1. BIOTECNOLOGÍA
MODERNA

2. Uso de la tecnología del ADN recombinante y
otras técnicas para aislar, manipular e insertar
genes y genomas, en células con fines
predeterminados.
BIOTECNOLOGÍA MODERNA

3.  ADN y Flujo de información genética
 Organismos genéticamente modificados
 Clonación
 Ómicas
 Genómica
 Transcriptómica
 Proteómica
 Algunas Aplicaciones
 Biología Sintétita
 Consideraciones éticas
EN ESTA PRESENTACIÓN

4. Fundamento: ADN

5. C0MPRENSIÓN DE LA MOLÉCULA
Rosalind Franklin
Maurice Wilkins
Chagraff
Watson y Crick

6. ADN

7. DESARROLLO DE LA
BIOLOGÍA MOLECULAR

8. UN GEN = UNA PROTEÍNA

9. Transcripción Traducción
FLUJO DE INFORMACIÓN
Jacob y Monod 1961

10. Marshall Niremberg
CÓDIGO GENÉTICO
1963
Severo Ochoa

11.  Ejemplo: Enzima
CÓMO FUNCIONA UNA PROTEÍNA

12. MANIPULACIÓN DEL
ADN
TRANSFORMACIÓN
GENÉTICA

13. ENZIMAS DE RESTRICCIÓN 1961

14. PLÁSMIDOS, 1973
Stanley Cohen Herbert Boyer

15.  Gellert, Lehman, Richardson, Hurwitz
DNA LIGASA, 1967

16. TECNOLOGÍA DE ADN RECOMBINANTE
1970’S

17. ORGANISMOS GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS
 Bacterias
 Hongos
 Plantas
 Animales

18. MICROORGANISMOS
GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS

19. BACTERIA GENÉTICAMENTE
MODIFICADA: EL CASO DE LA INSULINA
Producción de
insulina en
reactores a gran
escala
Insulina comercial

20. ALGUNOS EJEMPLOS DE MICROORGANISMOS
GENÉTICAMENTE MODIFICADOS
Producción de vacunas
 Vacuna para hepatitis B
 Producida en levaduras
 Primera vacuna
recombinante
comercializada en 1986
 Vacuna para papiloma
virus humano
 Protege contra cepas
del virus 6, 11, 16, 18
 Salió al mercado en
2009

21. PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS A
GRAN ESCALA
 Hormona de crecimiento
humano
 Se produce en E. coli desde
1997
 Factor VIII de coagulación
 Producción en cultivo de
células de mamífero: ratón
 Propiedades idénticas al
FVIIII humano

22. ANIMALES
GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS

23. ANIMALES GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS
 Tracey
 Primera oveja transgénica
 Creada en 1992 en Reino
Unido
 Propiedad: Producción alfa-
1-tripsina
Salmón, tilapia y
carpa transgénicas
Tamaño incrementado
mediante hormona de
crecimiento

24. Glofish
Pez zebra modificado
genéticamente
Salió al mercado en el 2003
Propiedad: fluorescencia
mediante proteína GFP
Enviropig
 Modificados para lograr una
mejor asimilación de fósforo en
el animal.
 El excremento tiene cantidades
menores de P: manejo de ganado
más amigable con el ambiente

25. MOSQUITOS GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS
 Malaria: 225 millones
de casos/ año
 Dengue: 50-100
millones de casos/ año
 Mosquitos genéticamente
modificados con tecnología
RIDL: liberación de insectos
portadores de un letal
dominante

26. PRODUCCIÓN DE HORMONA DE
CRECIMIENTO HUMANO EN LECHE BOVINA
 2002: Nació en Argentina la
primera ternera clonada y
genéticamente modificada
para producir HCH
 Cada vaca podría generar
5kg/año de HCH
 Empresa BioSidus inició
proyecto Tambo
Farmaceútico para la
producción de leche
portadora de HCH y otras
hormonas y proteínas
humanas en el futuro.

27. PLANTAS
GENÉTICAMENTE
MODIFICADAS

28. Agrobacterium tumefaciens
PRINCIPALES TÉCNICAS

29. BIOBALÍSTICA

30. EJEMPLOS DE PLANTAS GENÉTICAMENTE
MODIFICADAS
Cultivos Bt
 Maíz, algodón, arroz,
berenjena, etc.
Cultivos RR
 Soya, maíz, arroz, canola, alfalfa,
rábano, remolacha, algodón, etc
.

