La Revolución Genética

La Genética, una Ciencia Joven

La genética, que estudia todo lo referente a la herencia biológica, nace a principios del siglo XX, cuando científicos como De Vries redescubren un artículo publicado por el monje Gregor Mendel.

El modelo mendeliano estableció algunas conclusiones fundamentales:

1. La unidad de herencia se denomina gen.
2. Los genes se transmiten según reglas o leyes definidas.
3. Los genes se localizan en los cromosomas.
4. El sexo está determinado por los genes o los cromosomas.

Términos más Habituales Empleados en Genética

Alelo. Para cada gen, el individuo tiene un par de alelos (A si es un alelo dominante y a si es recesivo).

Homocigótico. Individuo que tiene dos alelos idénticos. AA, aa.

Heterocigótico. Individuo que porta dos alelos diferentes. Aa.

Genotipo. AA (Homocigótico dominante), aa (Homocigótico recesivo), Aa (Heterocigótico).

Fenotipo. Expresión observable del genotipo (p. ej., color amarillo o verde).

La Revolución Genética. El Mundo del ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) fue propuesto por James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin en 1953. Los ácidos nucleicos son fundamentales para la vida.

Las proteínas son polímeros formados por 20 aminoácidos diferentes.

La expresión genética se traslada desde el ADN a la proteína con la ayuda de los ARN (ARNm, ARNr, ARNt). La síntesis de proteínas ocurre en dos etapas: transcripción y traducción.

Clonación del Gen de la Insulina en Bacterias: El Código Genético

Para el código genético, primero se transcribe a la correspondiente secuencia de ARNm y luego se traduce.

El Desarrollo de la Ingeniería Genética

La tecnología del ADN recombinante consiste en localizar genes, fragmentar el ADN, empalmar unos trozos con otros, duplicar los fragmentos e introducirlos en una célula con un fin determinado.

Se denominan organismos transgénicos a los que se desarrollan a partir de una célula en la que se ha introducido un fragmento de ADN procedente de otro ser vivo. Los virus o bacterias manipulados genéticamente se suelen denominar organismos recombinantes.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

La Producción de Fármacos: El interferón, una proteína natural que producen las células humanas en pequeña cantidad, es una sustancia antivírica que activa el sistema inmunitario y se emplea en el tratamiento de infecciones víricas y cáncer.

La Terapia Génica: Tratamiento de enfermedades que se basa en la introducción de genes en el organismo. Esta terapia se plantea como forma de atacar enfermedades con base genética (cáncer) o hereditarias. Una buena técnica ha de conseguir:

1. Introducir el gen deseado en células.
2. Introducir las células en el organismo.
3. Que los genes lleguen en condiciones a su objetivo.
4. Controlar la expresión de estos genes.

El Diagnóstico Clínico: Se han localizado genes responsables de enfermedades y aparición de tumores. Conociendo parte de la secuencia de estos genes, es posible lanzar sondas de ADN para detectar la enfermedad antes de que aparezcan los síntomas.

Aplicaciones en Agricultura y Ganadería: Obtención de organismos transgénicos:

1. En agricultura, la potenciación de características deseables (mayor rendimiento, resistencia a herbicidas, sequía o plagas) y la creación de nuevas variedades y especies.
2. En ganadería, evitar patologías y aumentar la producción de carne o leche sin los riesgos del engorde artificial con hormonas.

Aplicaciones Medioambientales:

1. La biorremediación: Bacterias y mohos con genes que degradan hidrocarburos, que pueden ser generados por ingeniería genética.
2. La bioadsorción: Microorganismos modificados para:
   • Retirar iones tóxicos de suelos contaminados.
   • Enriquecer los fangos activos de depuradoras.
   • Fabricar biofiltros para retener iones tóxicos.

El Proyecto Genoma Humano

• El genoma humano contiene menos de 30.000 genes. La mayoría del ADN está formado por secuencias repetitivas, denominado ‘ADN basura’. Las diferencias con otras especies son menores de lo esperado.

