Ingeniería Genética
Se puede hacer ingeniería con el genoma (conjunto de material genético que hay en un organismo). Hay técnicas que permiten manipular el ADN. La ingeniería genética tiene numerosas aplicaciones: averiguar el funcionamiento de los genes, diagnósticos de enfermedades, terapia genética.
Craig Venter ha trasplantado el genoma íntegro de una bacteria a otra especie diferente.
ADN Recombinante
Es aquel que tiene fragmentos de distinta procedencia. Siempre ha existido de forma natural en los seres vivos: un virus que inserta su ADN en una célula o un gen que pasa de un cromosoma a otro. Esto podría hacerse en laboratorio utilizando la maquinaria enzimática celular.
El ADN puede cortarse en fragmentos mediante unas enzimas llamadas endonucleasas de restricción. Reconocen secuencias específicas del ADN y las cortan por lugares concretos. Los fragmentos resultantes tienen bordes pegajosos, a otros extremos de ADN cortados. Se pueden unir fragmentos de distinto origen, obteniéndose el ADN recombinante.
Es posible introducir ADN de unos organismos en el genoma de otros. El ADN introducido se expresará como propio, fabricándose en el organismo receptor la proteína para la que codifica.
Para portar el ADN recombinante desde un donador hasta la célula receptora se utilizan unos vectores génicos en los que se insertan el gen que se quiere transferir. Se infecta la célula con ese vector, obteniéndose la célula transgénica.
Los vectores deben llevar, además, marcadores que puedan identificar a las células transgénicas.
Amplificación del ADN
Para el estudio y manipulaciones del ADN son necesarias muchas cosas. Se pueden conseguir mediante clonación (síntesis de copias de ADN idénticas), utilizando bacterias a las que se les introduce el ADN. La multiplicación bacteriana del ADN insertado.
En 1983, Mullis fabricó un dispositivo para obtener in vitro copias de ADN, utilizando la muestra de ADN que se quiere amplificar, los desoxirribonucleótidos y las enzimas que los unen (ADN polimerasa). La muestra se calienta para que las hebras del ADN inicial se separen y comience la replicación; después se debe enfriar para que se estabilicen las nuevas cadenas. Este método, llamado reacción en cadena de la polimerasa, es muy útil para conseguir masivamente copias de ADN, necesario en la clonación de genes, diagnósticos de enfermedades hereditarias e identificación de bacterias y virus.
Mutaciones Dirigidas
Las mutaciones son cambios del ADN. Podemos clasificar las mutaciones en:
- Génicas: afectan a un gen, por cambios en uno o más nucleótidos, o por pérdida o ganancia de los mismos.
- Cromosómicas: afectan a la estructura de los cromosomas, por pérdida, duplicación o traslación de fragmentos de los mismos.
- Numéricas: afectan al número (pérdida o ganancia) de cromosomas.
Las propiedades adquiridas por mutaciones son por lo común negativas para el organismo; no obstante, a veces son neutras, y en ocasiones, en determinados ambientes, pueden ser beneficiosas.
La mutación y la selección son los motores de la evolución. Un gran campo para la investigación.
Genoma Humano
Datos de nuestro genoma: las células humanas tienen 46 cromosomas distribuidos en dos series de 23 cromosomas cada una; de los 46 cromosomas, 44 son autosomas y 2 cromosomas sexuales. Cada serie tiene 3200 millones de bases y menos de 25000 genes. Un 95% del genoma está formado por ADN basura.
Los seres vivos somos más parecidos de lo que se creía.
Biotecnología
Esta ciencia está basada en la utilización de seres vivos o de sus componentes para obtener o modificar productos, mejorar plantas y animales, o desarrollar microorganismos con fines específicos.
Son conocidos los productos de selección de semillas para mejorar las cosechas, hoy interesa especialmente la biotecnología moderna, basada en la aplicación de los conocimientos actuales sobre ingeniería genética.
La biotecnología presenta algunos inconvenientes. La falta de control sobre microorganismos manipulados genéticamente, la producción y almacenamiento de armas biológicas, han provocado rechazo.
Biotecnología Médica
Son enormes: tratamiento de enfermedades, abaratamiento de tratamientos, vacunas.
Obtención de Proteínas Utilizadas como Fármacos
Algunas personas no fabrican determinadas proteínas esenciales para la vida (insulina, hormona de crecimiento…). Se pueden extraer de tejidos normales; son escasas, pueden estar contaminadas, se pueden insertar en un microorganismo el gen que codifica para una proteína humana de interés farmacológico. Las ventajas de las hormonas obtenidas por ingeniería genética son múltiples. Diversas vacunas se obtienen por ingeniería genética.
Diagnóstico y Tratamiento de Enfermedades de Origen Genético
Si se conoce la secuencia de nucleótidos del gen responsable de una enfermedad, puede conocerse también la presencia de ese gen en un individuo por la técnicas de hibridación. Se separan las hebras del ADN y se ponen en contacto con la cadena con marcaje fluorescente del gen anómalo. Si el ADN en estudio presenta la irregularidad, una de las hebras hibridará con la secuencia radiactiva que puede ser detectada. Se pueden diagnosticar enfermedades genéticas.
La terapia genética consiste en modificar los genes anómalos para impedir que se manifiesten una enfermedad o para curarla una vez manifestada.
Sería más adecuada la terapia, pues se eliminaría la base de la enfermedad.
En las células afectadas se inserta una copia correcta del gen defectuoso a través de una infección vírica; el ADN se corrige dando lugar a la célula sana. La terapia genética está aún en sus inicios y presenta graves problemas con los vectores y con la expresión de los genes transferidos. Esta dificultad ha impedido el logro de avances significativos.
Biotecnología Agrícola
Las plantas de cultivo pueden modificarse por ingeniería genética, insertándole los genes que codifiquen para las proteínas de interés.
Los objetivos perseguidos en agricultura son:
- Lograr plantas resistentes a insectos, bacterias, virus.
- Aumentar el rendimiento fotosintético.
- Disminuir las necesidades nutricionales de las plantas.
- Mejorar la calidad del producto.
- Fabricar productos de interés comercial como vacunas, anticuerpos de animales, proteínas y vitaminas que enriquezcan la dieta.
Biotecnología Ganadera
Mediante la alteración genética de los animales podemos mejorar su eficacia, aumentar su peso, incrementar su producción y dotarlos de resistencia a determinadas infecciones.
Los animales transgénicos más interesantes en la actualidad son los que producen proteínas y otros compuestos de interés farmacológico.
Hay técnicas en experimentación, dirigidas a la obtención de órganos animales para trasplantes humanos.
Biorremediación
Algunos microorganismos y plantas son utilizados para eliminar contaminantes del medio, suelos y aguas. Hay especies que degradan el petróleo. Los genes de los organismos que intervienen en estos procesos pueden ser aislados y posteriormente clonados. De esta forma podrían habilitarse para la eliminación de vertidos tóxicos.