CONCEPTO DE GEN. TIPOS DE
ADN EUCARIOTAS
• Segmento de ADN o ARN (Virus) con información
para un polipéptido o para un ARN.
• No es contínuo: Existen intrones y exones (10%)
• En virus y bacterias los genes están solapados
• Tipos de ADN Eucariotas:
– Satélite: Altamente repetitivo: 10% (5-10 pares de bases)
millones de veces repetidas. Intrones. Función
mecánica.
– Poco repetitivo: 20%: 300-1000 pares de bases,
repetidas de 10 a 1000 veces: Exones de Histonas, ARNr
y ARNt
– No repetitivo: 30-70% Incluye intrones y exones con
sólo una o dos copias.
11.1.- TIPOS DE ADN EUCARIOTAS
• En los eucariotas el ADN está en forma:
– EUCROMATINA: (ADN + Histonas):Fibra de 10
nm y siempre se puede transcribir.
– HETEROCROMATINA: No se puede transcribir:
30 nm
• Constitutiva: Se encuentra en todas las células y
forma la región satélite de los cromosomas.
• Facultativa: Depende el estado fisiológico o del
desarrollo de una célula. Diferencia las células.
– CROMÁTIDA: Totalmente empaquetada y es el
cromosoma (que puede estar formada por una o
por dos)
11.2.-INGENIERÍA GENÉTICA
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•
•
MANIPULACIÓN GENÉTICA
CLONACIÓN GÉNICA
TÉCNICA DEL ADN RECOMBINANTE
Conjuntos de técnicas que permiten manipular el
genoma de un ser vivo. Para ello debemos:
– Aislar un gen (gen pasajero)
– Asociarlo a un vector transportador.
– Introducirlo en otro ser vivo que no lo poseía o no le
funcionaba bien. O en un microorganismo para clonar.
≠Clonación molecular ≠ Clon. celular ≠ Clon. Reprod.
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA
• Se puede realizar de forma:
– Directa por:
• Microinyección: En animales justo en el momento
de la fecundación en el pronúcleo masculino
• Electroporación: Uso de carga eléctrica para que el
ADN atraviese la membrana nuclear.
• Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón
artificial bombardea micropartículas con el ADN,
sobre la célula.
– Recombinación génica: ADN recombinante que ya
lleva incorporado el vector transportador.
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA:
VECTORES TRANSPORTADORES
pasajero
Vector
transportador
recombinante
VECTORES TRANSPORTADORES:
PLÁSMIDOS
PLÁSMIDOS Ó EPISOMAS
Son pequeñas moléculas de ADN circulares.
No pertenece al genoma bacteriano.
Confiere a la bacteria características añadidas, como por
ejemplo resistencia a antibióticos.
Pueden ser transferidos entre bacterias.
Ejemplo especial es el plásmido Ti de Agrobacterium
tumefaciens, con capacidad de penetrar en células de plantas.
11.2.- INGENIERÍA GENÉTICA
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•
•
•
•
La bacteria Agrobacterium tumefaciens contiene un
plásmido Ti, que posee los llamados genes onc.
Cuando la bacteria infecta a la planta los genes onc
se introducen en el ADN de la planta.
Las células vegetales comienzan a crecer como si
fueran cancerígenas (hormona del crecimiento).
Agrobacterium se comporta , de esta forma, como
un ingeniero genético natural.
El científico se ha fijado en ésto y ha eliminado los
genes onc y los sustituye por otros genes que
interese clonar.
Se consigue un sistema muy eficaz para introducir
ADN interesante a la planta, al mismo tiempo que se
habrá evitado la aparición de la enfermedad.
LEVADURAS: CLONADORES
 Son organismos unicelulares eucariotas
 Pertenecen al reino Fungi (Hongos)
 Son importantes en ingeniería genética por:
 La fermentación alcohólica.
Genoma simple y conocido.
Su manipulación genética es rápida y económica.
 Se introduce fácilmente el gen que codifica para la proteína de
interés
FORMACIÓN DEL ADN RECOMBINANTE
1.- El gen pasajero y el vector transportador son
tratados separadamente por enzimas de restricción que
cortan ambos ADN por lugares específicos.
2.- Las enzimas de restricción EcoR1, Bam H1 son
“tijeras moleculares”.
3.- Se separan los fragmentos de ADN pasajero y se
seleccionan por electroforesis.
