Tema 5; INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética son un conjunto de técnicas cuyo objetivo es trasplantar genes entre las especies de seres vivos; es decir, que permiten manipular el material genético.

La ingeniería genética tuvo sus primeros comienzos en 1968 cuando se descubrió que las bacterias sintetizan una sustancia llamada enzimas de restricción para defenderse de las infecciones víricas. Lo hacen rompiendo el ADN infeccioso en trozos , con la particularidad que reconocen determinadas secuencias de bases nitrogenadas y por allí cortan el ADN. Pero para que este corte fuera en un lugar específico hubo que esperar hasta 1970 cuando Hamilton O. Smith, descubrió un tipo de enzima de restricción totalmente específica.


En 1972, Mertz y Davis añadieron a una mezcla de ADN una enzima ADN-ligasa y esto les hizo darse cuenta de que podían constituir la base para la producción de moléculas recombinantes con material genético de diferentes especies.
Pero este ADN recombinante, generado en el tubo de ensayo, es inerte no era más que una macromolécula híbrida que por si sola no hacía nada. Si querían que el ADN recombinante hiciera algo, habría que introducirlo en células vivas que expresaran su información genética.
Esto no ocurrió hasta 1973, cuando Stanley Cohen y Herbert Boyer obtuvieron el primer ser vivo manipulado geneticamente: una bacteria a la que se le había introducido un gen de un anfibio.
Aquí comenzó la llamada ingeniería genética y los científicos ya podían comenzar a crear nuevas especies de organismos a partir de los ya existentes ( en 1988 se patentó por primera vez un organismo producido por ingeniería genética), o eliminar genes, introducir otros nuevos, modificar la información o hacer copias de un gen.





La manipulación de los genes consta de varias etapas:

• Se localiza el gen que se quiere manipular. Para ello, se debe conocer su secuencia de nucleótidos.
• Se aísla el gen. Se utilizan las enzimas de restricción que cortan el ADN por lugares específicos.
• Se une el gen a una molécula transportador, perteneciente a una bacteria o virus. La unión del gen al vector se denomina ADN recombinante.
• Se introduce el ADN recombinante en una célula para    que el gen se exprese y se sintetice la proteína correspondiente.

Pero si se pretende conseguir copias de un gen determinado, el procedimiento comienza separando las dos hebras del ADN, calentando la muestra. Se sintetiza la hebra complementaria de cada una de las hebras separadas, empleando una enzima ADN polimerasa. Se vuelven a separar las hebras de las dobles hélices formadas. Por ultimo, el ciclo se repite tantas veces hasta conseguir un gran número de copias del ADN inicial.

·APLICACIONES:

La ingeniería genética tiene diferentes aplicaciones pues es una herramienta básica para la utilización de algunos organismos con diversos fines. Las principales son: investigación biológica, la investigación policial y medicina forense, pruebas de paternidad y estudios históricos y arqueológicos.

La ingeniería genética puede aplicarse tanto a animales y plantas como al ser humano.

·IMPLICACIONES:


La aparición de la ingeniería genética ha supuesto un gran cambio en la biología, modificando la información genética y adaptándola al interés humano. Las implicaciones de la ingeniería genética son altas:

• Las expectativas sobre el tratamiento de las enfermedades genéticas abren una vía de esperanza para muchas personas.
• La modificación genética de plantas y animales para mejorar las fuentes de alimentación (transgénicos).

En cierto modo, la ingeniería genética crea temores o consecuencias y dilemas éticos, como que organismos modificados podrían diseminarse en laboratorios y llegar al ser humano, de esta manera, algunos genes indeseables podrían transferirse de unos organismos a otros.

Las técnicas utilizadas conllevan a planteamientos que afectan a la vida humana, como la posibilidad de interferir en las características de los hijos o la obtención de seres humanos modificados o idénticos (clones).

En conclusión, la ingeniería genética ha resultado un cambio para la biológia y las investigaciones, pero quedan abiertos varios dilemas y el conocimiento sobre estos avances científicos y los riesgos que suponen las nuevas tecnologías.

Tema 5; DESCUBRIMIENTO Y ESTRUCTURA DEL ADN

Este artículo es una ampliación del anterior, centrándome en como se llegó a descubrir el ADN y su estructura, que ha pasado por varios científicos y experimentos.

 

En 1869, Friedrich Miescher, un estudiante de medicina, comenzó a analizar los restos de pus de los desechos quirúrgicos, aislando los nucleos de los glóbulos blancos y extrayendo una sustancia ácida y cargada de fósforo a la que denominó nucleína.

Después de tratar las células con soluciones salinas, alcohol y enzimas (pepsina) vió que las células tratadas daban un precipitado gelatinoso cuando se añadía ácido, pudiendo estar relacionado con el núcleo celular y para ensayar esta posibilidad se dedicó a aislar núcleos. Cuando repetía estos experimentos en los núcleos aislados, observó que se formaba un material complejo que contenía entre otras cosas nitrógeno y fósforo.

En 1874, Miescher comenzó sus investigaciones con el esperma de los salmones y descubrió la presencia de una serie de sustancias, nucleína, y una fuerte básica, a la que denominó protamina.

