Por otro lado los organismos se denominan transgénicos (del griego génico = producir, latín trans = a través) cuando  estos son producidos mediante la ingeniería genética, a menudo se producen para beneficio o consumo del hombre.
La tecnología del ADN recombinante y la reacción en cadena de la polimerasa son dos procedimientos que los científicos pueden usar para clonar el ADN con diversos fines. 

El ADN recombinante contiene el ADN de dos o más fuentes diferentes, como una célula humana y una célula bacteriana. Para obtener el ADN recombinante un técnico necesita un vector (portador) mediante el cual el ADN se podrá introducir en una célula anfitriona. Un vector común es un plasmidio el cual es un pequeño anillo accesorio del ADN bacteriano. El anillo no es parte del cromosoma bacteriano y se replica por su propia cuenta. Cuando los científicos investigaban acerca de Escherichia coli descubrieron los plasmidios. 

Para introducir el ADN extraño al ADN vector son necesarias dos enzimas 1) la enzima de restricción la cual segmenta el ADN,  2) una enzima llamada ADN ligasa (del latín ligo = unir) la cual sella en el ADN la abertura creada por la enzima de restricción. Cientos de enzimas de restricción se presentan de manera natural en las bacterias donde destrozan cualquier ADN viral que ingrese a la célula. Reciben el nombre de enzimas de restricción debido a que restringen el crecimiento de los virus pero también actúan como tijeras moleculares para segmentar cualquier pieza del ADN en un sitio específico. Por ejemplo la enzima de restricción llamada EcoRI siempre recorta la doble cadena del ADN cuando su secuencia de bases presenta dos Timinas junto a dos Adeninas.



Observa que hay espacios en los cuales se pueden colocar una porción de ADN extraño siempre y cuando terminen en bases que complementen a las expuestas. Para lograrlo solo es necesario segmentar el ADN extraño con el mismo tipo de enzima de restricción. Los extremos complementarios y de solo una cadena de las dos moléculas de ADN se llaman extremos adherentes debido a que pueden unirse a una pieza de ADN extra{o mediante un apareo de bases complementarias. Los extremos adherentes facilitan la inserción del ADN vector.

Después de esto, los ingenieros genéticos utilizan ADN ligasa para para sellar el fragmento extraño, el empalme del ADN queda entonces completo. Las células bacterianas recogen el plasmidio recombinante, luego a medida que el plasmidio se replica el ADN se clona.

martes, 28 de octubre de 2014

Genética Aplicada y Biotecnología

La Genética y la Biotecnología han unido esfuerzos para crear productos con el fin de mejorar la vida del ser humano, explotando los conocimientos conjuntándolos con la tecnología. El término biotecnología (tecnología de lo vivo) fue acuñado por el húngaro Karl Ekery en 1917. La biotecnología acepta a la célula como un elemento principal para producir bienes y servicios de incalculable beneficio para las industrias alimenticia, química, farmacéutica y ambiental.

La biotecnología no es una ciencia de reciente origen, sobre sus antecedentes se toma en cuenta que tiene origen hace miles de años cuando los hombres prehistóricos domesticaron plantas y animales para su consumo. Los Sumerios y Babilónicos elaboraban cerveza, los egipcios fabricaban pan con el trigo, nosotros los mexicanos conocíamos bien a los hongos y plantas alucinógenas que consumían los grandes sacerdotes durante las ceremonias, elaborabamos desde entonces pulque a partir del maguey (Agave salmiana), domesticamos a un perro de origen mexicano con fines de compañía y a la vez de consumo, el xoloitzcuintle (Canis familiaris),  domesticamos también el maíz (Zea maiz) para consumo, al igual que del chile (Capsicum annum).





Hay datos que refieren que los hombres disfrutaban del vino desde el año 4000 a. C. el cual preparaban mediante fermentación espontánea de la uva. Pero sólo con la aparición de la Biología moderna, la bioquímica, microbiología y otras ramas cuando estos procesos se conocen a detalle y son considerados, dándoles un enfoque científico. Por ello la Biotecnología es interdisciplinaria ya que implica el conocimiento de varias áreas, entre ellas la microbiología, genética, biología celular, bioquímica, botánica, zoología, ingeniería de alimentos, informática, etc.