Presente y Futuro del proyecto, con varias posibilidades:

• Tests genéticos para cáncer y prevención.
• Terapia génica.
• Diagnóstico genético preimplantacional (DGP).
• Conocimiento sobre evolución humana y ADN mitocondrial.

La Reproducción Asistida y la Clonación

Existen ciertas causas de la infertilidad, que son:

1. Factores de origen biológico: La obesidad o anorexia, el abuso de medicamentos y drogas diversas, incluido tabaco y alcohol, etc.

2. Factores de origen social: El ritmo de vida actual, el estrés y el retraso en la edad de tener hijos.

– Procedimientos de reproducción asistida:

1. La inseminación artificial(IA): Consiste en la introducción de semen en el útero por medio de una cánula. El semen puede obtenerse del varón de la pareja o de un donante.

2. La fecundación in vitro(FIV): Consiste en realizar la fecundación en el laboratorio y luego implantar el embrión en el útero de la madre. Implantación en la fase de blastocisto que dará lugar a la placenta y otras células que permitirán continuar el desarrollo del embrión. Se suelen implantar 2 ó 3 embriones.

3. Técnica de inyección intracitoplásmica de espermatozoides(la calidad del semen es baja). El espermatozoide se introduce con una microinyección en el citoplasma del óvulo.

– La clonación: Además de la clonación molecular, existen otros tipos de clonación, como son:

1. Clonación de células aisladas o tejidos, que pueden ser utilizadas en investigación. Las células madre(dan lugar a un tejido u órgano) merecen especial interés, pero las más útiles y fáciles de obtener son las células madre embrionarias(pluripotentes) que pueden dar lugar a cualquier tipo celular o tejido.

2. Clonación de organismos o reproductiva: Consiste en la obtención de un organismo animal o planta idéntico genéticamente a otro. La clonación de animales se puede llevar a cabo por:

   –Inducción de divisiones en un embrión: Resultado similar al que da lugar a los gemelos naturales.

   –Transferencia nuclear: Dos células: la receptora(óvulo sin fecundar) y la donante (genoma que se va a copiar). Objetivo: Creación de células totipotentes.

· Aplicaciones de la clonación:

1. Desarrollo de la investigación en diversos campos.

2. Reproducción de animales transgénicos.

3. Reproducción de animales en vías de extinción.

4. Aplicaciones terapéuticas.

La bioética

La posibilidad de intervenir en la reproducción tiene consecuencias éticas o sociales.

Origen

Después de la Segunda Guerra Mundial y como consecuencia de las terribles actividades experimentales que desarrollaron los nazis en seres humanos, se promulgó el Código de Nuremberg. En los años setenta del siglo XX se acuñó el término bioética para señalar las obligaciones morales del ser humano con respecto al mundo vivo, incluida su propia especie.

La bioética se define como la aplicación de la ética a las ciencias de la vida.

Tema 6: Hacia una gestión sostenible

Los riesgos naturales y su clasificación

El riesgo natural es considerado como la probabilidad de que la población de una zona sufra un daño o una catástrofe como consecuencia de un proceso natural.

Aquí se da lugar el tiempo de retorno, es decir, el tiempo que tiene que pasar para que exista la posibilidad de que el suceso vuelva a repetirse.

– Factores que se consideran al evaluar los riesgos:

1. La peligrosidad del proceso natural:Depende la magnitud de este y del tiempo de retorno.

2. La interferencia: Mayor o menor grado de adecuación entre el proceso natural y el proceso social.

3. El daño: Es el tipo de transformaciones sufridas o potenciales.

4. La catástrofe social: Transformación de un riesgo en un daño.

– La evaluación de los riesgos: Se deben tener en cuenta tres parámetros, que son:

1. Las características del proceso natural.

2. La superficie afectada por el proceso natural.

3. La repercusión en las actividades de la población.

Escalas de riesgo:

• Zona libre de riesgo · Con riesgo muy bajo · De riesgo bajo asumible

• Zona de riesgo medio · De riesgo alto · De riesgo muy alto

Clasificación de los riesgos

Los riesgos naturales. La regla de las tres pes

Con la predicción, la previsión y la prevención de las catástrofes naturales se trata de identificar los procesos y los factores de riesgo que suponen un peligro para la población en una zona determinada.