31. SOYA 305423
• Cambiar la composición de ácidos
grasos en los granos de soya, para
producir un aceite con bajo
porcentaje de ácidos grasos
saturados.
• Producto desarrollado por Pioneer
• Producto aprobado para importación
y uso en México, Corea, Canadá y
Japón

32. PAPA CON ALTO CONTENIDO PROTEICO
 Papa modificada con el gen AmA1
del amaranto
 Las papas obtenidas tienen un
incremento del 60% en el contenido
proteico
 La proteína AmA1 es recomendada
por la WHO por presentar un
contenido proteico balanceado y
contener 7 aminoácidos esenciales
 Investigación financiada por el
Instituto Nacional de Investigación
Molecular de Plantas en India, en el
2010
 La investigación está en una fase
inicial de desarrollo

33. Tolerancia a la sequía
La agricultura es una de las
principales responsables de la
desertificación.
Concepto
Producir plantas que puedan
crecer en estas zonas.
Beneficios
Aumentar la producción.
Mejorar la utilización del agua:
reducir el comsumo de agua.
Sostenibilidad ambiental.
PLANTAS MODIFICADAS
GENÉTICAMENTE CON TOLERANCIA A LA
SEQUÍA
Ejemplo:
Papa 100294
• Evento desarrollado en 1994
• Proyecto financiado por Max Planck
Institute of Molecular Plant Physiology
• Uso confinado aprobado en Alemania

34. PRODUCTOS CON GENES APILADOS
 Maíz Bt11xMIR162xMIR604xGA2:
SmartStax
 8 genes apilados
 Características adquiridas:
 Resistencia a lepidópteros
 Resistencia a glufonisato
 Resistencia a glifosato
 Uso de manosa como fuente de carbono

35. ORGANISMOS GENÉTICAMENTE
MODIFICADOS
Generan nuevos productos:
Ejemplo: en el campo médico
productos como la insulina
En el campo agrícola:
Variedades mejoradas: producción, calidad

36. Las organismos genéticamente
modificadas podrían presentar riesgos
potenciales para el ambiente y la salud,
por lo cual estos productos tienen que
ser analizados adecuadamente y
aprobados antes de su uso.
PRODUCTOS REGULADOS

37. CLONACIÓN
Ian Wilmut y Keith Campbell
1996

38. OVEJA DOLLY: PRIMER MAMÍFERO CLONADO

39. Desde 1992 se han clonado 19 mamíferos:
Ratón
Oveja
Macaco  Mula
Cerdo
Gaur
Vaca
Hurón
Búfalo
Muflón
ESPECIES ANIMALES CLONADAS
 Gato
 Conejo
 Venado
 Caballo
 Rata
 Camello
 Toro de lidia
 Perro
 Bucardo

40. CLONACIÓN
TERAPEÚTICA

41. …ÓMICAS…

42. Ómicas
Genó-
mica
Metabo-
lómica
Prote-
ómica
Transcrip
-tómica

43. GENÓMICA
Conocer la secuencia completa de
ADN de un organismo.
1958 y 1975

44. PROYECTO GENOMA HUMANO
Historia:
El proyecto inició formalmente en 1990 con una predicción de
15 años de duración
Primer borrador se obtuvo en el 2000
Países participantes: Estados Unidos, Reino Unido,
Francia, Alemania, Japón, China e India.
Objetivo:
Obtener la secuencia y el mapa genético del genoma
humano "universal"
Tecnología utilizada:
Shotgun Sequencing
Datos obtenidos:
- El genoma humano se compone aproximadamente por 25 000 genes
- Entre el 1.1 y 1.4% del genoma codifica para proteínas

45.  Inicio del proyecto: 2008
 En el 2010 culminó la fase
piloto e inició la fase de
producción que implica la
secuenciación de 2 000
genomas
 En octubre 2012 se anunció la
secuenciación de 1092
genomas
 Objetivo 1: catalogar las
variaciones genéticas humanas
y relacionarlas con la
respuesta frente a
enfermedades
 Objetivo 2: Conseguir una
plataforma amplia de
referencia sobre el genoma
humano

46. SECUENCIACIÓN DEL GENOMA DEL
ARROZ
 Segundo cultivo de
mayor extensión en el
mundo (después del
maíz)
 Alimento principal del
50% de la población
mundial
 Secuenciación culminó
• en el 2005
 32 000 genes
 Tamaño genoma: 390 MB
 Primer cultivo
seleccionado para
secuenciar
genoma completo
 Ecuador: producción
aproximada de 800