                                                                                                                             En 1928, Frederick Griffith, investigaba una enfermedad infecciosa, la neumonía y estudiaba dos tipos de cepa de la bacteria Streptococcus peumoniae que producía la enfermedad y otra que no la causaba, la cepa S y la  cepa R respectivamente.                                                                                                                                              
Inyectó la cepa S (virulentas) a un ratón y éste murió. Después inyecta la cepa R (no virulenta) que no mata al ratón. Prueba las S muertas por calentamiento, pero el ratón sobrevive. Finalmente inyecta las R vivas y las S muertas por calor infectando y matando al ratón. El experimento decisivo fue que al analizar al ratón muerto, se recuperaron las cepas S vivas.
Con esto pudo demostrar el principio transformante, ya que las bacterias obtenidas eran capaces de matar otros ratones, por lo que Griffith pudo transformar una cepa no patógena en patógena.

Gracias a este experimento otros científcos como O.T. Avery, MacLeod y McCarty hicieron una serie de expermientos usando cepas de la bacteria neumococo, la cual causa la neumonía.

Los neumococos son bacterias que cuando no tienen cápsula son rugosos y si la tienen, son lisos. Pero Avery, encontró que esta diferencia permitía la virulencia de las bacterias.

Griffith descubrió que al inyectar a ratones con pequeñas dosis de neumococos no virulentos junto con grandes cantidades de neumococos patógenos pero muertos por calentamiento, los ratones morían pero en su sangre se mostraban bacterias encapsuladas vivas. Es decir, en estas condiciones experimentales el neumococo no virulento adquiere la información para sintetizar la cápsula en el cuerpo del ratón y la capacidad de producir la enfermedad.

                           
En este momento, Avery y si equipo comenzaron a experimentar usando tubos de ensayo en vez de un ratón. Usaron detergente para descomponer las células lisas muertas por el calor creando una lisis que usaron para los ensayos de transformación. Los tubos funcionaron bien y mostraron que la lisis de S muerta por calor podían cambiar de rugosa a lisa, por lo que el principio transformador estaba en algún lugar de la lisis (rotura de la membrana celular). Comenzaron a experimentar con la lisis de las cepas y cuando querían probar y purificar la lisis, precipitaron los ácidos nucleicos con alcohol. Fueron los primeros en aislar los ácidos nucleicos de un neumococo.

Cuando vieron que el principio transformante no estaba en la cubierta de azúcar ni en la de las proteínas, por lo que tendría que estar en la de los ácidos nucleicos.

Disolvieron la mezcla con alcohol en agua, destruyendo el ARN, probaron la capacidad transformadora de esta solución, pero no tenía. Finalmente, cuando habían dejado ADN puro, incubaron la solución con la enzima digestora de ADN, probaron la capacidad transformante, pero fue incapaz. Avery y su equipo concluyeron que el ADN es el principio transformador y la naturaleza química del material genético, hecho que publicaron en 1944.


Por último, los estudios del ADN mediante difracción de los rayos X, llevados a cabo por Rosalynd Franklin, fueron decisivos para que en 1953, James Watson y Francis Crick elaboraran el modelo de doble hélice de la molécula de ADN.

Franklin en 1953, escribió en su cuaderno que la estructura del ADN estaba compuesta por dos cadenas, esto ayudó a Watson y Crick a averiguar como se conectaban las cadenas llegando a la conclusión de que se producía por la unión de sus bases nitrogenadas complementarias: adenina-timina, guanina-citosina, y formando la doble hélice.

Tema 5; ADN Y CROMOSOMAS

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el constituyente básico de la cromatina y es la molécula portadora de la información que dota a una célula y organismo de sus características biológicas. También es la responsable de la transmisión hereditaria de dicha información genética.




El ADN es una molécula formada a su vez por la unión de otras muchas moléculas llamadas nucleótidos. Estos nucleótidos están constituidos por tres moléculas menores: una desoxirribosa, un ácido fosfórico y base nitrogenada.
Los nucleótidos se unen por el ácido fosfórico, pero se diferencian en el tipo de base nitrogenada que puede ser: base púrica (adenina y guanina) y base pirimidínica (timina y citosina).







El ADN es la molécula por la que esta constituido un gen, los portadores de la información biológica y que se localiza en el interior de todas las células. Esta localización no se conoció hasta que se descubrió que el numero cromosómico en las células sexuales es la mitad del que existe en las demás células.
El gen es un seguimiento de ADN y contiene la información necesaria para la síntesis de proteínas. La información almacenada en el ADN determina el tipo y el orden de aminoácidos de las proteínas que se forman siguiendo sus instrucciones.
Los genes pueden aparecer en versiones diferentes, con variaciones en su secuencia, entonces se denominan alelos. Éstos puden ser dominantes (A) o recesivos (a). La presencia del alelo dominante impide que se manifiesten los alelos alternativos para un mismo caracter, pero si el alelo se manifiesta al no estar presente el dominante, entonces es recesivo. Esta genética es la responsable de que cada individuo sea como es dependiendo de las características de sus progenitores, y como se manifiesten en el individuo, teniendo en cuenta también otras condiciones, como las ambiantales.