– La predicción: Pretende conocer el lugar y el momento en que se va a producir un fenómeno, y la intensidad con que actuará.

– La previsión: Permite definir con anticipación, la probabilidad de que ocurra un fenómeno y sus diferentes niveles de intensidad y su frecuencia.

– La prevención: Medidas y actividades para evitar el impacto perjudicial de fenómenos peligrosos.

– La mitigación: Decisiones y medidas de protección establecidas antes de que se produzca un desastre.

Riesgos asociados a procesos internos

– Los riegos sísmicos: Los grandes terremotos ocasionan enormes desastres, con efectos como:

1. Las sacudidas del suelo y la caída de edificios.

2. Los desplazamientos superficiales del suelo.

3. Los deslizamientos de tierras.

4. Los tsunamis o maremotos.

Factores que incrementan los riesgo sísmicos:

• Las grandes aglomeraciones humanas y la devastación en los barrios superpoblados.

Medidas de prevención de riesgo sísmico:

1. Establecer zonas con restricciones, para la construcción cerca de las fallas.

2. Reforzar las estructuras de los edificios y diseñar los nuevos para resistir las sacudidas del suelo.

3. Fomentar la contratación de seguros.

– Los riesgos volcánicos: Los volcanes permanecen inactivos durante largos períodos y proporcionan una falsa sensación de seguridad. Además millones de personas viven en regiones volcánicas potencialmente peligrosas, atraídas por la fertilidad de sus suelos.

Métodos de estudio para prevenir una erupción volcánica:

• Los movimientos sísmicos en las cercanías del volcán.

• Las elevaciones del terreno asociadas al ascenso de magmas, mediante GPS.

• Las variaciones de los campos magnético y eléctrico, así como las del flujo térmico.

• Las anomalías en el valor de la gravedad.

• Las fumarolas de aguas termales para detectar cambios químicos.

– La peligrosidad de los volcanes:

• La explosividad de las erupciones: Es mayor a mayor viscosidad y contenido en gases de magma.

• El tipo de productos expulsados: Los fragmentos grandes son auténticos proyectiles que cuando caen al suelo pueden sepultar grandes superficies. Además los volcanes pueden emitir concentraciones de gases muy venenosos.

• Los lahares, son avalanchas de barro que se forman al fundirse rápidamente la nieve o el hielo.

• Las coladas de lava: Aparecen cuando el magma es fluido y contiene pocos gases.

Riesgos asociados a procesos externos

La erosión es el arranque y transporte de materiales de una zona. La meteorización(solo arranque).

– Riesgos asociados a la erosión:

• Por la pérdida de recursos que lleva asociada: La más importante es la pérdida del suelo.

• Por la acción de los propios materiales que son movilizados; ya que las aguas superficiales pueden rellenar presas y alterar la dinámica costera con el transporte de sedimentos.

– Riesgos asociados a procesos gravitacionales:

1. Los materiales que se desplazan pueden golpear o sepultar personas, edificaciones, cultivos, etc.

2. El hecho de que el propio terreno se desplace por la pendiente.

La peligrosidad influye en el hecho de que en la base del talud o sobre él exista actividad humana, propiedades o cultivos. Pag 119

– Riesgos asociados al tipo de subsuelo:

• Los riesgos debidos a la subsidencia o hundimiento del terreno.

• Los riesgos debidos a suelos expansivos.

• Los riesgos debidos a las formaciones kársticas: Hundimiento brusco de porciones de terreno.

