domingo, 9 de diciembre de 2012

4.4 BIOETICA Y REVOLUCION BIOTECNOLOGICA

4.4 BIOETICA Y REVOLUCION BIOTECNOLOGICA
El uso desde hace muchos años de proteínas recombinan tes ha tenido gran impacto en la elaboración de alimentos, como las enzimas quimosina, en la producción de quesos, amilasas en la producción de jarabe, pectinasas, para la elaboración de jugos, glucosa oxidasas y catalasas para la deshidratacion de huevo, lipoasa para fabricacion de aceites de pescado etc. 

4.3 LEGISLACION

4.3 LEGISLACION
En el contexto de protocolo de Carta Agena y del proyecto de ley de Bioseguridad se refiere al : Conjunto de lineamientos, medidas y acciones de prevención, control, mitigacion, y remediador del impacto y repercusiones ambientales adversos de los organismos  geneticamente modificados. Organismos geneticamente modificados: Cualquier organismo que posee una combinación nueva de material genético que se aya obtenido mediante la aplicación de la biotecnologia moderna.

4.2.5.2 ANIMALES TRANSGENICOS

4.2.5.2 ANIMALES TRANSGENICOS
Los animales transgénicos son aquellos que poseen un gen que no les pertenece La forma más sencilla para generar un animal transgénico es la que involucra el aislamiento del gen que se quiere introducir (al que llamaremos transgén), su clonación y manipulación para que pueda ser expresado por el organismo blanco, y su inserción en el organismo. Para lograr que todas las células del organismo expresen este nuevo gen, incorporamos dicho gen en un embrión en estadio de cigoto. Una vez seguros que el embrión incorporó el transgén, implantamos el embrión en un animal receptivo, que actúa como madre (en un procedimiento similar al de fertilización in vitro).
obtención de órganos animales (cerdos) con genes humanos para no ser rechazados en transplantes.
animales con carnes y huevos con menos colesterol y grasas
pollos sin plumas



4.2.5.1 PLANTAS TRANSGENICAS

4.2.5.1 PLANTAS TRANSGENICAS
Son productos de origen animal o vegetal obtenidos a partir de individuos cuya información genética ha sido manipulada por el hombre a fin de modificar alguna de sus características gracias a que poseen determinados genes introducidos por el hombre mediante ingeniería genética; así por ejemplo existen variedades de cereales que soportan plagas y sequías, frutos que tardan más en madurar o en pudrirse, animales con órganos de características parecidas a los humanos, etc.

Para sus defensores representan el final de algunos problemas de la humanidad, como son la carencia de órganos para transplantes o la erradicación del hambre en el mundo, para sus detractores suponen un riesgo para la salud humana no calculado, por el hecho de que acumulan insecticidas, pierden sus cualidades nutritivas, o pueden transmitir al hombre enfermedades de otros seres vivos.

resistentes a insectos: maíz y algodón con un gen que produce una toxina para orugas y escarabajos

- a herbicidas: soja, algodón, maíz, resisten a altas concentraciones de herbicidas que se echan en los campos para erradicar malas hierbas

- a condiciones ambientales: frío, sequía, alta salinidad, etc.

CULTIVOS TRANSGÉNICOS
Alfalfa Espárrago Maíz Soja
Algodón Fresa Manzana Tabaco
Arroz Girasol Melón Tomate
Berenjena Guisante Patata Trigo
Centeno Lechuga Pepino Uva
Ciruela Lino Pimiento Zanahoria








4.2.5 TECNOLOGIA DE ADN RECOMBINANTE EN LA AGRICULTURA

4.2.5 TECNOLOGIA DE ADN RECOMBINANTE EN LA AGRICULTURA
Se a modificado genéticamente, a lo largo de cientos de años, las especies que utilizamos para alimentación, y hasta hace poco sin conocer la estructura del ADN, utilizando mutágenos que se sabe generan múltiples cambios en los genomas de los organismos. Sin embargo, estas técnicas originales de mutagénesis y los organismos generados, no se cuestionan como los transgénicos, cuando en el fondo hoy sabemos que los métodos usados previamente generan cambios mucho más amplios en el genoma de estos organismos. La razón de la falta de cuestionamiento es, probablemente, la ausencia de daño por estos organismos altamente modificados, desde el punto de vista genético.