4.- Se ponen en contacto los fragmentos de ADN
pasajeros y los vectores transportadores junto al
enzima ADN ligasa. Así conseguimos formar el ADN
recombinante
http://highered.mcgrawhill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/
dl/free/0072437316/120078/bio40.swf::The%20Ti%20Plasmi
d
BIEN: http://www.sinauer.com/cooper/4e/animations0407.html
MEJOR
http://www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources/Applications/GMOpkgJKl
oseGLampard2.swf
http://www.dnai.org/text/mediashowcase/index2.html?id=558
11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA
11.3.-TERAPIA GÉNICA
 Transferir un gen humano normal a una bacteria
para obtener:
 una hormona: insulina, hormona del crecimiento.
 una proteína: interferón, factor VIII de coagulación.
 Vacunas: Hepatitis B, Sarampión, Cólera, SIDA, rabia..
 Transferir a las células somáticas el gen correcto,
por microinyecciones o por vehículos específicos:
 Talasemia (problemas con las células madre).
 ADA (Niños burbujas) Linfocitos T.
 Cáncer, hemofilia...
 Transferir el gen correcto a la línea germinal o al
cigoto
 Producción de células madre.
 Reproducción asistida
11.3.- TERAPIA GÉNICA HUMANA
PRODUCTO
SISTEMA DE PRODUCCIÓN
INDICACIÓN TERAPÉUTICA
ANTICOAGULANTES
Escherichia coli
Infarto de miocardio
HIRUDINA
Saccharomyces
Prevención de trombosis
INSULINA
Escherichia coli /
Saccharomyces
Escherichia coli
Diabetes
HORMONA DEL
CRECIMIENTO
Retraso del crecimiento y
Síndrome de Turner
HORMONA
PARATIROIDEA
Escherichia coli
Osteoporosis
CALCITONINA
Escherichia coli
Enfermedad de Plaget
GLUCAGÓN
Saccharomyces
Hipoglucemia
F. HEMATOPOYÉTICOS
INTERFERÓN
Hepatitis B y C
Escherichia coli
INTERLEUQUINA
Escherichia coli
Cáncer de riñón
VACUNAS:
ANTIHEPATITIS A y B
Saccharomyces
Prevención de hepatitis A y B
11.3.- TRATAMIENTO CONTRA EL
CÁNCER
-
Inactivar oncogenes.
- Introducir genes
supresores de tumores.
- Introducir genes suicidas.
- Introducir genes que
aumenten sensibilidad a
fármacos
11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA
OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO
El gen Bt de la bacteria Bacillus thuringiensis proporciona
resistencia a las plagas al producir una toxina (Bt) que
produce la muerte de las larvas del taladro del maíz a las
pocas horas de haberse alimentado con la planta.
OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICO
Bacteria
11.4.A.- I.G. Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA
1.- Aumento de la productividad
:
- Incrementos de cosechas resistentes a Tª, Salinidad, Herbicidas,
insectos (Toxina Bt) y otra enfermedades microbianas
- Acelerar su crecimiento.
- Retraso del fruto o retraso en el deterioro: Vida comercial
- Frutos mayores y mejora de la calidad nutritiva.
- Menor uso de fertilizantes: Genes NIF (N2)
- Incremento de la fotosíntesis añadiendo enzimas de plantas C4
2.- Transgénicos: Arroz dorado, Tabaco con interferón y
vacunas de malaria, patatas con vacunas contra el cólera...
3.- Genotecas: Bancos genéticos con semillas de plantas en
peligro de extinción.
1. Los O M G
1 .2 . ¿ P a ra q u e s e o btie n e n lo s O M G ?
1 .2 . ¿ P a r a q u e s e o b tie n e n lo s O r g a n is m o s
M o d ific a d o s G e n é tic a m e n te ?
L a m o d ifica c ió n g e n é tica re a liz a d a e n u n a p la n ta tie n e o b je tiv o s d iv e rso s:
Q u e su s p ro d u ct o s te n g a n u n a
v id a co m e rc ia l m á s la r g a
R e siste n cia a p la g a s d e
in se ct o s
M a íz B t
F la v r S v r
R e siste n cia a h e rb ic id a s
S o ja R o u n d u p R e a d y ®
L e p id ó p te ro s
T e n g a n m e jo re s cu a lid a d e s
n u tritiv a s
A rro z d o ra d o
β c a ro te n o (V ita m in a A )
w w w .s is te m a s g e n o m ic o s .c o m
11.4.B.-PRODUCCIÓN ANIMAL
1.- Obtención de órganos animales (cerdos) con
genes humanos para no ser rechazados en
transplantes.
2.- Animales con carnes y huevos con menos
colesterol y grasas
3.- Aumento de la productividad:
- Incrementando producción de carne, huevo o leche.
- Resistentes a temperaturas frías: truchas, salmones.