– Riesgos asociados a la nieve y el hielo:

• Zonas frías con glaciares y con nevadas pueden provocar las avalanchas de nieve, suelo o rocas.

• Zonas glaciares pueden provocar inundaciones por fusión rápida.

• A la nieve y el hielo en España, inviernos fríos como es el caso de Morella.

– Riesgos asociados a la dinámica fluvial:

Las inundaciones o avenidas se producen cuando el agua cubre un terreno que habitualmente no está sumergido. Estas resultan muy peligrosas debido a la ocupación humana que puede provocar la pérdida de vidas humanas, cosechas, ganado, económicas y el deterioro de las infraestructuras.

– Riesgos asociados a los procesos litorales:

• Las mareas y el oleaje pueden erosionar o alterar a las costas.

• Los grandes temporales y vientos permiten que el oleaje afecte a las zonas más alejadas.

• Los fuertes vientos producen olas que pueden tener un gran poder erosivo sobre materiales.

• Actividades humanas, como la construcción de diques y la extracción de arena de las playas.

Causas de las inundaciones

• Las lluvias torrenciales o la gota fría que borrascas que no están ligadas a frentes de aire ni cálidos ni fríos, que es frecuente en el Mediterráneo.

• El deshielo, las inundaciones costeras(tsunamis) y la rotura brusca de diques naturales.

• Las causas antropógenas(presas mal construidas, la impermeabilización de terrenos, la deforestación y la ocupación de cauces).

– Riesgos asociados a la dinámica atmosférica:

Las lluvias torrenciales y los vendavales(con rachas de viento a 80km/h), son los más importantes.

Los ciclones tropicales son tormentas muy violentas que se originan a partir del calentamiento de masas de aire en zonas de aguas muy calientes cercanas al ecuador, y dan lugar a fuertes vientos y lluvias abundantes. Estos son muy destructivos, y generan innumerables pérdidas humanas y económicas.

Ej: Huracanes en Centroamérica y el mar Caribe; tifones en la India, japón y el Pacífico norte; ciclones en el océano Índico.

Las catástrofes

Según los agentes que las originan se pueden clasificar en:

• Naturales: Internos(terremotos, erupciones..) o externos(ciclones, inundaciones…)

• De origen antrópico: Consecuencias de las acciones humanas.

– Efectos:

• Las pérdidas humanas, económicas y ambientales.

• El freno del desarrollo económico y social.

– Factores que aumentan los riesgos:

• El aumento incontrolado de población.

• Las condiciones de subdesarrollo.

• Las actuaciones de urbanización inadecuadas.

• El uso inadecuado de tecnologías de alto riesgo.

• La degradación del medio ambiente y el cambio climático.

Tema 7: Los recursos naturales y sus tipos.

Los recursos naturales pueden clasificarse en:

• No renovables: Su formación ha requerido de un largo y complejo proceso y desaparecen para siempre. Es el caso de los minerales y los combustibles fósiles.

• Renovables: Pueden reemplazarse al mismo ritmo que se consumen.

• Potencialmente renovables: Algunos pueden dejar de ser renovables si son sobreexplotados,como en el caso de plantas, animales o agua.

– Principales recursos naturales:

• El aire: Renovable/Potencialmente renovable.

• El suelo: Potencialmente renovable.

• Los recurso minerales: No renovables.

• Los recursos energéticos: Existen dos, las no renovables(carbón, petróleo, gas natural y la energía nuclear) y las renovables(energías inagotables y limpias, como la hidráulica, eólica, solar y maremotriz).

– Factores que aceleran la pérdida del suelo:

1. La eliminación de la cubierta vegetal.

2. La quema de rastrojos y la introducción de cultivos en pendientes acusadas.

3. La salinización o la contaminación por lluvia ácida o el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas.

4. La sobreexplotación agrícola o debida al exceso de carga ganadera.