4.2.4 VECTORES DE CLONACION

4.2.4 VECTORES DE CLONACION
Inserción de los fragmentos de ADN. Esta inserción se realiza en vectores de clonado, que son los agentes transportadores capaces de introducirlos en las células hospedadoras.
Los vectores de clonación son pequeñas moléculas de ADN, que tienen capacidad para autorreplicarse dentro de las células hospedadoras.
Se utilizan con frecuencia dos tipos de vectores de clonación: plásmidos y virus. de introducirlos en las células hospedadoras.
 Plásmidos. Son moléculas de ADN circular, con un tamaño menor que el del cromosoma. Se replican con independencia del cromosoma bacteriano ya que tienen su propio origen de replicación.
Los vectores son unidades de ADN que se autoreplican en un microorganismo o células humanas y los cuales pueden portar fragmentos de ADN de origen diverso. El vector debe contar con los elementos que le permitan ser replicados y mantenidos por la maquinaria celular hospedadora.
Los vectores son propagados en hospedadores que pueden ser células de E. coli, levadura (S. cerevisiae) o células mamíferas. Los vectores pueden ser estructuras sencillas como plásmidos o muy complejos como los cromosomas artificiales de levadura (YAC) (5) y los cromosomas artificiales mamíferos (MAC) (6).
los vectores tienen diferente capacidad de portar longitudes variables de secuencias de ADN. Los cromosomas artificiales mamíferos se vislumbran como vectores de terapia genética de condiciones causada por genes mayores como el de la distrofina, cuya disfunción causa la distrofia muscular de Duchenne-Becker, gen que tiene una longitud de secuencia de 2.4 Mb.



4.2.3 CLONACION DE GENES

4.2.3 CLONACION DE GENES
     Es el proceso mediante el cual puede aislarse un gen de entre todos los genes diferentes que existen en un organismo, lo que permite realizar su caracterización. Esto se consigue con la preparación de una batería de bacterias que contienen todos los genes distintos presentes en un organismo de manera que cada una de ellas contiene un solo gen. Esto se lleva a cabo efectuando cortes del ADN de un individuo. Otra alternativa es la de crear un conjunto de todas las secuencias de ADN expresadas en una célula específica mediante la producción de copias complementarias de ADN a partir del ARNm hallado en dichas células (v ase Biología molecular). En ambos casos, los fragmentos de ADN se unen a un vector, un virus bacteriano conocido como bacteriófago o a un ADN circular denominado plasmido, que se introduce en una bacteria de forma que cada una adquiere solo una copia del vector y por tanto recibe solo un fragmento de ADN.
Clonación de genes
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 o de algún protista sencillo, 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. Las fases del proceso son las siguientes:

* Obtener del fragmento de ADN que contiene el gen que se quiere clonar

* Insertar dicho gen en otra molécula de ADN que sirva de transportador (vector), generalmente ADN de virus y bacterias

* Introducir el vector de clonación con el gen que nos interesa en una célula de otro organismo (célula hospedadora); la célula hospedadora suele ser una célula bacteriana por su sencillez y rapidez de multiplicación

* Multiplicar la célula hospedadora para obtener muchas copias del gen

Hoy en día existe una técnica para clonar genes que es la PCR (Polymerase Chain Reaction), en la que a partir de un fragmento de ADN cualquiera, se obtienen muchas copias por la acción de la enzima ADN polimerasa, responsable de la replicación del ADN.

4.2.2 ENZIMAS DE UNION

 4.2.2 ENZIMAS DE UNION
Los puntos de corte de las enzimas de restricción pueden ser empleados como marcadores para la elaboración de mapas de restricción. Para elaborar un mapa de restricción, se tiñen los fragmentos resultantes de la lisis y se los separa mediante una electroforesis PAGE (Electroforesis en gel de poliacrilamida) y se establecen las distancias de migración, siendo los resultados muy específicos para cada molécula de DNA en estudio.