47. Mapa genómico del arroz, se observan los 12 cromosomas. Las regiones
cuadradas representan introgresiones de genes de otras especies a lo largo
del tiempo

48.  Objetivo: Secuenciar el genoma de 1000 especies vegetales
 Las especies seleccionadas presentan alguna utilidad
potencial: medicina, agricultura, producción de metabolitos
secundarios, etc.
 El proyecto inición el 2008
 Continúa en ejecución, se puede acceder a los resultados en
la página web del proyecto: http://www.onekp.com
PROYECTO 1000 GENOMAS VEGETALES

49.  Objetivo: secuenciad 1001 líneas de
Arabidopsis thaliana
 Proyecto inició en el 2008
 Hasta noviembre 2011 se han
secuenciado 503 genomas
 La información del proyecto está
disponible en:
http://1001genomes.org/
PROYECTO 1001 GENOMAS ARABIDOPSIS

50. SECUENCIACIÓN DEL GENOMA DE LA
VACA
 Ganado bovino es el más
importante a nivel
mundial
 Existen alrededor de 1.3
billones de vacas en el
mundo
 La secuenciación del
genoma tendrá un gran
impacto en cría selectiva
 Secuenciación culminó
en el 2009
 Tamaño del genoma:
3GB
 22 000 genes
 80% de genes
compartidos con el ser
humano

51.  Objetivo: Establecer un zoológico genético (genoma
de 10 000 especies de animales vertebrados)
 El proyecto inició en el 2009, desde entonces ya se
han secuenciado 120 genomas
 Página oficial del proyecto:
https://genome10k.soe.ucsc.edu/collaborators
PROYECTO GENOME 10K

52. 
ES LA SECUENCIA SUFICIENTE?

53.  Análisis de el perfil total de
expresión de genes bajo una
condición específica
 Ejemplo: respuesta a un tipo de
estrés o tratamiento
TRANSCRIPTÓMICA

54.  Conjunto total de proteínas que se encuentran en una célula
en un momento determinado
PROTEÓMICA

55. Interacción entre
genes+ Mecanismos
de regulación del flujo
de información
Determina el
funcionamiento
celular y de los
organismos
Clave para
comprender
procesos
biológicos

56. Algunas
aplicaciones
Metagenómica
Farmaco-
genómica

57. Vida=ADN
…
BIOLOGÍA SINTÉTICA

58. Unidad de información= GEN
LA IDEA
Vida= código de 4 letras= ADN

59. 2005: Inicia el proyecto Creación Vida
Sintética
2 grupos
trabajo
PROYECTO INSTITUTO CRAIG VENTER
Síntesis ADN
Trasplante ADN
en organismos
huésped

60. IDEA GENERAL DE TRASPLANTE DEL ADN
Bacteria huésped:
Mycoplasma
capricolum
Inserción de ADN
sintético foráneo
Sustitución del
cromosoma natural por
el cromosoma sintético
Bacteria huésped:
Mycoplasma
capricolum
Inicio de la síntesis de
proteínas a partir del
genoma sintético
Multiplicación de células
sintéticas

61. Primera Revolución:
Agricultura
10 000 años atrás
Segunda Revolución:
R. Industrial
Principios del siglo XIX
Tercera Revolución??
Creación vida sintética
2010

62. FUTURAS APLICACIONES
Microorganismos
sintéticos para
elaboración de vacunas
Microorganismos sintéticos
para producción de
biocombustiblesMicroorganismos
sintéticos para
biorremediación

63. Y PRINCIPALMENTE…
Producida en
microorganismos
sintéticos

64. CONSIDERACIONES
ÉTICAS

65.  Toda tecnología en desarrollo requiere tener parámetros de
bioseguridad que aseguren que la persona a cargo del
proyecto, el ambiente inmediato y la comunidad en general no
se vean en peligro por el trabajo que se está realizando.
 ADN es información y el uso de esa información requiere el
seguimiento de parámetros éticos.
 A nivel de seres humanos el uso de la información requiere
del consentimiento informado de cada persona y a nivel de
información de recursos genéticos se requiere seguir con la
legislación pertinente en cada país.
 Al momento actual el desarrollo tecnológico en este campo
debe tener dos grades objetivos: el bienestar humano y el
bienestar de los otros seres vivos y del ambiente.
CONSIDERACIONES
ÉTICAS

66. GRACIAS