- Acelerando su crecimiento: carpas
4.-Transgénicos:
- Gallinas y huevos con anticuerpos.
- Leche de vaca y ovejas con proteínas humanas:
colágeno, fibrinógeno y anticoagulantes...
5.- Bancos genéticos: Especies en peligro de ...
Cerdos transgénicos con
hormonas de crecimiento.
En la foto cerdos
transgénicos coloreados
con genes verdes
fluorescentes de medusas
ANIMALES TRANSGÉNICOS
11.4. B.- I.G. Y PRODUCCIÓN GANADERA
Ingeniería Genética
NUEVOS ANIMALES
• 1987 secreción de Beta-lactoglobulina
en leche de ratón (Alergénica).
• Producción de proteína C humana en
leche de cerdos, para desórdenes
como hemofilia.
• Hormonas de crecimiento humano en
tejido seminal de cerdo.
• Antitrombina humana III, anticoagulante sanguíneo secretada en
leche de cabras transgénicas.
• Cabras transgénicas para producir
BioSteel fibra hecha por el hombre
con propiedades de tela de araña.
11.5.- PROYECTO GENOMA HUMANO
• Genoma: Conjunto de genes del
ser humano, realizado en células
sanguíneas y espermáticas.
• Comenzó en EEUU en 1990 y su
objetivo era secuenciar
completamente el ADN humano.
• Competencia pública-privada:
Finalizó en 2000.
• Los datos públicos siempre eran
conocidos
• Se compone de 3x109 pares de
bases A, C, G y T.
• Un libro de 750.000 hojas.
PROYECTO GENOMA HUMANO
• Sólo 25.000 genes: Un gen
puede ser responsable de más
de una proteína.Corresponde al
1,5% del total del genoma.
• Importancia del ADN “basura”
como regulador (¿95%?)
• Sólo el 0,01% es lo que nos
diferencia unos de otros.
• NO EXISTEN LAS RAZAS
• Farmacogenética:
James Watson
Medicamento según perfíl
genético
PROYECTO GENOMA HUMANO PGH
•Identificar los aproximadamente 25.000 genes
humanos del DNA.
•Determinar la secuencia de los 3.000 millones de
bases nitrogenadas que conforman los nucleótidos
del DNA.
•Acumular la información en bases de datos
•Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías
de secuenciación, hibridación, marcadores, etc.).
•Desarrollar herramientas para análisis de datos.
•Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que
se derivan del proyecto.
APLICACIONES DE HUELLAS
GENÉTICAS
Hermano
Verdadero padre
Al primer reconocimiento fue el hermano del padre del niño
RIESGOS DE LA I. GENÉTICA
• Biosanitarios: La mayoría de los productos son
para consumo humano ¿Son perjudiciales?
• Bioético: ¿Podemos monopolizar la información
genética de los seres vivos de la naturaleza?
• Biotecnólogico: ¿Qué ocurriría si...
– a) El ADN de un virus tumoral formara parte de una
bacteria simbionte del cuerpo humano?
– b)Los genes que permiten la resistencia a los
antibióticos penetrara en el genoma de las bacterias
patógenas?
– c)Si las bacterias inocuas adquiriesen los genes de las
bacterias patógenas productoras de potentes toxinas.
¿SÓLO EL GENOMA?
Same Genome
Different Proteome
PROTEÓMICA
• Proteoma: Conjunto de proteínas
que se expresan de un genoma y
que varía según el estado en el que
se encuentre la célula: estrés, bajo
el efecto de fármacos, de una
hormona, de un neurotransmisor…
• Proteómica: Ciencia que
correlaciona las proteínas con sus
genes ó el estudio y caracterización
de todo el conjunto de proteínas
expresadas de un genoma.
APLICACIONES PROTEÓMICA
1. Biomarcadores de diagnóstico precoz y
pronóstico de múltiples enfermedades:
• Cáncer, Ictus, Alzheimer, Parkinson, Epilepsia.
2. Encontrar marcadores protéicos de:
• Diferenciación de especies.
• Desarrollo tisular y celular (Ingeni. Genética)
• Seguimiento y control de terapias individuales
farmacológicas.
• Evaluación de fármacos o de sustancias con
potencial farmacológico.
• Determinación de potencial toxicológico.
APLICACIONES PROTEÓMICA
3. Ecológica: Conocer la interacción a nivel
molecular de los organismos con su medio:
adaptación y evolución.
4. Terapia celular y génica al descubrir nuevas
dianas terapéuticas.
5. Determinación de mecanismos moleculares
involucrados en la patogenia de enfermedades.
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CONCEPTO DE GEN. TIPOS DE ADN EUCARIOTAS