Los extremos cohesivos son los más empleados en la construcción de DNA recombinante, puesto que al tener una porción lineal "pegajosa" es más sencillo que se produzca la unión con el DNA del hospedero, por complementación de bases, dicha unión se produce por la intervención de enzimas denominadas ligasas. Adicionalmente, la enzima transferasa terminal puede ser usada para generar extremos cohesivos en un fragmento de DNA. A pesar de ser más difícil, también es posible realizar uniones de extremos romos, mediante la adición de conectores sintéticos de DNA que actúan a manera de extremos cohesivos (como el caso de la transferasa terminal), sin embargo este procedimiento no es de mucha utilidad para realizar una clonación directa de DNA.

Existe otro tipo de enzimas de restricción de doble función, denominadas endo–exonucleasas, las cuales son capaces tanto de añadir nucleótidos como de removerlos de una hebra de DNA.
 

4.2.1 ENZIMAS DE CORTE

4.2.1 ENZIMAS DE CORTE
Algunas de las principales enzimas de restricción conocidas y su origen (en base a Griffiths et al. 1998).

Enzima de restricción
Organismo de donde se extrae
EcoRI
Escherichia coli
EcoRII
Escherichia coli
HindII
Haemophilus influenzae
HindII
Haemophilus influenzae
HaeIII
Haemophilus aegyptius
HpaII
Haemophilus parainfluenzae
PstI
Providencia stuartii
Mayi
Serratia marcesens
BamI
Bacillus amyloliquefaciens
BglII
Bacillus globiggi
 Las enzimas de restricción trabajan únicamente sobre secuencias específicas de bases nitrogenadas, el lugar donde se produce el corte se denomina sitio de restricción y producen dos tipos de corte:
(1) corte con extremos cohesivos y
(2) corte con extremos romos (ver Fig. ) (Griffiths et al. 1998).

Los extremos cohesivos dejan porciones lineales a ambos lados del fragmento, es decir, quedan pequeñas secuencias de bases sin aparear a cada lado, siendo éstas complementarias entre sí, mientras que los extremos romos son aquellos en los que no queda una porción lineal a ninguno de los lados.

De acuerdo a la especificidad de las enzimas de restricción, se conocen dos tipos:
-las enzimas de tipo I cortan en un sitio cercano al sitio de restricción, a una distancia que varía aleatoriamente, y por ello no se suelen emplear para DNA recombínate.
-Las de tipo II reconocen y cortan en la secuencia específica, y son las más empleadas en este tipo de protocolos por su alta precisión.
-Las enzimas de restricción de tipo III son similares a las de tipo II en cuanto a la precisión del lugar de corte, pero se diferencian de éstas en que sólo cortan entre nucleótidos del mismo tipo, por ejemplo entre dos adeninas.

 Otro método para producir fragmentos pequeños de DNA para recombinación consiste en emplear ultrasonidos. Los ultrasonidos son capaces de romper al DNA cromosomal en pequeños fragmentos. A pesar de ser un procedimiento muy sencillo, tiene la desventaja de producir fragmentos aleatorios y no permite aislar genes con gran precisión (Mateos 2000), sin embargo son empleados por su facilidad de uso.

Algunas enzimas de restricción como EcoRV encuentran el sitio de restricción, por medio de un barrido a lo largo del surco mayor del DNA y reconocen una secuencia palindrómica de seis nucleótidos de longitud, en la que se presenta una simetría rotacional binaria. Cuando la enzima de restricción encuentra el sitio de corte, se producen una serie de reordenamientos estructurales en el DNA y se produce un ajuste inducido en el cual el DNA sufre una torsión de 50 grados.




4.2 CORTE Y UNION DE MOLECULAS DE ADN

4.2 CORTE Y UNION DE MOLECULAS DE ADN
La función de las enzimas de restricción es la proteger al organismo de DNA extraño. Cuando una porción de DNA foráneo ingresa a la célula, las enzimas de restricción se encargan de degradarlo cortándolo en pequeños fragmentos, siempre y cuando éste no esté modificado.
Actualmente se conocen unas 200 enzimas de restricción las cuales se nombran de acuerdo al organismo del cual se extraen, como por ejemplo EcoRI y EcoRII, que se extraen de E. coli o HaeIII que se extrae de Haemophilus aegyptius.
Una característica de las enzimas de restricción es el reconocimiento de secuencias palindromicas.