La importancia en la biotecnología :

  1. Aplicaciones terapéuticas: producción de productos farmacéuticos, antibióticos, vacunas, hormonas, terapias génicas.
  2. El área de diagnóstico: diagnósticos en la salud humana, diagnóstico para ganadería y agricultura.
  3. Alimentación: mejora de procesos tradicionales para la obtención de alimentos y bebidas, nutracéuticos (alimentos con determinados perfiles de nutrientes para mejorar la salud) y aditivos alimentarios.
  4. Medio ambiente: tratamiento de residuos urbanos agrícolas e industriales, bioremedio y bioreparación, producción de energía a partir de biomasa.




Conceptos básicos

  • Genómica: Clasificación molecular de todas las especies de seres vivos.
  • Bioinformática: Recopilación y manejo de datos de análisis molecular.
  • Transformación: Introducción de génes con características potencialmente útiles plantas, animales y otras especies de organismos vivos.
  • Mejoramiento genético: Identificación de las características deseables en organismos vivos.
  • Diagnóstico: Identificación de agentes patógenos con rapidez y veracidad.
  • Terapia: Utilización del ADN recombinante para la producción de fármacos eficaces en el control de enfermedades mortales.
  • Organismos genéticamente modificados: Modificación de genes para la resistencia de plagas y enfermedades en hongos, plantas y animales. Además mejoramiento de semillas, con resitencia en enfermedades, plagas, tolerancia a la sequía y a la falta de nutrientes en suelo.


La Biotecnología moderna comenzó en 1953 cuando Watson y Crick descubrieron la estructura tridimensional del ADN, desde entonces se ha tenido un avance importante en el desarrollo de más ciencia para el beneficio del hombre.





lunes, 20 de octubre de 2014

Aspectos Biotecnológicos

Desde que el trabajo de Mendel fue redescubierto en el siglo XX, los genetistas han logrado avances sorprendentes que nos han conducido a la presente era de la tecnología del ADN. Esta tecnología nos permite alterar el genotipo de diversos organismos y, por tanto, producir mejores medicamentos o tratamientos para contrarrestar diversas enfermedades que aquejan al ser humano. La insulina, por ejemplo, es uno de los medicamentos que gracias a la biotecnología se ha logrado elaborar en grandes cantidades. No hace mucho tiempo la insulina, para el tratamiento de la Diabetes mellitus, era obtenida de animales muertos. En la actualidad el gen de la insulina humana se insertan en bacteria y éstas producen la hormona como un producto comercial. Algunos otros microorganismos se han modificado geneticamente para combatir la contaminación ambiental, aumentar la fertilidad del suelo, eliminar plagas de insectos, etc.

Mendel, padre de la herencia



Insulina suministrada hipodérmicamente

La biotecnología se ha extendido más allá de los microorganismos, ahora es posible alterar el genotipo y posteriormente el fenotipo de plantas y animales superiores. En la agricultura se están desarrollando nuevos cultivos, resistentes todos, a las plagas y a las heladas. La terapia genética en humanos, inserción de genes normales, se usa para compensar lo que no funciona.

Existen grupos de personas opositoras a la modificación genética de organismos, por que les preocupa que las bacterias y las plantas modificadas puedan dañar el ambiente,como por ejemplo en México se hablaba en cierto tiempo acerca de la inserción de cultivos de maíz transgénico con nuevas y mejoradas características para una mejor y mayor producción, lo que redituaba en mayores ganancias o un mayor comercio, sin embargo, México es un país con una gran diversidad de esta planta lo que de acuerdo a estudios biogeográficos 1, es en donde  se encuentra el origen de esta especie. La implicación de introducir una especie mejorada en el lugar de origen con una gran diversidad genética es precisamente perder esa diversidad original y sustituirla en su totalidad en muy poco tiempo, por que al mezclarse estas especies transgénicas con las originales, se originarían nuevas especies híbridas desapareciendo las originales tarde o temprano.

Maíz transgénico

México es un centro de diversidad del maíz (Zea maiz), si se introdujera un transgénico esta diversidad se perdería.
En el siguiente link encuentras más información acerca del origen del maíz.
1 http://www.greenpeace.org/mexico/global/mexico/report/2009/3/el-origen-y-la-diversidad-del.pdf



Otros temen que los productos generados mediante organismos alterados puedan no ser saludables para el ser humano.Quizá los terroristas también puedan hacer mal uso de la biotecnología y crear armas biológicas de destrucción masiva. También hay quienes manifiestan inquietudes éticas.



Efecto de un arma biológica en el hombre.



Biohazard


Ética ¿Es necesario añadir un gen a la carga genética de un ratón que lo haga ser flourescente? ¿Con que fin?