  






UNIDAD IV DNA RECOMBINANTE 4.1 TRANSFORMACION DE ORGANISMOS

UNIDAD IV DNA RECOMBINANTE
4.1 TRANSFORMACION DE ORGANISMOS
Todos los organismos están formados de células que contienen DNA. La estructura de las moléculas de DNA, cuyas unidades son llamadas genes, contiene información que es utilizada por las células como una "receta" para el organismo. Esto quiere decir, que las características de cualquier ser vivo están determinadas por la información en el DNA.
En los últimos veinte años, los científicos descubrieron que el DNA es intercambiable entre plantas, animales, bacterias y otros organismos. Adicionalmente a la utilización de los métodos tradicionales de mejoramiento de plantas y animales, a través de la fertilización cruzada y la selección, los científicos pueden transferir en algunos casos, los genes que determinan muchos caracteres deseables de una planta o animal a otro organismo. La transferencia de DNA se realiza por varios métodos como la injección directa de DNA en las células, el disparo de células con partículas cubiertas de DNA con una arma especial (biolística) y la inserción de DNA en bacterias o virus especialmente modificados, que llevan este a las células infectadas.
Sin importar que método se utilice, el proceso de transferir DNA de un organismo a otro es llamado ingeniería genética. Casi cualquier carácter deseable que se encuentre en la naturaleza, puede en principio, ser transferido a un organismo seleccionado. Una planta o un animal modificado por ingeniería genética, que contiene DNA de una fuente externa, es llamado organismo transgénico.
Un producto de ingeniería genética es aquel que es desarrollado modificando su DNA en cualquier forma. El número de productos modificados genéticamente se incrementa rápidamente. La ingeniería genética esta siendo utilizada en la producción de fármacos, terapia génica y en el desarrollo de plantas y animales transgénicos.
Desde 1987 se han desarrollado y evaluado en el campo plantas transgénicas que pueden tolerar herbicidas, insectos o virus, o producir frutos modificados o flores. Copias de genes de estos caracteres provenientes de plantas , bacterias o virus han sido transferidos a las plantas por medio de técnicas de ingeniería genética. Plantas de maíz que producen una proteína insecticida que proporciona resistencia al barrenador europeo del maíz y tomates que pueden mantenerse maduros por mas tiempo en el estante antes de ser transportados son algunos ejemplos de plantas transgénicas desarrolladas.
Se han diseñado animales transgénicos con el fin de ayudar al diagnóstico y tratamiento de enfermedades humanas. Algunas compañías han diseñado y evaluado mamíferos transgénico que producen fármacos importantes en la leche animal. Productos como la insulina, la hormona de crecimiento, y el activador de plasminógeno, que son producidos normalmente por fermentación en bacterias transgénicas, muy pronto serán obtenidos en la leche de vacas, ovejas o cabras transgénicas.
Medicinas para la salud humana tales como la insulina para la diabetes, las hormonas de crecimiento para individuos con enanismo pituitario y el activador de plasminógeno para víctimas de ataques al corazón, así como drogas animales como la somatropina, hormona de crecimiento bovina o porcina, son producidas por fermentación en bacterias transgénicas que han recibido el gen humano, vacuno o porcino adecuado.
La terapia génica es un nuevo tratamiento experimental. En la terapia génica, un gen que se ha perdido o que no está funcionando en forma correcta es reemplazado por el gen correcto. El primer tratamiento exitoso en terapia génica fue en 1990, en donde se trató una enfermedad del sistema inmune de niños llamada deficiencia de ADA. Células sanguíneas con los genes correctos de ADA fueron inyectadas al cuerpo del paciente donde produjeron suficientes células normales que permitieron mejorar el sistema inmune. Hoy, la terapia génica esta tratando enfermedades tales como tumores cerebrales malignos, fibrosis quística y HIV.